薄壁不锈钢制管机给水管生产应用技术

　　薄壁不锈钢制管机给水管在美国、日本、欧洲已有四十多年的生产历史，在国内却只有十多年的生产经验，不锈钢给水管走进大众视野，日渐被人们认知和接受却实两年的事。特别是央视“3.15”晚会爆出塑料管道存在的各种质量问题后，大众开始关注饮用水输送以及二次供水管道设备的质量问题并产生严重质疑。

　　过去的二十多年，政府部门大力推广“以塑代钢”，使得PVC、PE、PPR为代表的塑料水输送管道及设备得以广泛应用，随之而来的大量质量问题以及二次水污染问题日渐成为人们健康水生活最大隐忧。PVC、PE、PPR等塑料输送管道及设备生产用材料、配方、工艺本身就存在质量隐患，它们都是化学合成材料且残留有小分子，在二次加工过程中很容易产生有害甚至致癌物质，同时，塑料加工过程中又可以添加各种助剂、填充母料、回收料、再生料等化学材料，加之塑料管道物理力学性能欠佳，管道安装与使用质量与寿命很难保证。因此，要确保人们的健康水生活，不锈钢给水输送管道及设备成为不二选择，在可见的未来，可以说不锈钢给水管道及设备是饮用水输送类管道的终极产品。

　　一、薄壁不锈钢制管机给水管简介

　　薄壁不锈钢制管机是通过专用生产设备，将规定尺寸的S304、S316优质不锈钢带辊压成型，通过焊接、内焊道整平、在线固溶、光亮退火、涡流探伤、定径、切割、端口修平、气密性检测、抛光、包装等十几道工序精制而成。

　　薄壁不锈钢管主要应用于饮用净水、生活饮用水、冷水、热水、海水、消防、燃气等流体输送用管道。其中，水务公司、学校、医院、住宅小区等公用设施二次供水以及家庭装修等方面已经得到广泛应用。住房和城乡建设部于2017年5月15日发布了《建筑与小区管道直饮水系统技术规程》并正式实施。该规程十分明确地规定：“管材应选用不锈钢管、铜管等符合食品级要求的优质管材”。2018年，《建筑给水排水设计规范》(GB50015)修订稿中已将不锈钢管作为优先选择的管材，排在塑料管的前面。近年来，各地政府部门也相继出台政策推广薄壁不锈钢管，部分省会城市已经开工建设，逐步将生活饮用水地下管网更换为不锈钢管，同期，家庭住宅装修薄壁不锈钢给水管应用也全面推开。

　　薄壁不锈钢水管物理机械性能以及与塑料管道性能比较

　　二、薄壁不锈钢制管机给水管生产工艺

　　1、生产工艺流程(见图一)

　　图一、薄壁不锈钢给水管生产工艺

　　2、离线生产工艺流程(见图二)

　　图二、薄壁不锈钢制管机给水管离线生产工艺

　　3、不锈钢给水管生产线技术

　　A、不锈钢给水管生产线是采用 W成型，使用不同的轧辊模具生产不同规格的管材。生产线可生产：钛合金管、卫生级流体管、换热器管、不锈钢水管等工业管材。

　　B、生产优质不锈钢给水管的生产线应满足以下条件：a、精度高：轴跳动≤0.03mm，确保设备运行稳定。b、速度快：确保焊缝质量符合ASME标准，生产SUS304 16*0.6mm时，速度可达5-7m/min。c、合格率高：98%以上。d、生产线数据应记录和保存，可追溯每根钢管的焊接电流，固溶设备功率，电流，频率等均可实时记录。e、具有一键启停功能。f、穿孔报警和自动停水功能。

　　4、不锈钢给水管生产关键技术

　　A、挂料开卷(见图三)。将钢卷放置到挂料机(又叫开卷机)上，支承并展开钢卷，双轴涨缩，将钢带卷内径涨紧，由气动抱闸控制放料速度。一卷在线生产，一卷进行备料，可连续生产。挂料机要有足够的承重能力，由行车装载，换装钢卷时需焊接机快速对焊，确保连续生产。这里是生产过程安全禁区，非操作人员不能靠近。

