壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源,又是具有多種用途的工藝氣源,其應(yīng)用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機(jī)械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國(guó)防及科研等行業(yè)和部門。主要作為各行各業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的動(dòng)力氣體及儀表用氣。一個(gè)完整的壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮空氣站、室外壓縮空氣管道(廠區(qū)管道)車間壓縮空氣入口 (包括過(guò)濾、計(jì)量二次凈化功能)及車間壓縮空氣管道四部分組成。本文通過(guò)對(duì)各種壓縮空氣管道材質(zhì)的應(yīng)用范圍、施工便利性及耐久性等進(jìn)行對(duì)比,體現(xiàn)出薄壁不銹鋼管的優(yōu)勢(shì)及存在的局限性。

1 架空壓縮空氣管道材質(zhì)

常用壓縮空氣材質(zhì)包括:鍍鋅無(wú)縫鋼管(焊接鋼管)不銹鋼無(wú)縫鋼管、有色金屬管道、薄壁不銹鋼管及橡膠管等,

鍍鋅無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸范圍D0=6~630mm,管道母材為20#鋼,可以滿足所有壓縮空氣應(yīng)用場(chǎng)合(露點(diǎn)≤-70℃壓縮空氣除外)。管道連接采用螺紋連接(管徑 ≤DN50),焊接或法蘭連接(管徑>DN50)。

鍍鋅焊接鋼管(母材為低壓流體輸送用焊接鋼管)標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸范圍D0=6~150mm,管道母材為0235B.一般用作壓縮空氣支管或二次干管,管道連接采用螺紋連接(管徑≤DN50)焊接或法蘭連接 (管徑>DN50)。

一般鍍鋅無(wú)縫鋼管和鍍鋅焊接鋼管聯(lián)合使用，管徑≤DN50采用鍍鋅焊接鋼管,管徑>DN50采用鍍鋅無(wú)縫鋼管,具有較好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

不銹鋼無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)管道尺寸范圍D0=6~426mm,管道材質(zhì)為304牌號(hào)奧氏體不銹鋼，可以用于所有需要壓縮空氣管道的場(chǎng)合,管道連接采用氬弧焊

有色金屬管道包括銅管及鋁合金管。鋁合金管應(yīng)用范圍較廣，管材連接采用卡箍連接，標(biāo)準(zhǔn)管道規(guī)格范圍為DN20~DN200.

薄壁不銹鋼管管材采用304牌號(hào)奧氏體不銹鋼，標(biāo)準(zhǔn)管道規(guī)格范圍為D0=12.7~108mm,管道壁厚為0.6~2.0mm,管道連接般采用擠壓式連接、法蘭連接及焊接

壓縮空氣橡膠軟管的規(guī)格為D0=5~100mm，一般用于用氣設(shè)備和壓縮空氣支管連接,與其他材質(zhì)的壓縮空氣管道連接通過(guò)快速接頭連接。

2 各種壓縮空氣管道材質(zhì)性能對(duì)比

現(xiàn)從各種管材的應(yīng)用范圍、管道連接方式、管道造價(jià)及施工費(fèi)用、管道耐久度等方面進(jìn)行比較,為便于制表,將各種管材以對(duì)應(yīng)的編號(hào)約定。管材對(duì)應(yīng)的編號(hào)見(jiàn)表1。

2.1壓縮空氣管道管材應(yīng)用范圍(見(jiàn)表2)

2.2 壓縮空氣管道管材連接方式(見(jiàn)表3)

螺紋連接用于管道壁厚較厚(管徑≤DN50)的管道

不銹鋼無(wú)縫鋼管焊接性能好,采用氬弧焊連接后,焊口與管道壽命一致,而且密封性好,不會(huì)因?yàn)楣艿勒饎?dòng)或密封材料老化而泄漏,所以不銹鋼無(wú)縫鋼管一般不采用螺紋連接。當(dāng)其他材質(zhì)的管道與不銹鋼無(wú)縫鋼管連接時(shí),一般采用法蘭對(duì)接

鍍鋅無(wú)縫(焊接)鋼管采用焊接連接后,鍍鋅層被破壞，而且二次鍍鋅對(duì)工藝要求較高,一般施工現(xiàn)場(chǎng)不具備條件,所以鍍鋅管道焊口最先出現(xiàn)銹蝕,具有較高的泄漏風(fēng)險(xiǎn),而且會(huì)污染輸送的介質(zhì)。這也是鍍鋅管道在壓縮空氣管道中比例越來(lái)越小的原因。

薄壁不銹鋼管一般采用擠壓式連接,包括卡壓式連接、環(huán)壓式連接、雙卡壓式連接及內(nèi)插卡壓式連接2。操作時(shí)需要專用管件及專用工具，管件包含密封圈，將插口插入承口到位后,用專用工具進(jìn)行擠壓連接,擠壓到位后.0型密封圈受壓變形 ,管件和管道也發(fā)生變形 ,卡壓式連接管道和管件變形后截面為正六邊形,擠壓式連接管道和管件變形后截面為圓形。雙卡壓管件有兩道密封圈?？▔菏竭B接管道密封面呈正六邊形可以防止管道和管件之間因發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而造成接口松動(dòng)，從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏:環(huán)壓式連接管件密封圈較寬，連接完成后密封圈與管道和管件接觸面積較大,有效避免泄漏 ,但是管件價(jià)格較貴 ,一般用于燃?xì)獾纫兹家妆橘|(zhì)。

