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消防給水管材選用與連接技術綜述

 引言

   隨著社會與經濟的不斷發展,為了保證建筑的防火安全,消防給水工程的重要性日益突出。在實際工程應用過程中,消防 材選擇與連接方法不當造成的問題層出不窮。輕則返工耽誤工期,造成不必要的浪費;重則造成系統無法正常運行。作為工程技術人員有必要從消防  材種類、管材選用與管材連接技術等方面出發,掌握各種消防管材在不同消防系統、不同使用場所應注意的問題,并加以明確的辨別,確保各種消防 材得以正確的使用。

消防材的種類

    2.1 球墨給水鑄鐵管
    2.1.1 使用場所
    主要用于自動噴水滅火系統報警閥前的埋地管道,消火栓系統的埋地管道。
    2.1.2 球墨鑄鐵管分類
    (1)按口徑分:DN40~DN2600共30種規格,消防工程常用管材DN40~250mm。
    (2)按對接形式分:滑入式(T型)、機械式(K型、NⅡ型、SⅡ型)和法蘭式。
    (3)法蘭式的對接方式根據標準壁厚級別、DN和PN可分為:離心鑄造焊接法蘭管、離心鑄造螺紋法蘭管和整體鑄造法蘭管。
    (4)其管材承壓分別為PN10、PN16、PN25和PN40等級別。
    2.1.3 承插直管與連接方式允許壓力
    (1)承插直管允許壓力見表1所示。
表1 承插直管允許壓力
管材
允許壓力
承插直管
消防常用管材DN40~DN250mm
允許工作壓力(PFA)
2.5~6.4 MPa
5.4~6.4 MPa
最大允許工作壓力(PMA)
3.0~7.7 MPa
6.5~7.7 MPa
允許試驗壓力(PEA)
3.5~9.6 MPa
7.0~9.6 MPa
    * 承插直管在最大允許工作壓力與允許試驗壓力值下,工作會受管線其它部分低承受力的限制。
    (2)承插直管及連接方式允許的工作壓力應符合相關要求。其它要求詳《水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附件》(GB/T 13295-2003)。
    2.2 低壓流體輸送焊接鋼管
    2.2.1 分類
    普通焊接鋼管、熱浸鍍鋅焊接鋼管。
    2.2.2 普通焊接鋼管適用范圍
    (1)消火栓給水系統的埋地、架空管道。
    (2)自動噴水滅火系統和水噴霧滅火系統報警閥前的埋地、架空管道。在報警閥前要求加設過濾器。
    (3)焊接鋼管埋地應按有關要求做防腐處理,否則易產生銹蝕,影響使用壽命。
    2.2.3 熱浸鍍鋅焊接鋼管適用范圍
    (1)消火栓給水系統、自動噴淋滅火系統和水噴霧滅火系統的埋地、架空管道。
    (2)埋地也應考慮防腐措施。
    2.2.4 焊接鋼管、規格及最大工作壓力
    (1)普通焊接鋼管與熱浸鍍鋅焊接鋼管按其壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管。
    (2)熱浸鍍鋅焊接鋼管規格為DN6~DN150。
    (3)公稱直徑大于DN150的焊接鋼管規格詳《低壓流體輸送用焊接鋼管》(GB/T3091-2001)。
    (4)當大于DN150的焊接鋼管需要防腐時,應進行鍍鋅加工。
    (5)鍍鋅鋼管及焊接鋼管的最大工作壓力見表2所示。
表2 鍍鋅鋼管及焊接鋼管的最大工作壓力
規 格
最大工作壓力(MPa)
水壓試驗壓力(MPa)
普通鋼管
1.0
2.0
加厚鋼管
1.6
3.0
    * 溫度≤200℃
    2.3 無縫鋼管
    2.3.1 分類
    (1)按生產工藝分:熱軋、冷軋和無縫鋼管。
    (2)按其精度分為:普通和精細鋼管(不繡鋼管)。
    (3)按材料分為:普通碳素鋼、優質碳素鋼、普通低合金鋼和合金結構鋼。
    在消防給水系統中,輸送流體用無縫鋼管應用最廣,有10號、11號、09Mn、V16Mn制造。
    2.3.2 無縫鋼管適用范圍
    由于其有較好的承壓能力,故輸送流體用的無縫鋼管常用于消防給水系統,作為主干管或系統下部工作壓力較高部位的管道。
    2.3.3 無縫鋼管(普通鋼管)的規格
    (1)普通鋼管標準化系列規格(外徑)有DN10~DN610等21種。
    (2)普通鋼管非標準化系列規格(外徑)有42種,系列以及壁厚分類詳《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》(GB/T17395-1998)。
    (3)管材壁厚為0.25~65mm。
    2.4 銅管、不銹鋼管、合金管及復合型管材
    (1)這些管材不易銹蝕,水力性能好,適用于消防給水系統。
    (2)目前國內經濟實力有限,這些管材相對造價較高,在工程實踐中應用較少。在部分地區項目中,已試驗采用不銹鋼管及復合型管材。
    (3)較適合用于自動噴水滅火系統。
    (4)該部分管材均已有國家產品標準。
    2.5 塑料管材
    (1)國外允許在部分場所采用CPVC與PB。
    (2)CPVC、PB管質輕,安裝方便,使用壽命長。
    (3)但塑料管材熱塑性較大,沒有相關規程標準可執行。
    (4)塑料管材對安裝場所和安裝型式有明確要求。