　　B、成型(见图四)。将带钢通过交替布置的水平辊机架和立辊机架中的轧辊进行阶段变形而得到所需要的不同规格的不锈钢产品。成型段基本组成分为导入、粗成型、精成型。

　　成型平辊。通过安装不同孔形的轧辊对带钢进行辊压成型。成型平辊装置有上下水平轴、支撑轴的轴承座、机架、上水平轴调整装置等组成。上水平辊轴通过其调整装置可作上下调整，以调整管坯在不同变形时的压紧力及上下辊间的间隙。

　　成型立辊。首先是参与两水平辊之间的过渡变形，其次是避免管坯离开水平辊机架后形成的反弹，并为进入下一架水平辊机架起导向作用。立辊装置由装配立辊轴滑块、调整丝杆、调整螺母及机架等组成。调节丝杆和调节螺套可以调整两立辊之间的间距及中心。

　　C、焊接(见图五)。通过肆辊挤压装置将已成为成型封闭圆的管坯进行整圆，两对挤压辊的功能分别为：第一对为预挤压，第二对为焊接挤压，以防止焊接后的管开裂。挤压辊上安装在密封的保护盒里面，形成一个封闭空间，在此空间通有惰性气体氩气，使不锈钢管在氩气气氛保护下进行焊接，防止焊缝氧化，由氩弧焊自动焊接系统对已成型成直缝封闭的带钢进行焊接。

　　D、内整平与焊缝打磨(见图六)。将不锈钢焊管在线压平焊缝，使焊缝与母材平滑过渡，消除焊管缺点更加突出焊管的优点，提高焊缝晶体等级。焊缝打磨清除不锈钢管焊接后高于母材的部分。

　　E、初定径。在固溶处理前对焊接后的不锈钢管进行预定径，同时，避免固溶处理后定径量过大产生更大的应力。

　　F、清洗。管材在成型过程中，表面会有粘有油污，这样进入固溶设备时，高温燃烧就会形成油气体，导致石英管内壁很快就变成黑色、石墨渗油，气路易堵的现象。所以建议在固溶设备前配置管材清洗装置，采用热水清洗管材外表面上的油污，压缩空气吹干来改善。

　　G、光亮固溶(又叫光亮退火)(见图七)。薄壁不锈钢管采用的是304(06Cr19Ni10)奥氏体不锈钢材料，成型后焊接成坯管，经内表面整平、焊缝打磨、清洗后进入光亮固溶隧道(退火炉)进行退火 (固溶处理 ) 。固溶温度为1080℃±10℃，并进行适当保温，碳化物才能得到充分溶解，固溶处理温度过高或过低都会直接影响管道的质量，温度过高，焊管组织粗化，性能下降，温度过低，固溶不完全，应力消除不彻底。为了防止出现微漏，炉内保护气应保持一定的正压，如果是氢气保护气，一般要求20kBar以上。

　　图七、光亮固溶设备

　　炉内保护气有两种方法，一种是用全氢气保护状态下的退火(推荐使用)，此氢气来源于电解或第三方供应、纯度高、露点低;另一种是用氨分解，分解后的气体经过干燥后进入炉内作为保护气体，相对来说纯度和露点都要差一些，两种方法都是用氢气作为保护气体，建议使用全氢气保护。这样就避免了不锈钢管的氧化，经过光亮退火后的不锈钢管不需要再酸洗，所以光亮退火的不锈钢管消除了生产过程中产生的应力，表面光亮，耐腐蚀性更好。

　　加热后的不锈钢管进入冷却通道，在这个通道内通过热交换方式与氢气进行冷却，氢气将热量进一步传导至外层的特殊模具衬套，该衬套具有很高的热导率，并由外部冷却水进行冷却。与加热部分一样，所有的冷却工作都是在纯氢气氛围保护下进行的。冷却隧道末端，不锈钢管的温度冷却至100℃以下，所以钢管可以安全地置于空气中，并由少量的水进行最终喷淋冷却。

　　H、定径矫直。根据产品的最终要求对不锈钢进行定径，使产品达到公差要求。精定径采用四辊矫正装置，该装置有前后两对辊子，一对立辊垂直轧制线可作上下、左右调整，一对水平辊垂直轧制线整体上下调整，其中上水平辊根据不锈钢管的大小规格可作调整，矫直钢管的平直度，并可引导不锈钢管平直地进入到切割锯中。四辊矫正装置应可垂直于轧制中心线进行调整。

