深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管综合评估报告.docx

深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管综合评估报告编 制 单 位：深圳市建设工程质量检测中心华南理工大学 报告提交日期：2013年11月25日 目录前言31、概述51.1项目背景51.1.1深圳市推广薄壁不锈钢管道的原因51.1.2存在问题61.2评估依据92、薄壁不锈钢管道在国内外的应用情况112.1薄壁不锈钢管道在国外的应用情况112.2薄壁不锈钢管道在国内的应用情况122.2.1薄壁不锈钢管道在国内的发展历程122.2.2薄壁不锈钢管道在重庆市燃气领域的应用情况133、深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管道综合评估153.1薄壁不锈钢管道材料性能153.1.1用户中低压燃气管道工程对管道材料性能的基本要求153.1.2薄壁不锈钢管道的材料性能评估173.2薄壁不锈钢管道连接技术193.2.1深圳市薄壁不锈钢管道连接技术现状及问题193.2.2薄壁不锈钢管道连接技术可靠性评估203.3薄壁不锈钢管道安装技术253.3.1薄壁不锈钢管道安装技术现状及问题253.3.2薄壁不锈钢管道安装技术评估273.4薄壁不锈钢管道耐蚀性能293.4.1深圳市薄壁不锈钢管道腐蚀与防护现状及问题293.4.2薄壁不锈钢管道耐蚀性评估343.4.3薄壁不锈钢管道耐腐蚀性试验363.5薄壁不锈钢管道防雷击和防静电403.5.1薄壁不锈钢管道在防雷击和防静电中存在的问题403.5.2薄壁不锈钢管道防雷击和防静电评估414、薄壁不锈钢管和传统镀锌钢管系统的比较424.1管道机械性能对比424.2管道连接可靠性对比424.3管道施工工艺对比434.4管道耐蚀性对比444.5管道防雷击和防静电对比445、结论和建议455.1结论455.2建议45前言燃气是生活必需品也是易燃易爆化学品，城市燃气关乎民生福祉和公共安全，必须确保燃气输送管道的安全可靠性。深圳市中低压燃气管道工程建设技术规程（SJG20-2011）（以下简称规程）自2011年11月1日起施行，规程规定用户中低压燃气管道应选用薄壁不锈钢管道。规程出台后，深圳市新建用户燃气管道工程开始全面推广使用薄壁不锈钢管道，但在具体实施过程中，发现了一些问题。为进一步了解深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管道的情况，解决薄壁不锈钢管应用中存在的问题，确保薄壁不锈钢管道运行安全可靠，深圳住房和建设局委托深圳市建设工程质量检测中心对深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管进行综合评估。深圳市建设工程质量检测中心接受委托后，联合华南理工大学成立了项目组，先后到深圳、广州、佛山、重庆、天津等地进行调研，抽取燃气用薄壁不锈钢管材料，对管道材料质量进行检测和试验，收集了大量的资料。项目组通过现场调研、资料分析、理论计算、试验等方法对深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管道进行综合评估，内容包括：（1）不锈钢管道材料性能评估；（2）不锈钢管道连接技术（厌氧胶双卡压、o型密封圈双卡压、厌氧胶+ o型密封圈双卡压）评估；（3）管道系统安装技术评估；（4）管道系统防腐蚀性（海洋气候、草酸洗墙、其他腐蚀性较大的部位环境）、耐久性（耐候性）评估；（5）管道系统防雷击、防静电评估；（6）不锈钢管道与传统镀锌管道系统的比较。本评估报告共分为5部分：概述、薄壁不锈钢管道在国内外的应用情况、深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管道综合评估、薄壁不锈钢管和传统镀锌管道系统的比较、结论与建议。由于工作量大、而时间又比较仓促，不周全或不准确的地方在所难免，敬希各位领导、专家、有关人士惠予指正。1、概述1.1项目背景1.1.1深圳市推广薄壁不锈钢管道的原因长期以来，建筑燃气用户终端管道一直采用燃气引入管、燃气立管方式以镀锌管铺设，然而，镀锌管由于使用寿命短、维护困难等原因已不能在长期燃气工程使用中满足燃气安全运营的需要。2006年国家制订的城镇燃气设计规范GB50028-2006、城镇燃气室内工程施工与质量验收规范CJJ94-2009明确表示将薄壁不锈钢管列为室内燃气管道的选用管材，城镇燃气技术规范GB50494-2009要求燃气管道设计使用年限不应小于30年。相对于传统镀锌管，薄壁不锈钢管存在以下优点：（1）使用年限长镀锌管的使用年限为25年左右，但是安装在厨房或者室外，受生活油烟和环境潮湿等因素的影响，会锈蚀得更快，甚至有些管道10年左右就需要更换，一般在建筑物的使用寿命年限内需要对镀锌管道进行一次甚至多次的更换；而薄壁不锈管道的使用年限为30年以上。