消防材的選用

    3.1 室外消火栓給水系統(埋地應完善除銹防腐措施)
    (1)當室外消防為生活、消防合用管道系統或低壓消防給水系統時,可選用允許壓力較低的承插直管的球墨給水鑄鐵管(滑入式、機械式),焊接鋼管,內外壁熱鍍鋅焊接鋼管等(部分工程可嘗試采用PE  )。
    (2)當室外消防給水系統為臨時高壓給水系統和常高壓給水系統時,當系統工作壓力較低時,在管材允許的壓力范圍內可采用上述相同管材;當系統的工作壓力較大時,應根據系統工作壓力情況,分別采用法蘭式球墨鑄鐵管、焊接鋼管、內外熱鍍鋅普通或加厚焊接鋼管以及無縫鋼管。
    3.2 室內消火栓給水系統
    (1)當室內消火栓給水系統的工作壓力≤1.0MPa時(《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規定為系統工作壓力≤1.2MPa),如多層建筑、高層建筑中的分區管網靜壓< 0.80MPa,可采用普通焊接鋼管、內外熱鍍鋅普通焊接鋼管。
    (2)當室內消火栓給水系統的工作壓力在1.0~1.6MPa范圍內時(《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規定為系統工作壓力>1.2MPa),如系統壓力較高的高層建筑泵房出水管,系統下部工作壓力較高部位的管道以及主干管等,可采用加厚焊接鋼管、熱鍍鋅加厚焊接鋼管和無縫鋼管。
    (3)當室內消火栓給水系統的工作壓力<2.0MPa時,可采用普通和熱鍍鋅無縫鋼管。其最小壁厚應符合下列要求:
    ① 當采用焊接、法蘭連接或卡箍連接時:管徑≤DN125,最小管壁序列號為SCH20(不小于5.0mm)鋼管;管徑為DN150,最小管壁厚為3.4mm;管徑為DN200、DN250時,最小管壁厚為4.78mm。
    ② 當采用螺紋連接時:管徑< DN100,最小管壁序列號為SCH40(>5.5mm )鋼管;管徑≥DN100,最小管壁序列號為SCH30(螺紋連接要求管壁較厚,保證強度和耐壓)。
    3.3 自動噴水滅火系統
    (1)自動噴水滅火系統和水噴霧滅火系統在報警閥以前的管道,架空時可采用普通和內外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管;埋地時可采用球墨鑄鐵管或普通和內外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管(措施和手冊未明確的管材),但應采取下列措施:
    ① 采用內壁不防腐的管材時,應在該管段末端設過濾器(含內壁未涂敷防腐材料的球墨鑄鐵管)。
    ② 埋地的各種管道均應采取有效的防腐措施。
    (2)自動噴水滅火系統和水噴霧滅火系統在報警閥后的管道,可采用內外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管以及銅管、不銹鋼管以及符合國家或行業標準的涂覆其它防腐材料的管道。
    (3)自動噴水滅火系統和水噴霧滅火系統在報警閥以前的管道,當系統工作壓力<1.0~1.2MPa時,可采用球墨鑄鐵管(法蘭式)、普通焊接鋼管、熱鍍鋅普通焊接鋼管;當系統工作壓力在1.0~1.6MPa之間時,可采用法蘭式球墨鑄鐵管(PN16)、加厚焊接鋼管、熱鍍鋅加厚鋼管、無縫鋼管;當系統工作壓力>1.6MPa時,可采用法蘭式球墨給水鑄鐵管(PN25),普通和熱鍍鋅無縫鋼管。應參照消火栓給水系統的允許壓力使用,按連接方式與管徑規格選用不同壁厚的鋼管。
    (4)自動噴水滅火系統在報警閥后的管道,由于規范限制配水管道的工作壓力≤1.2MPa,按《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》和《自動噴水滅火系統設計手冊》中的規定:內外壁鍍鋅的普通、加厚焊接鋼管、內外壁鍍鋅的無縫鋼管均可使用。實際上內外壁鍍鋅的普通焊接鋼管已滿足使用要求。
    (5)由于《自動噴水系統滅火設計規范》(GB50084-2001)也規定了“輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa”,因此,在建筑面積不大的樓層各配水管壓力≤0.4MPa,均可采用內外壁熱鍍鋅的普通焊接鋼管。

