不锈钢管卡压连接技术的新发展

上世纪50年代，卡压连接技术在瑞典的诞生，结束了不锈钢管的“贵族化”历史。卡压技术引入中国后，国内的技术人员在此基础上不断地进行了革新和改进，创建了多种无焊挤压连接技术。其中，环压连接技术的发明格外引人注目，它对卡压连接技术进行了彻底的革新，其连接可靠、密封严实，经济性也更为显著，这项技术的创立使薄壁不锈钢管的经济成本更加切合我国现阶段经济发展的实际水平，对进一步推广不锈钢管以改善和提高居民的饮用水质量意义重大。
1、薄壁不锈钢管环压连接技术的研发背景
不锈钢在自来水输送中几乎不用考虑腐蚀余量，因此“薄壁化”一直以来就是国内外同行业降低不锈钢管成本的努力方向，而薄壁化的关键在于连接的可靠程度。卡压连接技术*早实现了不锈钢管的薄壁化，其技术的核心是利用金属材料自身的有效刚性用卡具进行压接。
卡压连接是以带有特种密封圈承口管件连接管道，用专用工具压紧管口而起密封和紧固作用的一种连接方式。其优点是：管材、管件在车间惰性气体内外双保护条件下焊接生产，质量可靠；安装作业简单易学，对操作人员要求不高；施工便捷，不受作业空间的限制。但工程运用中卡压式薄壁不锈钢管的不足也引发了技术人员的思考：1）、卡压连接对系统压力要求相对稳定，而实际生活中常有管道压力时高时低的现象，故承压强度有待提高；2）、管件产品制作工艺复杂、精度要求高，特别是其O型密封圈内箍槽的制作费工费料，致使产品价格相对昂贵；3）、安装质量与作业人员的工作认真程度关系密切，施工要求严格细致，不适宜工地现场的粗放管理等。于是，在国内兴起了对卡压连接技术进行改良的发展趋势，出现了种类繁多的新技术，其中比较有影响的有环压、双卡压、双密封卡压等等，这些技术进一步推进了国内薄壁不锈钢水管的发展。
环压连接技术的研发人员在总结大量工程案例的基础上，确立了新技术的三大研发方向，即：提高连接强度和密封性能，确保系统“不漏水”；减小工艺要求精度以提高成品率，降低生产成本，让消费者“买得起”；简化安装工艺与要求，使之“好安装”更适合工地现场粗放的作业方式和环境。
2、卡压连接与环压连接的结构原理
卡压连接结构图

　　　　　　　　环压连接结构图
　　　　　
环压技术是对老一代卡压连接技术的发展和创新，其连接原理如图：环压管件的承口分为稳定段和密封段，密封段端口是敞开的，环压后端口才封闭。环压连接时将圆筒状的硅橡胶密封圈套在管子上装入管件的承口，使用液压工具和环压模具对管件与管材连接部位施加足够大的径向压力，将管件外径收缩下凹嵌入管材，同时在管件密封段形成一个封闭的密封腔，通过进一步压缩密封腔的容积，使密封材料充分填充整个密封腔从而实现密封。
3、环压连接密封段的收缩量与抗拉拔检测
环压技术的核心内容就是通过压缩管径使不锈钢管件嵌入管材，两者相互咬合，连接强度成倍增大。收缩量的大小对管道抗拉拔至关重要，收缩量太少则连接强度不足，管线容易失稳、渗漏；收缩量太大，管子会褶皱失稳导致环压失败，大量的实验数据和工程应用经验表明，环压连接*合理的收缩量为2个壁厚左右。此外，为保证足够的收缩量，环压工具的油泵压力为50MPa,作用力为：7～23吨。
环压连接系统的收缩量及抗拉阻力表
公称直径（mm） 环压收缩量（mm） *小抗拉阻力（N） 管内轴向拉力（N） 计算抗拉阻力（N） 实际检测的抗拉阻力（N）
15 1.2 700 412 5817 5453
20 1.5 1500 577 6863 10018
25 1.5 2800 1040 7872 12235
32 1.8 3800 1695 10687 13539
40 1.8 6000 2720 11948 14571
50 1.8 8000 4523 13492 15771