擠壓式連接具有施工速度快、操作簡(jiǎn)便、不需要?jiǎng)踊鸬葍?yōu)點(diǎn),而卡壓式連接管件價(jià)格較低,密封性滿足壓縮空氣系統(tǒng)輸送要求,因此壓縮空氣系統(tǒng)中一般廣泛采用卡壓式連接

薄壁不銹鋼管焊接連接采用承插焊，法蘭連接一般用于管道與法蘭球閥連接或者管道與其他材質(zhì)管道連接鋁合金管一般采用卡箍式連接,管件價(jià)格較高,密封性較差,泄漏風(fēng)險(xiǎn)高。
壓縮空氣橡膠軟管通過(guò)快插接頭與其他材質(zhì)壓縮空氣管道連接
2.3 壓縮空氣管道綜合單價(jià)對(duì)比管道價(jià)格包括管材價(jià)格及施工費(fèi)用，是壓縮空氣管材選用重點(diǎn)考慮的因素之一。下面對(duì)各種管材價(jià)格進(jìn)行對(duì)比。因?yàn)閴嚎s空氣橡膠軟管使用范圍小,不參與對(duì)比

從圖1可以看出,鍍鋅無(wú)縫(焊接)管道綜合單價(jià)較低，不銹鋼管價(jià)格最高,鋁合金管價(jià)格居中,但是鋁合金管道管件價(jià)格占總價(jià)比重較大,在復(fù)雜環(huán)境中價(jià)格不可控 ,最終價(jià)格有可能高于不銹鋼管道，

薄壁不銹鋼管道雖然每噸價(jià)格最高，但是因?yàn)楣艿辣诤癫蛔闫胀ú讳P鋼無(wú)縫鋼管的1/2,同等規(guī)格的管道如果以m為計(jì)量單位，管道綜合單價(jià)低于不銹鋼無(wú)縫鋼管，且比較節(jié)省材料。因?yàn)楸”诓讳P鋼管卡壓式管件價(jià)格低于鋁合金管管件,所以薄壁不銹鋼作為車間支管更具有優(yōu)勢(shì)

2.4 壓縮空氣管道耐久性

管道的耐久性與管材特性、使用環(huán)境、管道的施工工藝及輸送介質(zhì)等密切相關(guān),見(jiàn)表4.

壓縮空氣管道常見(jiàn)失效方式包括管道銹蝕、管道震動(dòng)造成接口松動(dòng),密封材料失效以及外力破壞等不銹鋼無(wú)縫鋼管采用氙弧焊連接,管道耐久性最好,日常使用中不會(huì)出現(xiàn)泄漏事故;鍍鋅無(wú)縫(焊接)鋼管因?yàn)楹缚阱冧\層破壞,焊口在使用過(guò)程中出現(xiàn)緩慢銹蝕狀況,螺紋接口因?yàn)楣艿勒饎?dòng)而出現(xiàn)接口松動(dòng)狀況，管道外壁劃傷也會(huì)出現(xiàn)銹蝕狀況,耐久性最差;鋁合金管采用卡箍連接,管道震動(dòng)會(huì)造成接口松動(dòng):薄壁不銹鋼管采用卡壓連接,密封圈位于管道和管件之間,不會(huì)受外界環(huán)境影響,溫度對(duì)0型密封圈影響最大而壓縮空氣管道使用溫度為常溫，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)論.0型密封圈在常溫狀態(tài)下使用壽命為306年9.足以滿足工業(yè)需求
3 結(jié)論
薄壁不銹鋼管是一種新型材料,管道價(jià)格適中,具有重量輕、力學(xué)性能好,耐腐蝕,不會(huì)出現(xiàn)二次污染,耐久性好及施工便利等特性。
管材利用率在所有種類中的壓縮空氣管道中是最高的大范圍使用可以顯著降低工程建設(shè)鋼材使用量，這與國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)是一致的。
但是因?yàn)楸”诓讳P鋼管道(卡壓式)最大規(guī)格只有DN100,在用氣量較大的站房和車間內(nèi)只能作為壓縮空氣二次干管及支管,應(yīng)該和不銹鋼無(wú)縫鋼管配合使用，
薄壁不銹鋼管采用卡壓式連接,管件價(jià)格適中,施工后管道穩(wěn)定性和耐久性好,管道施工速度快,所需的操作空間小,施工時(shí)不需要?jiǎng)踊?沒(méi)有焊渣及煙塵等污染物產(chǎn)生。而焊接連接需要做無(wú)損檢測(cè)，不僅增加施工費(fèi)用，而且對(duì)工期也有影響。

沈陽(yáng)華晨寶馬汽車鐵西工廠項(xiàng)目，產(chǎn)能60輛/h，當(dāng)時(shí)主要基于工期緊及對(duì)壓縮空氣品質(zhì)要求高等因素考慮，主車間采用薄壁不銹鋼管。實(shí)際工程實(shí)施過(guò)程中,該種管材的施工速度是其他采用焊接連接管道的數(shù)倍,管道造價(jià)約為老工廠(采用鍍鋅無(wú)縫鋼管)的1.5倍。工程驗(yàn)收過(guò)程中,管道系統(tǒng)的強(qiáng)度及密封性符合要求,壓縮空氣管道系統(tǒng)投入運(yùn)行后，氣體品質(zhì)一直能滿足工藝要求，未出現(xiàn)因管道污染造成壓縮空氣品質(zhì)下降事件。業(yè)主對(duì)此反饋良好,將在沈陽(yáng)大東工廠項(xiàng)目繼續(xù)采用該種管材。
綜上所述， 薄壁不銹鋼管在低壓壓縮空氣系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。