消防給水常用管材的連接

    4.1 消防給水常用管材的連接方式(見表3所示)
表3 消防給水常用管材的連接方式
常用管材
連接方式
球墨給水鑄鐵管
①滑入式柔性連接②機械柔性連接③法蘭連接
鋼管
內外熱鍍鋅焊接鋼管
①卡箍連接②螺紋連接③法蘭連接④焊接連接﹡
焊接鋼管
內外熱鍍鋅無縫鋼管
無縫鋼管
    ﹡焊接連接不適合于自動噴水滅火系統報警閥后管段。
    4.2 消防給水常用管材連接的相關規定
    4.2.1 消火栓給水系統
    《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》(GB50242-2002)第4.1.3條:“管材≤100mm的鍍鋅鋼管應采用螺紋連接,套絲扣時破壞的鍍鋅層及外露螺紋部分應作為防腐處理;管徑>100mm的鍍鋅鋼管應采用法蘭連接或卡套式專用管件連接,鍍鋅鋼管與法蘭焊接處應二次鍍鋅。”
    4.2.2 自動噴水滅火系統
    (1)《自動噴水滅火設計規范》(GB50084-2001)第8.0.2條:“配水管道應采用內外壁熱鍍鋅鋼管。當報警閥入口前管道采用內壁不防腐鋼管時,應在該段管道的末端設立過濾器”;第8.0.3條:“系統管道的連接應采用溝槽式連接件(卡箍),或絲扣、法蘭連接。報警閥前采用內壁不防腐鋼管時,可焊接連接”;第8.0.4條:“系統直徑≥100mm的管道,應分段采用法蘭或溝槽式連接件(卡箍)連接。水平管道上法蘭間的管道長度不宜大于20m;立管上法蘭間的距離,不應跨越3個及以上樓層。凈空高度>8m的場所內,立管上應有法蘭”。
    (2)《自動噴水滅火施工及驗收規范》〔GB50261-96(2003年版)〕第5.1.1條:“管網安裝選用鋼管時,其材質應符合GB/T8162及GB/T3091《低壓流體輸送鍍鋅鋼管》的要求”;第5.1.3條:“管道安裝采用螺紋、溝槽式管接頭或法蘭連接;連接后均不得減小過水橫斷面面積”。條文解釋“……本修訂內容要求與原文規定有四點不同:一是取消了以管徑大小的條件,采用不同連接方式的規定;二是取消了焊接連接方式;三是法蘭連接方式,焊接法蘭連接、焊接后必須重新鍍鋅或采用其它有效防銹蝕的措施,法蘭連接推薦采用螺紋法蘭;四是增加了溝槽式管接頭連接方式。取消焊接,是因為焊接直接破壞了鍍鋅管的鍍鋅層,加速管道銹蝕;再者不少工程采用焊接,不能保證安裝質量要求,隱患不少,為確保系統施工質量必須取消焊接連接方法……”。
    4.3 消防給水常用管材的連接技術要點
    4.3.1 一般要求
    (1)消火栓給水系統管道當采用內外壁熱浸鍍鋅鋼管時,不應采用焊接。系統管道采用內壁不防腐管道時,可焊接連接,但管道焊接應符合相關要求。自動噴水滅火系統(指報警閥后)管道不能采用焊接,應采用螺紋、溝槽式管接頭或法蘭連接。
    (2)消火栓給水系統管徑﹥100mm的鍍鋅鋼管,應采用法蘭連接或溝槽連接。自動噴水滅火系統管徑﹥100mm未明確不能使用螺紋連接,僅要求在管徑≥100mm的管段上應在一定距離上配設法蘭連接或溝槽連接點。