65 2.2 12000 6896 18328 31285
80 2.5 16500 10094 22875 39396
100 2.8 21000 18465 29681 48021
4、环压技术相对于卡压连接的创新点
1）、环压连接技术在DN125、150大口径管的成功应用，确立了环压技术在国内外
同行业的*地位。由于大口径管挤压连接的可靠性难以保障，迄今为止，除环压以外的其它挤压技术只能做DN100以下的管道连接，100以上均采用焊接、沟槽或法兰连接，只有环压技术实现了从DN12做到DN150的冷挤压连接。
2）、环压连接的紧固方式与卡压连接相比具有实质性改变和突破。
卡压连接的紧固方式是通过外力将管件和管材强制挤压为六角形，通过变形在六角
形的6个角点产生强大的抱紧力，这6个方向的抱紧力让管材顶住管件实现连接。环压连接不改变管材的外部形状，而是通过外力沿圆周方向强制收缩管件的外径迫使管件下凹嵌入管材，环压后管件与管材连接处如同丝口相互咬合，同时强制收缩在管件环压同心圆360°的每一个点上均产生有抱紧力使管件死死地箍住管材。
3）、环压连接密封腔的设计确保了系统连接防漏性能更加可靠。
卡压连接是以橡胶O型圈进行密封，其密封接触面有限，呈“线”状结构。从理论上讲，密封的实现只需要一条完全封闭的线，但这样对管材管件及密封圈的精度要求就非常高，同时安装过程也要求小心谨慎，稍有差池就会出现渗水。而环压连接针对工程施工相对比较粗放的实际专门设计有一段密封腔，由管材套上圆筒状密封材料插入管件密封段后在现场施工中环压形成。环压时首先会在密封部位形成一个封闭的密封腔，通过压缩腔体的容积使密封材料充分填充腔内的空间和缝隙，然后进一步施压挤出多余的密封材料后锁死密封腔。环压连接为“面”密封，腔体两端呈楔状密封，加之密封腔的工作面宽，确保了系统连接防渗漏性能的万无一失。
4）、环压连接技术的经济成效更明显。
环压连接的经济成效体现在管件和管材两个方面。首先，环压管件的结构和造型与其它非焊连接方式相比更为简单，其管件头部只有两道扩口台阶面，减少了卡压管件制作0型圈内箍槽的繁杂工序，故而对生产的精度要求也不高，采用常规工艺和通用设备就能实现批量生产，产品成品率高，制造成本更加经济。其次，环压连接强度对管材壁厚的依赖程度比卡压连接要低，例如同为DN15的不锈钢管，卡压连接对钢管壁厚的要求为0.8 mm ,环压连接方式对壁厚的要求为0.6 mm；而在系统抗拉拔强度方面卡压连接为＞3.0Mpa，环压连接为＞4.5Mpa，故环压式不锈钢管材比卡压连接的管材更节省材料，更具备推广普及的经济技术条件。
5）、环压连接的安装更简单可靠。
环压连接对施工人员的技能素质要求不高，配有专用工具，安装只需将密封圈套在管材上插入管件，然后用环压工具进行压制，压制时工具模块自行找位，到位后自行卸压，操作全过程“傻瓜化”能有效地保证施工的质量。此外，环压连接还具有低精度安装、旋转不渗漏、n次压接等特性，对提高工程安装的质量和效率具有积极的作用，深受施工作业人员的欢迎和好评。
四、薄壁不锈钢管环压连接技术的实际应用
薄壁不锈钢管环压连接技术相关产品于2003年投放市场，迄今已在全国各地工程建设中得到广泛使用和推广，*有代表的品牌有：浙江共合管业有限公司生产的“共合”牌环压不锈钢管、成都共合管业有限公司生产的“共同”牌不锈钢管、成都泽仁管业有限公司生产的“泽仁”牌不锈钢管。项目包括北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、中央电视台新台址、广州大学城、白云国际会议中心等重点工程项目，应用领域包括直饮水、冷热水、燃气、暖气输送、排水管及消防自动喷淋系统，交付工程无一漏水。