沟槽式卡箍管道连接技术

　　摘要：沟槽式卡箍管道连接技术在我国消防系统得到广泛应用，与法兰和焊接施工技术相比较具有结构合理、强度高自密封作用、使用寿命长、连接管道处于柔性状态的优点，并且安装和维修简洁、方便，在消防管道具有较高的推广价值。
　　关键词：卡箍，柔性，管道连接，密封胶圈
　　前言
　　随着我国建筑行业的快速发展，大规模的消防管道被广泛应用，管道的材料一般选用镀锌钢管。镀锌管道具有耐腐蚀，不易污染输送介质的优点。然而对于管道尺寸DN≥100的镀锌管来说，丝扣连接很难满足压力要求，并且施工难度大。对于管道尺寸DN>150的管道往往采用焊接。以前老的施工方法有管道焊接施工，法兰连接；然后编号拆卸，到工厂进行二次镀锌；再对号连接。这样一来必然延长了施工工期，增加了施工成本。镀锌管沟槽式卡箍连接是近几年在国内建筑系统常用的一种连接方式，其施工方法克服了套丝困难，焊接二次镀锌的问题，具有安装维修方便快捷的优点，目前正在建筑消防管道上大量推广使用。
　　1、沟槽卡箍的基本结构形式和工作原理
　　沟槽式卡箍是卡箍卡在管道的环槽上，保证管道受足够的轴向拉力时不被拉开，卡箍只需两条螺栓即可锁紧，与法兰相比紧固简单、方便、可靠。用沟槽卡箍连接的管子，管道端面直接一般留有2~3mm间隙，可以保证管道少量轴向位移。接管间隙密封是靠被压紧的橡胶圈来实现的，结构如图：
　　沟槽卡箍工作原理是管道内介质进入C型橡胶圈，利用介质自身的压力使橡胶圈压紧在管箍腔内，保证密封，另外橡胶圈的尺寸略大于管箍和管道形成的空腔，螺栓拧紧后，橡胶圈进一步被挤压，密封效果进一步加强。
　　2、沟槽卡箍管件连接特点：
　　2.1结构合理，受力强度高
　　沟槽卡箍的工作状态相当于受压容器，输送介质的轴向力由卡箍承担，螺栓承担径向力，由于卡箍的宽度有限径向力远小于轴向力。法兰连接时，螺栓承担全部的轴向力和垫圈压紧力。
　　2.1良好的密封作用
　　沟槽卡箍的密封主要通过C型密封圈实现，可形成三重密封。不安装卡箍时靠密橡胶圈形成第一道密封；卡箍安装后，橡胶圈被卡箍进一步压紧形成第二道密封；当管道内介质进入橡胶圈的C型腔，反作用于橡胶圈的密封唇上，增加了密封唇上，形成自密封。根据调查发现，沟槽管箍连接的系统渗漏率在1%左右，远低于螺纹连接。
　　2.3安装和维修快捷、方便
　　沟槽卡箍安装只需一把扳手即可，不需要割开和焊接，节省了大量辅助工作量和费用。通过拆卸卡箍，即可方便更换维修，特别是局部检修，只需要松开两个卡箍即可任意一段管道平移出检修，避免丝扣连接需大量拆除管道，焊接需切割才能维修的困难。
　　3、沟槽卡箍的技术性能分析
　　3.1管道壁厚减薄对管道承压影响
　　沟槽卡箍连接的管道，管道经过沟槽机挤压后管壁将会减薄，减薄后的管道对使用性能是否有较大的改变，这是十分关心的问题。根据对多组滚压后的管道进行测量，对于不同的管道槽深一般在1.6~2.7mm，减薄率在8%左右。
　　对于镀锌钢管DN50~150滚槽后，管道滚槽处的最小壁厚见表1，根据下面公式计算出管道的允许承压，有表1明显看出，管道的工作压力远小于管道的允承压力，因此镀锌钢管的减薄不影响建筑消防管的正常使用。
　　P=(1-C)•δ/D×200•[ε]•φ
　　式中：P——管道的允许承压（MPa）
　　C——管道壁厚的附加量（mm）
　　D——管道外径（mm）
　　δ——减薄后壁厚率(%)
　　[ε]——材料的许用应力(fkg/mm2)
　　表1滚槽后管道承受压力

　　3.2管道内径减少对管道系统阻力的影响
　　镀锌钢管在滚槽后，滚槽部位的内径减少对管道阻力的损失也值得注意，有人对现场的滚槽后管径减少进行了测量计算，得出滚槽后管道内径减少率约在5%左右，其阻力为：常用的一个90°弯头增加管道阻力为0.3~0.4，沟槽卡箍连接管道阻力约为0.02，占弯头阻力的5~6%，因此就整个系统而言，沟槽卡箍连接对系统阻力影响不大。
　　3.3沟槽卡箍连接成本分析
　　沟槽管箍连接管件的价格对消防系统的初期投资有一定影响，造成投资增加。采用沟槽卡箍连接比分段法兰连接投资高，但是沟槽卡箍连接减少了二次镀锌的费用，在整个工程造价上与法兰连接相近。综合考虑后期的维护，沟槽卡箍连接综合效益较高。
　　4、沟槽加工要求
　　由于沟槽卡箍连接的特点，卡箍连接处的强度低于焊接强度，并且卡箍位置的管道存在两个游离端，故连接处是管道最薄弱的环节。在施工过程中能否在管道外壁上加工合格的沟槽，是沟槽卡箍连接的关键之一，否则可能会造成接口漏水，甚至滑脱事故。对此进行管道滚槽要严格按照规范进行，符合下表：
　　

　　5、施工中应注意问题
　　镀锌钢管沟槽卡箍连接国家技术规范及施工验收规范相对滞后，给施工、监理造成困难。滚槽质量好坏，是影响卡箍连接的关键因素，施工中应该严格按照规范进行施工。沟槽卡箍连接目的是为保护镀锌层，在滚槽过程中会对镀锌层产生破坏，加速了管道的腐蚀，应该加以保护。沟槽卡箍连接具有一定柔性，防止管道在试压过程接口变形，管道支架布置要合理。
　　6、结束语
　　尽管沟槽卡箍连接在实际使用中存在一定的问题，但是其优越性也是显而易见的，施工方便、效率高、无明火等优点。随着技术的不断完善，沟槽卡箍连接将在实际使用过程中不断推广使用。