    (3)消火栓給水系統與自動噴水滅火系統管道,當采用法蘭連接時推薦采用螺紋法蘭,當采用焊接法蘭時應進行二次鍍鋅。
    (4)任何管段需要改變管徑時,應使用符合標準的異徑管接頭和管件。
    (5)有關消防管道連接方式及相關技術要求可參照《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中的有關規定。
    4.3.2 溝槽式(卡箍)連接
    (1)溝槽式連接件(管接頭)和鋼管溝槽深度應符合《溝槽式管接頭》(CJJ/T156-2001)的規定。公稱直徑DN≤250mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力為2.5MPa,公稱直徑DN≥300mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力為1.6MPa。
    (2)有振動的場所和埋地管道應采用柔性接頭,其它場所宜采用鋼性接頭,當采用鋼性接頭時,每隔4~5個鋼性接頭應設置一個柔性接頭。
    4.3.3 螺紋連接
    (1)系統中管徑<DN100的內外壁熱鍍鋅鋼管或內外壁熱鍍鋅無縫鋼管均可采用螺紋連接。當系統采用內外壁熱鍍鋅鋼管時,其管件可采用鍛鑄鐵螺紋管件(GB3287~3289);當系統采用內外壁熱鍍鋅無縫鋼管時,其管件可采用鍛鋼螺紋管件(GB/T14626)。
    (2)鋼管壁厚小于δ
    (3)當管道采用55°錐管螺紋(Rc或R)時,螺紋接口可采用聚四氟帶密封;當管道采用60°錐管螺紋(NPT)時,宜采用密封膠作為螺紋接口的密封;密封帶應在陽螺紋上施加。
    (4)管徑>DN50的管道不得使用螺紋活接頭,在管道變徑處應采用單體異徑接頭。
    4.3.4 焊接或法蘭接頭
    (1)法蘭類型根據連接形式可分為:平焊法蘭、對焊法蘭和螺紋法蘭等。法蘭選擇必須符合鋼制管法蘭(GB9112~9131)、鋼制對焊無縫管件(GB/T12459)、管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片(GB/T13404)標準。
    (2)熱浸鍍鋅鋼管若采用法蘭連接,應選用螺紋法蘭。系統管道采用內壁不防腐管道時,可焊接連接。管道焊接應符合《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》(GB5036)。

結束語

    當前隨著發展的要求,各種新型的消防材和連接技術不斷出現,并且在各種實際工程得到有效應用,這些都需要我們加以總結,使得各種消防材在各種消防系統應用中更加準確和經濟。

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