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柔性接口铸铁排水管道连接件的质量问题应引起高度重视

发布时间:2013-05-21 15:44:58 浏览次数:0来源:
 河北兴华排水工程技术有限公司   吴克建

 

柔性接口铸铁排水管及管件产品是目前我国建筑排水系统应用最为广泛的金属管材。GB/T12772-2008《排水用柔性铸铁管、管件及附件》产品标准,自1991年制定颁布实施,历经1999年和2008年两次重新修编颁布,为我国铸铁排水管材的发展和进步起到了至关重要的作用,目前依据该标准生产的建筑铸铁排水管及管件已成为国内建筑排水行业的主导产品。二十多年来,该标准从最初的仅有A型系列产品,逐步向国际先进标准靠近,形成了现有的W型、W1型、A型及B型等四个系列的产品体系。国内同行各企业在本标准的指导下,积极改进工艺技术,提高产品质量,使我国建筑排水铸铁管行业呈现出了前所未有的发展势头,有力地促进了建筑排水工程质量水平的提高,为国家的建设做出了巨大的贡献!

但由于建筑柔性接口铸铁排水管在我国推广普及的时间比较短,在具体生产和工程使用中不可避免的会存在一些问题,特别是柔性接口铸铁排水管材连接件(不锈钢卡箍、密封橡胶圈)存在的问题尤为突出。市面上大量流通的劣质不锈钢卡箍和密封橡胶圈给铸铁排水管材的应用带来了重大的安全隐患。产生这个问题的主要原因有四个方面:一是人们一般往往重视管材管件的质量,忽略管道连接件的质量。二是产品标准和技术规程不完善。三是许多专业设计施工人员不了解铸铁管材连接件选用条件。四是市场监管体制不健全。下面我就上述四个方面的问题谈谈个人的看法和建议。

 

一、柔性接口铸铁排水管材连接件的质量是决定管材使用寿命和安全性能的重要因素

质量再好的铸铁管材,如果使用了劣质的不锈钢卡箍或密封胶圈,它的使用寿命和安全性也要大打折扣。柔性铸铁排水管材是采用灰口铸铁制造的,只要壁厚符合标准要求,管材本身没有铸造缺陷,正常使用寿命一般在50年以上。但由于管材和管件是采用不锈钢卡箍或柔性法兰等连接件连接的,因此其使用寿命及安全性能往往取决于连接件的质量。部分建设单位和施工单位为了降低成本或是对连接件的质量要求不熟悉,采用了劣质不锈钢卡或柔性法兰密封橡胶圈,这就使得整个管道系统的安全性能大大降低,使用寿命大大缩短。例如目前市面上流行的劣质W型不锈钢卡箍,其材料往往是采用所谓的“200”系列的不锈铁材料加工的,其中的密封橡胶套是采用废旧再生橡胶制造的。这种连接件使用寿命很短,往往45年就因腐蚀而损坏了,在沿海或南方潮湿环境甚至使用寿命更短,有些工程还未竣工验收,不锈钢卡箍就锈蚀断裂了,而劣质再生橡胶加工的密封橡胶套往往也就45年就老化变质了。这种劣质的不锈钢卡箍给建筑排水管道系统留下了严重的质量隐患。由于大部分工程质量问题在竣工验收时或保质期内没有立刻显现出来,致使一些工程项目堂而皇之的通过了质量验收。

从不锈钢卡箍的设计标准上看,W型不锈钢卡箍其中主要紧固材料波形板材,标准设计板厚仅为0.2mm,如果采用劣质不锈铁板材,在潮湿环境中,其抗腐蚀能力不及合格不锈钢材料的十分之一。而橡胶密封套按标准规定是严禁使用再生橡胶材料制造的。

从生产成本上看,劣质不锈钢卡箍使用的所谓“200”系列的不锈铁材料,每吨价格仅为70008000元,而301304不锈钢材料每吨价格23万元。一个合格的DN100橡胶密封套,生产成本为1.5元左右,同样规格的再生橡胶密封套生产成本仅为0.40.5元。所以,劣质不锈钢卡箍的售价往往比合格不锈钢卡箍的材料成本还要低。在利益的驱动下,部分开发商和建设单位往往选择劣质不锈钢卡箍,为建筑质量埋下了隐患。