（2）维护方便镀锌管的易腐蚀给后期运营、维护造成很大的压力，尤其是焊口、穿墙套管处，由于防腐工艺不到位、环境影响（暴晒、环境潮湿等），防腐涂料层及镀锌层很容易发生脱落、锈蚀的情况，严重时管道可能锈蚀穿孔，造成严重的安全事故，因此管道要阶段性维护，一般5年就要涂一次防腐涂料，这是燃气企业一笔长期高额费用支出；而薄壁不锈钢管道在使用寿命期间的维护作业量和成本会大幅降低。（3）施工简便现代建筑高层较多，民用燃气管道立管一般都是沿外墙安装，薄壁不锈钢管道采用卡压连接方式，施工难度低、施工周期短。（4）美观随着生活水平和住宅档次的不断提高，居室的装修日趋美化，易生锈的镀锌管已不能满足现代建筑的的外观要求；而薄壁不锈钢管道明亮光洁的外观正迎合现代人追求高品味生活的需求。鉴于传统镀锌管的使用情况和薄壁不锈钢管自身的优势，深圳市2011年8月3日发布深圳市中低压燃气管道工程建设技术规程（SJG20-2011）（以下简称规程），开始在用户中低压燃气管道工程中应用薄壁不锈钢管道。1.1.2存在问题规程自2011年11月1日起施行，其中规程规定中低压燃气管道应选用薄壁不锈钢钢管，但通过两年多的贯彻执行，发现使用薄壁不锈钢钢管主要存在以下问题：（1）管道材料质量控制部分厂家不能完整提供与不锈钢法兰、不锈钢吊码和不锈钢卡箍配套使用的螺栓螺母等零配件，任由施工单位在市场上购买，其材质难以保证。部分工地的抽检结果显示：卡箍（厂家提供）材质属304不锈钢，而固定卡箍的螺栓、螺母以及不锈钢吊码后段的膨胀螺栓（施工单位市场上购买）材质都不是304不锈钢，尤其是不锈钢吊码后段的膨胀螺栓属于碳钢材料。有些公称直径为15的不锈钢管件的壁厚不满足规程要求（规程要求壁厚0.8mm，实际壁厚0.8mm）。管道材料由不同的厂家提供，产品尺寸或连接方式有差异，互换性差，且卡压工具不统一，造成维修抢修不便。（2）卡压连接技术连接密封方式不统一。设计文件无法明确具体的卡压连接方式。目前不锈钢钢管连接方式因厂家的不同而不同(目前在深圳市燃气集团股份有限公司备案的有七个厂家)，有三种卡压连接方式（厌氧胶、胶圈、胶圈和厌氧胶组合），设计院在项目设计时不清楚会使用哪家产品，又不能指定厂家，故而无法明确具体的卡压连接方式。现场施工所用厌氧胶相关的材质证明文件不齐全，且厌氧胶与胶圈能否共用、厌氧胶与胶圈的使用寿命能否与管材同步，供应商没有提供完整的检测证明文件或权威数据证明。（3）施工工艺卡压工具由材料供应商提供，不同厂家提供的卡压工具不统一，不同卡压工具卡压模块的尺寸是否一致无法确定。不同厂家推荐的卡压压力值不统一，无法确定最佳范围的卡压力值；压力表的示值不准确，导致连接质量难以保证。单个卡压连接接口质量除了六角量规测量之外缺乏有效的质量检测方法，不像钢管焊接质量可以通过无损探伤的方式进行检验。在使用卡压工具对管道进行卡压的时候，管道轴心容易发生偏移，部分工地用木槌将管道敲直。不锈钢吊码在安装中，遇到外墙为幕墙的工程，需在幕墙龙骨上焊接支架，龙骨为碳钢材料，支架为不锈钢，两种材料难以焊接，况且因电位差也不适合焊接。（4）防腐建筑外墙在清洗时，酸易附着在管道上，造成管道被腐蚀，目前缺乏有效的整改方法和防治措施。建筑外墙在涂装时，水泥砂浆等建筑材料附着在管道上，有些甚至铺满整个管道，导致管道需要拆掉重装。其他工程施工时，如果有焊接工序，如防雷网焊接，会导致焊渣飞溅到燃气管道上，造成管道下留下锈斑。电化学腐蚀问题频发。燃气工程材料供应商目前无不锈钢钢塑转换接头和不锈钢阀门；目前，因不同材料组合使用，导致了电化学反应，部分工程的螺帽、螺母或后段膨胀螺栓已开始生锈。薄壁不锈钢管在堆放、运输、施工过程中若发生撞伤，出现凹痕、划伤会引起管材局部薄弱，抗腐蚀能力下降。（5）防雷防静电薄壁不锈钢管道防雷、防静电的设计无法满足城镇燃气防雷技术规范 6.3.2条“沿外墙竖直敷设的燃气金属管道应每隔不大于12m就近与建筑物防雷装置可靠连接”的规定。现设计采用的薄壁不锈钢钢管的壁厚均小于4mm，尽管满足规程要求，但与城镇燃气设计规范GB500282006第 10.2.4（2）条第3项“在避雷保护范围以外的屋面上的燃气管道和高层建筑沿外墙架设的燃气管道，采用焊接钢管或无缝钢管时其管道壁厚均不得小于4mm”相矛盾。1.2评估依据 本评估的依据为国家相关规范标准，具体如下： （1）GB50028-2006燃气管道设计规范 （2）SJG20-2011深圳市中低压燃气管道工程建设技术规程 （3）QX/109-2009城镇燃气防雷技术规范 （4）GB50494-2009城镇燃气技术规范 （5）CJJ94-2009城镇燃气室内工程施工与质量验收规范 （6）GB 19228.1-2011不锈钢卡压式管件 （7）GB/T 19228.2-2011不锈钢卡压式管件组件 第2部分：连接用薄壁不锈钢管 （8）GB/T12771-2008流体输送用不锈钢焊接钢管 （9）GB/T 8163-2008输送流体用无缝钢管 （10）GB/T3091-2008低压流体输送用焊接钢管 （11）EN549-1995 燃气器具和设备密封件和隔膜用橡胶材料规范 （12）GB/T1690-2010硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法 （13）HG/T3737-2004单组份厌氧胶粘剂 （14）HG/T3092-1988燃气输送管及配件用橡胶密封圈胶料 （15）GB5938-86轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法-中性盐雾(NSS)试验法 （16）GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Ka：盐雾 （17）GB/T6461-2002金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级 （18）GB/T 3512-2001硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验 （19）HG/T3087-2001静密封橡胶零件贮存快速测定方法 （20）GB/T7759-1996硫化橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形的测定 （21）GB/T20028-2005硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度 （23）GB/T7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定2、薄壁不锈钢管道在国内外的应用情况2.1薄壁不锈钢管道在国外的应用情况薄壁不锈钢管在20世纪60年代开始应用于输水管，盛行于90年代，一般使用的不锈钢钢种是：304/304L 和 316/316L。不锈钢相对其它材质管道，有以下优点：耐腐蚀性佳；坚固且延展性好；易于成型和焊接；维修量小，所以寿命周期成本低；多种连接方法和不同类型的接头；100%回收利用。以不锈钢为材料制造水管在发达国家已经有许多年成功的应用记录。20世纪80年代，日本开始使用薄壁不锈钢材料作为城市供水和污水处理，并将其应用于建筑冷、热水。如今的东京，薄壁不锈钢供水管的普及率已接近100%，几乎所有的住宅区全都安装了薄壁不锈钢管道。在瑞典，KarlsKoga等经过10年试验，将球墨铸铁和PVC埋地供水主管道全部更换为316不锈钢管道。在美国，美国环保署（EPA）对水管材料选择做出硬性规定，管材的选择必须满足高性能、低维护、长寿命的要求。美国政府根据1996年净水法案制定了国家标准/国家卫生基金国际标准ANSI/NSD61-1997a。该法案明确规定：“用于饮用水的金属管道，只允许使用不锈钢和球墨铸铁管。”城市自来水供水管网，主干管改造，一律选用不锈钢管和球墨铸铁；进入高楼的供水管，无一例外首选不锈钢作为供水管。最新的2003版美国国际标准委员会的水管和住宅标准再次包括了这方面的内容。 在国外，室内燃气领域常见的燃气管道的有波纹不锈钢管、黑铁管和铜管。波纹不锈钢管具有良好的密封性、耐腐蚀性、耐高温性、抗氧化性、抗震性，安装技术简单快捷，管道接口少，使用寿命长等优点，而它最主要的缺点是遭受雷击引起的火灾概率比前两种都大，故主要用于连接测量仪表到炉具炊具之间的管道以及室内燃气管道。2.2薄壁不锈钢管道在国内的应用情况2.2.1薄壁不锈钢管道在国内的发展历程国内于20世纪90年代末才开始生产、使用薄壁不锈钢管，目前大量应用于建筑给水和直饮水的管道。在我国燃气输送管道中，2000年以前，用户采用的是热镀锌管入户、户内挂表的安装方式。其优点是材料成本低，技术成熟，安全可靠，缺点是易生锈腐蚀，使用寿命较短，维护成本较高，安装后每5年须要做一次防腐漆处理。为了延长燃气管道使用寿命，降低管理，结合安装后能提升现代建筑的档次，延长燃气管道使用寿命，借鉴给排水的成功经验，住建部在燃气中低压管道应用中积极推荐使用薄壁不锈钢管。从2003年开始使用薄壁不锈钢管入户、户外集中挂表的安装方式，2005年开始采用不锈钢管高层户内挂表远程抄送方式。而后国内燃气公司如重庆燃气、天津燃气、四川燃气、新奥燃气等开始尝试使用薄壁不锈钢管作为中低压入户燃气管道材料，在重庆、成都、长沙、天津、深圳、佛山等开始试点使用。 2006年国家制订的城镇燃气设计规范GB50028-2006、城镇燃气室内工程施工与质量验收规范CJJ94-2009明确将薄壁不锈钢管列为室内燃气管道的选用管材。2011年11月深圳燃气最新实施的深圳市中低压燃气管道工程建设技术规程（SJG20-2011）中规定，用户中低压燃气管道应选用薄壁不锈钢管材料，从而在深圳建筑工程上开始全面推广使用薄壁不锈钢管。2.2.2薄壁不锈钢管道在重庆市燃气领域的应用情况重庆燃气2005年开始对薄壁不锈钢管道进行试点，主要采用不锈钢管入户、户外集中挂表的安装方式，至今没有对薄壁不锈钢管道进行过维护保养，重庆薄壁不锈钢管道运行情况如图2-1所示。图2-1 重庆市用户中低压燃气薄壁不锈钢管道在试点应用的过程中，由于建筑酸洗造成管道腐蚀的问题难以解决，加上卡压连接的密封可靠性存在质疑以及防雷接地问题难以解决；现较少采用薄壁不锈钢外立管。