　　J、涡流探伤。涡流探伤用于不锈钢管表面缺陷检测。涡流探伤可采用在线检测，也可采用离线检测。不锈钢管材移动速度越快，涡流探伤检测效果越好。

　　K、切割下料。采用液压垂直切割锯将定径后的成品管根据所需要的长度切断，一般长度为3米或6米。将切断后的不锈钢管送到储料车上，送去气密检测。

　　L、气密检测(见图八)。每根管材都需要进行气密试验检测，检测压力6公斤，保持时间15秒。检测设备有半自动和全自动两种，全自动气密性检测机可实现自动上料、检测、下料，检测周期25秒左右，每次可同时检测8-12根不锈钢管。

　　M、抛光(见图九)。经过光亮固溶的不锈钢管材都需要机械抛光，这可管材保持表面光洁亮丽，常用的设备为不锈钢管材专用抛光机，应带有除尘装置，便于收集抛光产生的碎屑，避免环境污染。黒退的管材也可采用机械抛光，只是没有酸洗效果好。

　　N、包装。合格的不锈钢管材每根套装薄膜袋，再用编织袋套装捆扎，捆扎数量由管径大小决定。可采用人工捆扎或是自动捆扎机捆扎。自动捆扎机可实现自动上料、计数、捆扎、下料，可节约大量人工，实现高效生产。

　　5、不锈钢给水管生产线能源消耗

　　A、压缩空气：主要用于开卷器刹车调速、内整平拉芯棒、清洗钢管。用气压力0.4-0.7MPa。用气量0.1m3/min。

　　B、氩气：主要用于剪切对焊对接钢带、对接焊内保护、焊接保护、在线固溶排空隧道内空气用气压力0.2MPa，平均用气量10L/min，在线固溶用气量为30L/min。

　　C、氢气：在线固溶保护气体，用气压力0.2MPa，平均用气量10L/min。

　　D、用水：主要用于焊枪冷却(平均用水量0.5T/h)、在线固溶感应器冷却(平均用水量3T/h)固溶水套钢管冷却(平均用水量10T/h)。用水压力0.4MPa，进水温度30℃，出水温度35℃，水质要求软水和清水。

　　四、薄壁不锈钢水管安装应用技术(见表五)

　　薄壁不锈钢管道作为室内供水管网系统中最佳的管材已经是无可争议的, 但由于目前市面上存有多中连接方式, 关键是对各种连接方式的对比和选择。目前，被市场广泛认可的主要有三种：卡压式连接、环压式连接、沟槽连接，其中，卡压式连接应用最广，90%以上的工程项目采用卡压式连接。

　　表五、卡压式连接、环压式连接、沟槽连接、承插焊接安装方法对比

　　五、薄壁不锈钢给水管的市场前景

　　薄壁不锈钢给水管安全可靠、卫生环保、经济适用,管道的薄壁变薄以及简单方便的卡压式连接施工，快捷方便、连接机械强度好,管材管件经过特种焊接处理,抗腐蚀性强,使用寿命长。近年来，各地政府部门也相继出台政策推广薄壁不锈钢管，逐步将生活饮用水地下管网更换为不锈钢管，同期，薄壁不锈钢给水管家庭住宅装修也在政府部门的示范下，开始全面推广。

　　自2015年以来，深圳市实施的“原特区外社区供水管网改造工程”和“优质饮用水入户工程”两项给水管网改造工程中，全面使用了薄壁不锈钢给水管，改造后各区管网漏损改善明显，原特区外社区供水管网平均漏损率由21.53% 降至5.18%，优质饮用水入户工程平均漏损率由23.34% 降至4.17%。爆管维修次数由全年合计11 103 次降至1 256次，优质饮用水入户工程爆管维修次数由改造前全年总计673 次降至59 次。

　　深圳是国内率先实现全市域优质饮用水入户的示范城市，也是首例在居民小区供水管网改造中大规模使用不锈钢管材的城市，理应给深圳市政府一个大大的“赞”，深圳市政府真正实现了人民对健康水生活的向往和追求，各地政府部门应积极借鉴深圳市政府的做法，在自来水管网改造以及优质饮用水入户改造工程中率先垂范，全面推广使用卫生、健康、使用寿命长的薄壁不锈钢给水管，淘汰危害人民健康的饮用水塑料管道，确保人民群众健康水生活是各级负责任政府的职责。

　　薄壁不锈钢给水管是最好的饮用水输送管道，具有其他管材不可替代的优点，作为一种新型高档管材，在二次给水、建筑用给水以及家装方面的应用将全面替代塑料管道。