从材质上看,目前市面上流行的劣质不锈钢卡箍是采用所谓“200系列”的铬锰系列钢种,虽然从降低成本的角度上,这种材料不含或含少量镍的不锈铁可以替代部分不锈钢材料,但其耐腐蚀的应用范围非常窄,其对马氏体相变较为敏感,尤其是低镍钢,会明显地出现深冲加工后的延迟裂化现象,造成在箍带紧固受力情况下容易断裂。从耐腐蚀的角度看,所谓的劣质“200系列”不锈铁的铬镍含量明显低于常用的300系列不锈钢(见下表),因此它对所有类型腐蚀的抵抗力均比铬镍系列不锈钢差。铬的降低明显降低不锈钢材料抗点腐蚀的能力。在低PH值的环境中,镍的降低也将使不锈钢材料耐晶间腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力大大下降。按照美国标准300系列和200系列,两者的区别在于化学元素镍含量的多少,这造成了它们在性能和价格上的巨大差别。在当前的镍价水平下,镍含量很低的200系列不锈钢价格只是300系列不锈钢的三分之一到一半左右,在防腐蚀和韧性等性能上则远远不如300系列不锈钢,只适用于橱具、食品加工等领域,若用在建筑、医疗器械等领域,将存在很大隐患。劣质的“200系列”含镍

量一般低于1%左,不能承受一般大气腐蚀。

 

美国

牌号

中国新牌号

化 学 成 分(%

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

N

201

12Cr17Mn6Ni5N

≤0.15

≤1.0

5.57.5

≤0.06

≤0.03

3.55.5

1618

≤0.25

202

12Cr18Mn9Ni5N

≤0.15

≤1.0

7.510

≤0.06

≤0.03

4.06.0

1719

≤0.25

301

12Cr17Ni7

0.150.25

≤1.0

≤2.0

≤0.035

≤0.03

6.08.0

1618

304

06Cr19Ni10

≤0.07

≤1.0

≤2.0

≤0.035

≤0.03

8.011

1719

劣质200系列

 

 

≥14.0

 

 

01.0

≤10.0

 

某企业劣质不锈钢卡箍

0.054

0.55

17.59

0.054

0.09

0.18

11.56

 

 

橡胶密封套材质的好坏直接影响到管材接口连接部位的密封性能,劣质的密封胶套和胶圈往往采用再生橡胶材料制造,这种材料的抗老化性能很差。弹性、延展性和抗变形能力等机械性能远远低于常规橡胶制品。制品有浓烈的异味,甚至使用一段时间会发生粘流变质,失去弹性和强度,造成连接部位污水泄漏。

综上所述,建筑铸铁排水管道安装质量的好坏,很大程度取决于不锈钢卡箍或柔性法兰橡胶密封件质量。应引起高度重视,切勿因蝇头小利为建筑排水工程埋下质量隐患。

 

二、现有产品标准和技术规程存在的问题与改进

建筑柔性铸铁排水管材连接件作为管道系统安装的重要部件至今没有专门的产品标准和技术规程。在GB/T12772柔性铸铁排水管材产品标准中不锈钢卡箍和橡胶密封圈(套)标准是以规范性附录的形式简略带过,且有诸多不完善之处。

目前GB/T12772-2008《排水用柔性铸铁管、管件及附件》产品标准中的W型铸铁排水管及管件标准是采用美国ASTM A888CISPI-301标准制定的。W1型铸铁排水管及管件是采用国际标准ISO6594和欧洲标准EN877制定的。但美国和英国这两个系列的产品标准均有与之相配套的连接件标准和技术规程。例如:美国与ASTM A888CISPI-301配套的连接件标准有CISPI 310-11《用于连接无承口铸铁污水管道和卫生设施和暴雨排水排污和通风管道卡箍的使用规范》。EN877标准中除了详细规定的不锈钢卡箍标准并配套有EN 681-1《弹性密封件.给水排水用管道连接密封件的材料要求.1部分硫化橡胶》标准。相比较我国的标准缺乏严谨和细致性。主要问题如下:

1、 不锈钢卡箍材料标准过于笼统,缺乏针对性。

GB/T12772-2008附录D“卡箍标准中规定了卡箍钢带材质为:奥氏体钢:所有等级;铁素体钢:1Cr17Ti;”。同时规定了W型、W1型和W加强型不锈钢卡箍三种产品形式。由于这三种不锈钢卡箍结构形式不同,且每种卡箍上不同零件功能不同,因此,允许上述材料不加区别的加工所有三种类型卡箍配件,势必造成部分卡箍零件无法满足特定功能的要求。