通过重庆市薄壁不锈钢管道使用情况调研，发现存在着以下问题：建筑酸洗造成管道腐蚀问题难以解决，甚至出现因腐蚀失效而发生泄漏事故。 薄壁不锈钢管耐机械冲击强度不够，管道在施工的工程中容易损伤。壁厚无法满足燃气管道设计规范中有关防雷要求。卡压连接方式可靠性无法保证。针对薄壁不锈钢管在应用过程中出现的问题，以及满足城镇燃气对管道的更高要求，重庆燃气对此采用以下对策：一类高层建筑限制使用薄壁不锈钢管，普通高层不作限制。采用厚壁不锈钢管或喷塑钢管取代薄壁不锈钢管，厚壁不锈钢管和喷塑钢管均采用焊接方式进行连接。外立管穿墙走户内。由于薄壁不锈钢管的限制使用，重庆燃气用薄壁不锈钢管用量逐渐萎缩，近两年来新建薄壁不锈钢管道仅两万米。3、深圳市燃气管道应用薄壁不锈钢管道综合评估3.1薄壁不锈钢管道材料性能3.1.1用户中低压燃气管道工程对管道材料性能的基本要求 （1）用户中低压管道选材要求用户中低压燃气管道要承受一定的压力，燃气泄漏将会导致爆炸、火灾，造成人员伤亡和经济损失。因此，对用户中低压燃气管道管材的基本要求是：有足够的机械强度(抗拉强度、延伸率)，连接性好，具有不透气性。要满足管材的基本要求，应从以下几方面进行选材： 材料的强度性能管道材料的强度性能应从抗拉强度极限、屈服极限、延伸率等几个参数进行分析。这几个参数因材质不同而有较大的差异，管材的延伸率越大，其屈服极限越低，塑性越好，越容易加工。 材料的断裂韧性管道断裂分为韧性断裂和脆性断裂。过大的拉应力和裂纹缺陷是韧性断裂的主要原因，低温、应力和裂纹缺陷3个条件共同作用是脆性断裂的主要原因。为了防止管道在工作条件下断裂，在管材生产和施工过程中应注意消除管道裂纹缺陷并减小外应力。材料的可靠连接性能要求管材在一定的连接(焊接、机械连接等)工艺方法、工艺参数和结构形式条件下，能够具有可靠的连接性能。材料的抗腐蚀性能城镇燃气一般是经过净化的燃气，可以不考虑管道的内壁腐蚀。室内燃气管道长期裸露于大气中，应考虑管道外壁的抗腐蚀能力，特别是在大气环境比较恶劣的大城市，更应该注意此项性能。材料的温差适应性在恶劣环境条件下，如低温(-200)、高温(4070)时，管材不发生低温脆裂和高温变形。 （2）标准规范对管道材料性能的规定规程3.1.1规定选用薄壁不锈钢管时应符合下列规定：（1）薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0.8mm（DN15及以上），其质量应符合现行国家标准流体输送用不锈钢焊接钢管GB/T12771的规定。（2）薄壁不锈钢管件的质量应符合现行国家标准不锈钢卡压式管件GB19228.1的规定。流体输送用不锈钢焊接钢管GB/T12771以及不锈钢卡压式管件GB19228.1均对不锈钢管的力学性能、气密性、抗拉实验等进行了相关规定。具体要求如下：钢管的力学性能：304不锈钢的抗拉强度不小于520MPa，断后伸长率不小35%；工艺性能要求做压扁试验、液压试验、气密试验等。3.1.2薄壁不锈钢管道的材料性能评估为了进一步了解深圳市燃气用薄壁不锈钢管道材料质量的情况，对薄壁不锈钢管道材料性能进行评估，深圳市建设工程质量检测中心对薄壁不锈钢燃气工程进行抽样检测，共抽检不锈钢管材31样次，不锈钢卡压式管件70样次，不锈钢管道安装用附件66样次，具体检测标准和检测项目见表3-1。表3-1 薄壁不锈钢管道系统检测标准及检测项目序号材料类型检测标准检测项目1薄壁不锈钢管材流体输送用不锈钢焊接钢管（GB/T12771-2008）化学成分、拉伸试验、液压试验、压扁试验、晶间腐蚀试验、外径、壁厚2不锈钢卡压式管件不锈钢卡压式管件组件第1部分：卡压式管件（GB/T19228.1-2011）气密试验、耐压试验、拉拔试验、承口尺寸、壁厚3不锈钢管道安装用附件不锈钢棒（GB/T1220-2007）化学成分抽检结果统计如下：（1）薄壁不锈钢管材检测项目中，拉伸试验、液压试验、压扁试验、晶间腐蚀试验、外径、壁厚等项目合格率100%，化学成分合格率约为97%，不符合项目为化学成分中铬含量。（2）不锈钢卡压式管件检测项目中，气密试验、耐压试验等项目合格率100%，拉拔试验、承口尺寸、壁厚合格率约为80%，不符合项目为壁厚、承口深度及拉拔试验。（3）不锈钢管道安装用附件化学成分的合格率约为65%，不符合项目为化学成分中铬含量、镍含量及碳含量。结合检测结果，燃气工程所使用的材料及工艺存在的质量问题和这些质量问题可能造成危害如表3-2所示。表3-2 不符合项目及其危害序号种类及标准不符合项目标准要求实测结果危害趋势1薄壁不锈钢管材GB/T12771-2008铬含量17.80%20.20%低于下限值3%左右铬含量不足，耐点腐蚀与缝隙腐蚀性能下降，影响管材的使用寿命。2不锈钢卡压式管件GB/T19228.1-2011SJG20-2011壁厚0.8mm最小值为0.66mm壁厚不足直接降低管道的机械性能和连接密封强度，管道容易发生漏气。拉拔试验承受足够的拉力而卡压连接口不漏气卡压连接口未经拉拔就出现漏气拉拔试验不符合说明该管材与管件的连接质量不可靠，存在管道漏气的隐患。