例如:
W型卡箍钢带(见右图),不仅要求具有耐腐蚀型,

而且需要具有一定的强度和刚性,以保证在紧固安装时不

脱扣不断裂。W型卡箍波纹板厚度较薄,如果采用铁素体

不锈钢或所谓“200系列不锈铁,势必无法满足耐腐蚀性

求。在美国CISPI 310-11《用于连接无承口铸铁污水管道

和卫生设施和暴雨排水排污和通风管道卡箍的使用规范》

标准中就明确规定W型不锈钢卡箍必须采用300系列不锈

钢材料制造其中规定:钢带Band应采用抗拉强度不低于

965Mpa301304不锈钢;螺栓壳盖Screw Housing

应采用301304不锈钢;螺栓Screw应采用305不锈钢;

波纹板Shield应采用光亮退火的301304不锈钢。

欧洲EN877标准虽然规定了较宽的材料范围,但实际产


品中对
卡箍的各个零部件也规定了明确的材料要求。

例如:EN877标准不锈钢卡箍(见右图),钢带(Band)必须

采用304不锈钢材料;而对紧固板(Locking Plate)和螺栓

(Screw)则可根据不同情况选用材料,一般明装可选择不锈

钢或镀锌碳钢材料,暗装或耐腐蚀要求较高的须选择304

不锈钢材料,且橡胶密封套需选用三元乙丙橡胶(EPDM)

因此,应明确规定不同类型卡箍的不同零部件的材质要求,

才能保证产品的质量。同时也可为产品的质量检验提供依据。

 

2、 没有规定不同地区环境下使用的连接件的技术要求

由于建筑工程地域及安装环境条件的不同,大气及介质对连接件的腐蚀有很大差异。南方地区大气潮湿,且受酸雨酸雾侵蚀。沿海地区潮湿空气含盐分较高。实际施工案例中发现在上述区域安装的采用铁素体不锈钢材料或采用所谓“200系列”不锈铁材料制造的卡箍锈蚀非常严重。因此,在设计中应引起充分重视,在沿海地区和南方潮湿环境使用的不锈钢卡箍必须采用301304不锈钢材料制造。

3、 没有规定管道不同敷设方式对连接件的技术要求

从安装方式上看,管道明装、暗装和埋地敷设,周围介质

对连接件的腐蚀影响亦有很大差别。例如:欧洲EN877

准规定用于隐蔽敷设的铸铁排水管道的不锈钢卡箍应采用304

不锈钢材料,且铬含量应大于等于16.5%,镍含量应大于等于

8.5%。美国ASTM A888标准规定对埋地敷设管道接口使用的

锈钢卡箍必须采用300系列不锈钢材料制造外,还规定在不

锈钢卡箍连接部位,应采用聚乙烯塑料膜套进行防护隔离(见

右图),以防止填埋层中腐蚀介质对不锈钢卡箍的腐蚀。因此,

对隐蔽安装和埋地敷设的管道的连接件应有特殊要求,提高材

料的耐腐蚀等级或进行必要的防护处理。

4、现行标准和技术规程中未规定不锈钢卡箍扭力矩检验要求

扭力矩是不锈钢卡箍安装和检验的一项重要机械性能指标。这种检验方式不仅有利于制造厂商对产品的质量监控,也便于用户对供货质量的抽样检查。按照美国CISPI 310标准不锈钢卡箍紧固螺栓检验扭力矩不得小于8.3Nm。我国华北地区标准图集91SB-X1中规定:最小扭力矩7Nm,最大扭力矩10Nm,检验扭力矩8.5Nm.。建议标准和技术规程应增加扭力矩检验指标。

5、橡胶密封圈(套)材料标准实际执行效果较差

GB/T12772-2008规范性附录E“橡胶密封圈(套)”标准中规定了“用于制造橡胶密封圈(套)的材料是天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶。”并规定了如下表“橡胶密封圈(套)材质物理性能”指标。目前市面上采用的多为天然橡胶和再生橡胶加工的,这两种橡胶材料实际上是无法达到“橡胶密封圈(套)材质物理性能”要求的。

测量项目

单位

规定

绍尔A或国际硬度

度或IRHD

60±5

拉伸强度                           

MPa

10

扯断伸长率                          

%

350

压缩永久变形

23×72h             

%

10

70×24h             

%

25

-10×72h           

%

30

热空气老化(70×7d)