3不锈钢管道安装用附件GB/T1220-2007中06Cr19Ni10（304不锈钢）铬含量17.80%20.20%低于下限值，最小值为12.06%铬含量不足，耐点腐蚀与缝隙腐蚀性能下降，影响不锈钢附件的使用寿命。镍含量7.90%10.65%低于下限值低，最小值为0.55%镍含量不足会降低不锈钢的强度和耐腐蚀性，导致管道系统机械强度不足，降低不锈钢附件使用寿命。碳含量0.09%高于限值，最大值为0.16%过高的碳含量导致不锈钢局部贫铬,使钢的耐晶间腐蚀性能下降，降低不锈钢附件使用寿命。结合用户中低压燃气管道工程对管道材料性能的基本要求和深圳市燃气工程薄壁不锈钢管道的抽检结果，可得出以下结论：（1）薄壁不锈钢管材基本上能达到流体输送用不锈钢焊接钢管（GB/T12771-2008），能满足用户中低压燃气管道对管材的要求；（2）不锈钢卡压式管件气密试验、耐压试验能满足不锈钢卡压式管件组件第1部分：卡压式管件（GB/T19228.1-2011）的要求，但壁厚和拉拔试验的不合格率为20%，存在漏气的安全隐患；（3）不锈钢管道安装用附件化学成分的合格率约为65%，有35%不能达到304不锈钢的要求，其耐点腐蚀、缝隙腐蚀性能、耐晶间腐蚀性能与机械强度的下降会降低其使用寿命，从而影响管道系统的寿命。3.2薄壁不锈钢管道连接技术3.2.1深圳市薄壁不锈钢管道连接技术现状及问题规程3.2.1“薄壁不锈钢管应采用双卡压粘结式或其他可靠的方式连接，其中接口可采用厌氧胶或其他可靠的密封方式”。深圳市薄壁不锈钢管道采用双卡压连接方式，密封方式有厌氧胶、胶圈、厌氧胶+胶圈三种。通过对深圳市薄壁不锈钢管道的连接技术的调研，发现存在着以下问题：双卡压连接方式密封性能的可靠性有待考证。在深圳市工程实例中，厌氧胶、胶圈、厌氧胶+胶圈三种密封方式在管道试压中都出现过漏气现象，而在出现漏气的项目中大部分采用的单胶圈的密封方式。其中，在某工程试压中出现30多个漏点，该工程采用的是胶圈密封方式。设计文件无法明确具体的卡压连接方式。目前不锈钢钢管连接方式因厂家的不同而不同(目前在深圳市燃气集团股份有限公司备案的有七个厂家)，总共有三种卡压连接方式（厌氧胶、胶圈、胶圈和厌氧胶组合），设计院在项目设计时不清楚会使用哪家产品，又不能指定厂家，故而无法明确具体的卡压连接方式。厌氧胶与胶圈能否共用，供应商没有提供完整的检测证明文件或权威数据证明。厌氧胶与胶圈的使用寿命能否与管材同步，供应商没有提供完整供检测证明文件或权威数据证明。依据现有的胶圈、厌氧胶的相关标准规范，在工程中在无法明确采用何种胶圈和厌氧胶。3.2.2薄壁不锈钢管道连接技术可靠性评估（1）胶圈密封方式的可靠性评估胶圈密封性能评估卡压连接是将管材插入预先套上密封圈的管件承口中，从外部对承口的连接段径向施压。压制中，承口的连接段连同插入的管材一起下凹变形后抱死锁紧，从而实现管材与管件的密封。但是卡压连接时，密封圈接触面呈“线”状结构，密封的实现需要一条完全封闭的线，对管材、管件及胶圈的精度要求就非常高,稍有差池就会出现漏气。同时，胶圈的使用对管道切割、管口的倒角都有严格要求，防止管道切口破坏胶圈，故胶圈密封方式对施工要求非常高。综上所述，胶圈密封的方式本身存在着不足，对管材、管件、胶圈以及施工要求高。胶圈材料的选择胶圈的性能应满足HG/3092-1988燃气输送管及配件用橡胶密封圈胶料。通过调研发现，在薄壁不锈钢卡压连接中选用的密封材料普遍为氢化丁腈（HNBR）。氢化丁腈（HNBR）的耐热性能、耐油性能、耐低温性能（耐寒性为-55-38）、耐臭氧老化性能及耐多种介质（热水、酸、碱、醇）性能突出，具有较佳的抗蚀、抗张、抗撕裂和压缩形变特性，适应温度范围大（-55150）。其材料性能与其他常用橡胶对比如下：表3-3 密封圈材料的性能对比表材 料 性 能氢化丁腈（HNBR）氯化丁基橡胶（C-IIR）氟橡胶（FPM）三元乙丙橡胶（EPDM）耐热性能优优优中耐臭氧老化性能优优中优耐压缩老化性能优优中优耐天候性能优优中优耐低温性优中差差气密性能优优中中耐油性能优优优差抗蚀，抗张、抗撕裂和压缩形变特性优优中优使用温度()-55150-10150-15150-50120胶圈使用寿命评估拉伸强度和拉断伸长率是衡量密封圈抗老化性能的主要指标。某供应商参照EN549-1995燃气器具和设备密封件和隔膜用橡胶材料规范中7.5条件对胶圈的抗老化性能进行了试验。试验结果显示胶圈拉伸强度和拉断伸长率均在标准规定的范围内。某供应商按照HG/T3087-2001静密封橡胶零件贮存快速测定方法和GB/T7759-1996硫化橡胶常温、高温和低温下压缩永久变形的测定对氢化丁腈（HNBR）橡胶的的使用寿命进行检测，在水温为70时试验寿命为128年，水温为80试验寿命为80年，水温为90试验寿命52年。该试验结果是在实验室条件下，用静态的过热蒸馏水中老化试验后，经过回归分析外推估算得出。在实际使用中，对产品寿命远远不止热和水影响，橡胶圈的使用寿命由橡胶圈的材质以及使用的条件共同决定，就算是同一种材料，应力、温度、湿度等条件不同，橡胶圈的使用寿命也会不同，故该试验数据仅供参考。（2）厌氧胶密封方式的可靠性评估厌氧胶密封性能评估双卡压厌氧胶密封方式就是把厌氧胶均匀的涂抹在所需的管件承口内，插进管材，通过专用的工具把管件和管材压紧既可，厌氧性密封胶在压好的管件内缺氧迅速固化，起到了粘接作用和密封作用，管件和管材的压紧部位起到了机械连接的作用，进一步加强了连接的可靠性。厌氧胶固化后充满了管件的缝隙，厌氧胶与管件和管材的接触为面接触，其密封性能在理想的条件下能保证双卡压连接的可靠性。厌氧胶的材料选择根据规程厌氧胶应符合现行标准HG/T3737单组分厌氧胶粘剂的规定。由于厌氧胶的相关材质证明不齐全，无法对厌氧胶的材料作出限定。厌氧胶使用寿命评估某供应商参照GB/T20028-2005硫化橡胶或热塑性橡胶应用阿累尼乌斯图推算寿命和最高使用温度、GB/T7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定对厌氧胶进行老化试验，按照剪切强度进行寿命推算，推算结果为厌氧胶卡压连接中的老化寿命为70年。厌氧胶的使用寿命由厌氧胶的材质以及使用的条件共同决定，就算是同一种材料，应力、温度、湿度等条件不同，厌氧胶的使用寿命也会不同。故该试验结果仅作参考。（3）厌氧胶+胶圈密封方式的可靠性评估厌氧胶+胶圈密封性能评估厌氧胶+胶圈密封方式就是通过厌氧胶粘接及专用密封圈密封，采用安全冗余设计，对系统安全提供双重保障；即在采用O型密封圈的基础上，再使用厌氧胶，达到双重保险。图3-1 胶圈+厌氧胶密封原理图厌氧胶+胶圈的密封方式将胶圈和厌氧胶的优势结合，理论上其密封性能优于橡胶圈密封方式和厌氧胶密封方式。厌氧胶和胶圈能否共用评估 某供应商按照GB/T1690-2010硫化橡胶或热塑性、橡胶耐液体试验方法中7.1、7.2条件对橡胶圈耐厌氧胶性能进行了试验。在室温（2510）下，将橡胶圈在空气中放置24h，称重，放入厌氧胶溶液中浸泡72h，然后取出，在空气中放置5分钟后再次称重。计算质量变化率，不能大于10%。检查结果在该范围内， 说明在实验条件下，厌氧胶和胶圈不会互相影响，但在工程中应用条件比试验条件复杂得多，故该结果仅作参考。厌氧胶+胶圈的使用寿命评估厌氧胶将胶圈与外部空气隔绝，有利于延长胶圈的使用寿命。但厌氧胶和胶圈能否共用尚无法证明，故厌氧胶+胶圈的使用寿命有待进一步的评估。（3）密封方式选择表3-4 三种密封方式对比密封方式优点缺点橡胶圈密封属于弹性连接，当管道遭拉伸变形，管道被拉出一定距离仍能保证密封性1.密封接触面呈“线”结构，不利于密封2.连接接口有缝隙，存在腐蚀风险，不利于抗老化厌氧胶密封密封接触方式为面接触有利于密封属于硬连接，当管道遭拉伸变形，密封会失效 厌氧胶+橡胶圈密封1.硬连接+柔性连接，既保证密封性能，又能承受一定的拉伸变形2.有利于橡胶圈抗老化 厌氧胶+胶圈的密封方式在理论上优于胶圈密封方式和厌氧胶密封方式，但是鉴于在试验和工程中三种密封方式都出现过泄漏现象，而且薄壁不锈钢管道在燃气中的应用时间比较短，需要在实际应用中累积更多的经验和不断改进。3.3薄壁不锈钢管道安装技术3.3.1薄壁不锈钢管道安装技术现状及问题为了了解深圳市薄壁不锈钢管道安装技术的现状，项目组到深圳市多个在建的燃气项目现场进行调研。双卡压连接在安装的过程中使用的工具有手动切管器、液压工具（包括手动和电动）、钳头、模块。双卡压连接的安装过程如下：下料切管、去除毛刺、标志管端插入连接管件的长度、检查胶圈、在管道外部和管件内部连接处涂厌氧胶（胶圈密封则省略此步骤）、卡压作业（卡压作业见图3-2）。图3-2 卡压作业 卡压安装完成后需要对卡压的质量进行检查，卡压现场的检查的方法有目测和六角量规检测。目测主要是查看液压工具的压力值是否达到指定值以及卡压工具的模块钳口是否完全闭合；六角量规则用于测量管道外径是否卡到规定的尺寸。不同尺寸的模块对应着不同管径的管道，在卡压的时候通过施加不同的压力将管道和连接管件卡压到固定的尺寸、形状，卡压工具钳头和模块如图3-3所示。不同的管径图3-3 卡压工具钳头和模块的管道的卡压机具不同管径的管道在卡压施工的压力是不同的，表3-5表3-6分别为不同供应商的双卡压压力推荐值。表3-5双卡压压力推荐值公称尺寸DN压力值MPa15254032504565100第一次打压到40，泄压，第二次打压到60表3-6双卡压压力推荐值公称尺寸DN压力值MPa1520452530504050556510060根据规程要求，整个管道系统安装完成后需要对管道系统进行强度试验和严密性试验，这是确定整个管道系统可靠性最重要的步骤也是管道连接施工质量的唯一确定方法。同时，项目施工方提出很多了很多施工安装的难点以及安装施工过程中存在的问题。结合深圳市调研的结果以及相关薄壁不锈钢管道安装技术资料，可得出薄壁不锈钢管道在安装施工上主要存在以下问题：（1）不锈钢管道敷设过程中，遇到外墙为幕墙的工程，需在幕墙龙骨上焊接支架，龙骨为碳钢材料，支架为不锈钢，两种材料难以焊接，况且因电位差也不适合焊接；有的室内管道的卡箍间距过大，管道安装不够牢固。（2）卡压工具由管材供应商提供，不同厂家提供的卡压工具不统一，不同卡压工具卡压模块的尺寸是否一致无法确定，卡压工具没有相应的管理技术规范要求定期检定；工程出现压力表的示值不准确的现象，导致连接质量难以保证。