硬度变化             

度或IRHD

-5+8

拉伸强度变化         

%

-15

扯断伸长率变化       

%

-10-30

在热水中的体积变化(70×7d)          

%

-18

臭氧老化(50pphm×48h×40×20%预拉伸率)

在未经放大的条件下观察看不到裂纹

 

 

 

 

 

 

 

在欧洲EN 681-1《弹性密封件.给水排水用管道连接密封件的材料要求.1部分硫化橡胶》标准中,并未规定采用何种橡胶材料,只规定橡胶密封件材料必须达到的物理性能指标。在实际材料选型是制造商往往选用三元乙丙橡胶材料制造密封胶圈,因为,这种材料可确保达到标准规定的物理性能指标。按照美国CISPI 310标准规定密封胶圈应采用氯丁橡胶制造。我国消防沟槽管接件GB5135.11-2006标准中在密封材料的选用上虽然提供了天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶和硅橡胶等四种选择,但由于实行了强制检测认证制度,在实际检验测试中大多选用三元乙丙橡胶,因为除了硅橡胶成本过高的因素外,天然橡胶和丁晴橡胶很难通过检验标准。

根据我国的目前未对排水管道橡胶密封圈(套)实行强制认证的现实,建议收窄材料的选用范围,选择氯丁橡胶和三元乙丙橡胶,并严禁使用再生橡胶。氯丁橡胶可用于通常明装管道,三元乙丙橡胶可用于隐蔽暗装或埋地敷设管道。

 

三、设计施工人员应了解柔性接口铸铁管道连接件的选用和质量检查要求

柔性接口铸铁管道连接件的选用决定着管道安装质量和使用寿命,因此在设计选用时应注意以下几个方面的问题:

1、  柔性接口无承口铸铁排水管道系统所用的不锈钢卡箍连接件是采用不锈钢薄板加工的,为确保其耐腐蚀性能及使用寿命,应尽可能选用300系列的不锈钢材质加工。一般选用301GB 12Cr17Ni7)牌号不锈钢薄板。

2、  在沿海潮湿地区或隐蔽暗装排水管道安装时,不锈钢卡箍必须选用301GB 12Cr17Ni7)或304GB 06Cr19Ni10)牌号不锈钢薄板加工。

3、  埋地敷设采用不锈钢卡箍连接的排水管道,不锈钢卡箍必须选用301GB 12Cr17Ni7)或304GB 06Cr19Ni10)牌号不锈钢薄板加工,并采用厚度不小于0.2mm的低密度聚乙烯薄膜套筒或厚度不小于0.1mm的高密度聚乙烯薄膜套筒,将卡箍连接部位进行包裹隔离防护处理。

4、    明装管道采用的不锈钢卡箍橡胶密封套可采用氯丁橡胶材质的,暗装或埋地敷设的应采用三元乙丙橡胶材质的。

5、    采用A型或B型柔性承口法兰式铸铁排水管道的,明装或暗装时可采用氯丁橡胶材质的橡胶密封圈。

6、    埋地或在回填层敷设排水管道,宜选择A型或B型柔性承口法兰接口型式。密封胶圈应采用三元乙丙橡胶材质的,并采用厚度不小于0.2mm的低密度聚乙烯薄膜套筒或厚度不小于0.1mm的高密度聚乙烯薄膜套筒,对接口部位进行包裹隔离防护处理。

 

四、完善产品标准和技术规程,实行产品强制认证制度

柔性不锈钢卡箍和柔性承口法兰连接件是关系建筑铸铁管道排水系统安全性能的重要部件。新增专门的柔性铸铁排水管道卡箍及橡胶密封圈产品标准及技术规程是十分必要的,同时参照国际和国内通行的办法对该类连接件实行强制认证制度。经过强制认证的产品注有不可擦除的认证编码、产品标准号及材料牌号,使产品质量具有可追溯性。将产品认证作为材料供货商参加工程招投标的必备条件,提高市场上产品质量的准入门槛。

 

产品标准的建立和完善是一个循序渐进的过程,面对目前市场上劣质铸铁排水管专用不锈钢卡箍和橡胶密封件的泛滥,行业人士应引起高度重视。杜绝劣质产品在建筑市场流通,促进铸铁排水管材及配套产品行业的健康发展,为用户提供安全可靠的产品,确保建筑质量百年大计。