（4）单个卡压连接接口质量除了六角量规测量之外缺乏有效的质量检测方法，不像钢管焊接质量可以通过无损探伤的方式进行检验。（5）不同厂家推荐的卡压压力值不统一，无法确定最佳范围的的卡压压力值。（6）在使用卡压工具对管道进行卡压的时候，管材与管件都会产生一定的形变，导致两边管道轴心发生偏移而不在同一直线上，部分工地采用将管道用木槌敲直的方式弥补。3.3.2薄壁不锈钢管道安装技术评估（1）薄壁不锈钢管道卡压施工技术评估薄壁不锈钢管道在卡压施工的时候存在四个问题：卡压模块、卡压压力、卡压质量确定、管道敷设。卡压压力卡压压力的作用是将管材和管件卡压到卡压模块的尺寸和形状，使管材和管件产生足够大的变形来满足机械性能和密封性能的要求，卡压的质量由卡压模块的尺寸和管材的机械性能决定。厂家推荐的卡压压力值一般都比将管道和连接管件卡压到模块的尺寸所需要的压力大，确保管道和连接管件被压到卡压模块的形状，所以现场卡压时必须施加足够的压力，压力表的示值必须准确。卡压工具模块卡压模块的规格尺寸直接决定了薄壁不锈钢管道卡压连接的质量，不同厂家的卡压工具不统一，卡压模块一般由厂家自行设计，由于涉及技术保密的需要，厂家没有提供卡压模块的尺寸规格，故无法对卡压模块本身是否能到达密封可靠性的要求进行评估。卡压连接质量确定问题单个卡压连接安装完成后的现场的施工人员通过目测和六角量规对卡压连接的质量进行检测。因为卡压连接的质量主要由模块的尺寸规格和管材的机械性能决定，所以如果管材的机械性能和模块的尺寸能在理论上能满足卡压连接的强度相关要求，那么通过检查卡压工具钳口是否闭合和测量管道卡压的尺寸来确定卡压连接的质量是可行的。管道敷设卡压安装完成后管道的轴心不在同一线上这个问题主要是因为管材和管件之间是有间距的，而管材和管件是否对齐全凭施工人员肉眼判断。在工程实例中，施工人员通过用木槌将管道敲直的办法不可取，这种做法会对卡压连接部位产生冲击，影响卡压连接的质量。卡压连接管道轴心稍微弯曲不会影响卡压的密封性能，但是会影响管道系统的美观性，需要对卡压工具和垂直安装技术进行改进；室内管道采用DN15规格的管材，公称壁厚0.8mm，其刚性远比镀锌钢管低，以及管箍之间的距离过大，共同导致管道固定不牢，在旋钮开关部位也有待加固，避免管道长期受间断性外力作用，影响卡压连接质量。综上所述，薄壁不锈钢管道在安装过程中决定质量安全的因素有施工人员的技术水平、卡压工具的模块尺寸、卡压压力值和管道安装的牢固程度，现有的卡压质量检测方法在一定的前提下是可行的，管道轴心稍微弯曲只会影响管道系统的美观性，管道敷设的牢固性需要加强。（2）幕墙龙骨钢铁支架焊接评估对于外墙为幕墙的建筑物，可以采用过渡焊条焊接的方式将不锈钢吊码焊接到碳钢的建筑物龙骨上，并在建筑物碳钢表面涂覆防腐漆。3.4薄壁不锈钢管道耐蚀性能3.4.1深圳市薄壁不锈钢管道腐蚀与防护现状及问题项目组对深圳市薄壁不锈钢管道的腐蚀与防护现状进行了调研，发现薄壁不锈钢管道在防腐中主要存在两大类问题：一是受其他工程影响而造成的腐蚀即交叉施工问题，二是因材料不同而造成的电化学腐蚀即材料供应问题。（1）交叉施工问题建筑物在主体施工完成后，交付使用前通常会用草酸清洗墙面，草酸会直接使不锈钢发生电化学反应从而导致腐蚀。即使是在草酸清洗一个星期后，若土壤内残留大量草酸，蒸发后对管道仍具有腐蚀性。草酸是非氧化性酸，它对不锈钢具有很强的腐蚀性，会造成管道壁厚减薄，强度降低，从而发生泄漏事故。项目组在重庆燃气公司调研中发现由于草酸洗墙造成燃气用薄壁不锈钢管道腐蚀而失效的案例在重庆燃气行业发生过多次。建筑外墙在涂装时，水泥砂浆等建筑材料附着在管道上，有些甚至铺满整个管道，导致管道需要拆掉重装。项目组在深圳市某工程现场调研时发现，楼顶的燃气管道已被厚厚的建筑材料覆盖着，如图3-4所示：图3-4 建筑材料腐蚀项目组在某工程现场调研时发现，户外引入管被滴落的水泥覆盖，如图3-5所示：图3-5 水泥腐蚀水泥砂浆等建筑材料中含有氯离子会对不锈钢管道造成腐蚀，同时影响管道系统的美观性，而且水泥砂浆等附着力比较强，管道在清理的时候比较困难，采用机械清理方法可能会损伤管道，而采用酸洗又会腐蚀管道。其他工程施工时，如果有焊接工序，如防雷网焊接，会导致焊渣飞溅到燃气管道上，造成管道下留下锈斑，如图3-6所示：图3-6 焊渣造成的锈斑虽然焊渣不会对不锈钢管道造成腐蚀，但是焊渣附着在管道上，在管道上留下锈斑，有可能会成为不锈钢局部腐蚀发生的诱因。薄壁不锈钢管在堆放、运输、施工过程中若发生撞伤，出现凹痕、划伤会引起管材局部薄弱，抗腐蚀能力下降。（2）材料供应问题部分厂家不能完整提供与不锈钢法兰、不锈钢吊码和不锈钢卡箍配套使用的螺栓螺母等零配件，任由施工单位在市场上购买，其材质难以保证。部分工地的抽检结果显示：卡箍（厂家提供）材质属304不锈钢，而固定卡箍的螺栓、螺母以及不锈钢吊码后段的膨胀螺栓（施工单位市场上购买）材质都不是304不锈钢，尤其是不锈钢吊码后段的膨胀螺栓属于碳钢材料。目前，因不同材料组合使用，导致了电化学反应，部分工程的螺帽、螺母或后段膨胀螺栓已开始生锈，如图3-7所示。图3-7 电化学腐蚀阀门为燃气公司提供，材料为碳钢，而法兰材料为不锈钢，两种材料接触必定会发生电化学腐蚀。阀门部位如图3-8所示。图3-8 碳钢阀门此两种情况中，腐蚀都是发生在非不锈钢材料处，腐蚀会导致螺栓、吊码等附件的强度降低从而发生管道支撑失效、法兰密封失效等事故。3.4.2薄壁不锈钢管道耐蚀性评估18-8型奥氏体不锈钢，由于具有优良的耐蚀性和良好的热塑性、冷变形能力和可焊性，因此是应用最广泛的一类耐酸钢，304不锈钢就是18-8型不锈钢的一种。不锈钢之所以能抗腐蚀是由于其表面能形成一层具有保护性的钝化膜。但是，在某些特殊条件下，一旦这层膜遭到破坏，而又缺乏自钝化的条件或能力，不锈钢就会发生腐蚀。常见的不锈钢腐蚀可分为两大类，即均匀腐蚀和局部腐蚀。后者还可细分为晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂等。（1）均匀腐蚀均匀腐蚀是一种最常见的腐蚀形式。这类腐蚀导致材料均匀减薄。由于侵蚀均匀并可预测，因而这类腐蚀的危险性最小。均匀腐蚀的程度取决于钢种和介质条件。18-8不锈钢的耐蚀性主要体现在氧化性介质中，所以18-8不锈钢在空气、水、中性溶液和各种氧化剂介质中十分稳定。在盐酸、氢氟酸等非氧化性酸中，其严重腐蚀程度与普通碳钢几乎没什么区别。建筑工程洗墙用的草酸属于非氧化性酸，故草酸对薄壁不锈钢管道系统有很强的腐蚀性。（2）晶间腐蚀奥氏体不锈钢具有晶间腐蚀倾向是较普遍的现象。影响不锈钢晶间腐蚀的因素有很多，例如：成分因素、热处理因素、加工因素以及环境因素等等。奥氏体不锈钢在450850温度区间被长时间加热，会导致不锈钢产生晶间腐蚀倾向，而焊接热影响区发生的焊缝晶间腐蚀是最为常见的局部腐蚀破坏形态之一。深圳市薄壁不锈钢管道采用卡压连接方式，不存在焊接热影响区发生焊缝晶间腐蚀的的问题，而管道在生产过程的焊接热影响则不在本评估考虑范围之内。（3）点腐蚀点腐蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀，虽然因点蚀而损失的金属重量很小，但若连续发展，能导致腐蚀穿孔甚至整个设备失效。不锈钢只有在特定的腐蚀介质中才能发生点腐蚀。当介质中卤素离子和氧化剂（例如溶解氧）同时存在时，容易发生点腐蚀。大部分不锈钢设备的点腐蚀失效都是由氯化物和氯离子所引起的，其次是次氯盐酸（存在与漂白剂中），其腐蚀性更强。深圳作为沿海城市，空气中氯离子含量比较高，再加上空气中悬浮的颗粒、汽车尾气中的含硫和氮的氧化物以及深圳地区春夏季潮湿多雨的天气，使室外薄壁不锈钢管道易发生电化学反应，导致点腐蚀的发生。同时，薄壁不锈钢管道在堆放、运送、施工过程中若发生碰撞，出现凹痕、划伤会引起管材局部薄弱，抗腐蚀能力下降。管材本身在生产的过程中混入杂质也会导致管道局部腐蚀的发生。（4）缝隙腐蚀缝隙腐蚀是在电解液中由于不锈钢与金属或非金属间存在极狭窄的缝隙，使有关物质的迁移受到阻抑形成弄差电池而在缝隙内或其近旁产生的局部腐蚀。缝隙腐蚀可在多种介质中发展，但在氯化物溶液中最为严重。大多数工业用金属或合金都可能会产生缝隙腐蚀，而耐蚀性主要依靠表面形成钝化膜的金属或合金，对缝隙腐蚀尤为敏感。单胶圈密封卡压连接时，卡压接口存在缝隙，故薄壁不锈钢管道系统存在缝隙腐蚀的风险。（5）应力腐蚀SCC对环境具有选择性，即只有在某些“特定”介质中才会发生。对于奥氏体不锈钢，可能造成SCC的环境包括：氯化物溶液、NaOH、硫化物溶液、海水、海洋大气、高温水、热浓碱等。其中，以氯化物溶液最为普遍。薄壁不锈钢管的使用压力比较低，其发生应力腐蚀的风险比较小。结合不锈钢的耐蚀性以及深圳市燃气用薄壁不锈钢的使用状况等条件，可得出管道在防腐中的主要问题是防草酸腐蚀、防点腐蚀、防缝隙腐蚀以及防电化学腐蚀。3.4.3薄壁不锈钢管道耐腐蚀性试验针对薄壁不锈钢管道的耐腐蚀性，项目组对薄壁不锈钢管道系统的各个部位（不锈钢管出厂前已钝化）：三通部位、大小头部位、弯头部分、直管连接部位、支架部位、直管管材，以及镀锌管管材进行了连续312个小时中性盐雾实验，从而分析薄壁不锈钢管道的耐候性，并与镀锌管道进行对比。试样样品共9件，镀锌管材、不锈钢管材、不锈钢三通部位、不锈钢大小头部位、不锈钢直通连接部件（胶圈密封）、不锈钢直通连接部件（厌氧胶+胶圈密封）、不锈钢管材（带卡箍）、不锈钢弯头部位、不锈钢管材（铬含量低于规定值）各一件。试验进行至48小时，镀锌管表面出现白色腐蚀物，其余不锈钢样品无明显变化。试验进行至144小时，镀锌管表面腐蚀物增加，不锈钢管材（带卡箍）表面出现数个黄色点状腐蚀，其余样品无变化。试验进行至312小时，试验停止，样品取出漂洗，镀锌管表面布满白色腐蚀物，且紧密附着，难以去除；不锈钢管材（带卡箍）表面出现多处黄色腐蚀；不锈钢三通部件、不锈钢大小头部件表面出现12个腐蚀点；其余样品轻微变色；不锈钢三通部位表面缺陷处出现黄色腐蚀。图3-9不锈钢管材（带卡箍）图3-10不锈钢三通部位图3-11不锈钢大小头部位图3-12不锈钢三通部位表面缺陷图3-13 镀锌管结合盐雾试验结果，可得出以下结论：（1） 镀锌管如果没有涂防锈漆，其耐蚀性能很差，很容易被腐蚀；（2） 不锈钢管耐腐蚀性能明显比镀锌管优越；（