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淺談氣體滅火系統滅火劑輸送管道的安裝與氣壓強度試驗（上）

日期：2024-12-18 23:53
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摘要：
朱勁武 周鐵祥
（北京利達海鑫滅火系統設備有限公司，北京　聯系電話：13910793712）
摘要：本文結合規范的要求，介紹了氣體滅火系統滅火劑輸送管道的安裝與固定方式及管道連接的幾種密封方法，探討了滅火劑輸送管道試驗的方法和壓力的確定，提出了進**壓強度試驗時試驗氣源的選擇與計算，以及試驗管路的連接與試驗注意事項等。
關鍵詞：氣體滅火系統、滅火劑輸送管道、密封、氣壓強度試驗、氮氣、試驗壓力。
氣體滅火系統屬中、高壓滅火系統，滅火時滅火劑輸送管道需承受滅火劑噴放所產生的壓強和沖擊力，如果滅火劑輸送管道安裝出現問題，將釀成嚴重的事故，危害人們的生命和財產**。如2013年3月，河北某大型水泥廠采用二氧化碳氣體滅火系統保護的煤粉倉發生火災，滅火時兩位消防專干在電氣啟動失效時，進入瓶組間手動啟動滅火系統，由于滅火劑輸送管道安裝質量問題，進入瓶組間內的鋼管外絲與管件內絲在二氧化碳氣體噴放時脫扣，二氧化碳氣體全部噴灑到瓶組間內，瞬間的降溫和窒息造成兩人死亡的重大事件。氣體滅火系統滅火劑輸送管道一定要按規范的要求正確安裝和嚴格試驗，才能避免事故的發生，真正實現氣體滅火系統為人民生命財產**保駕護航的目的。GB50370-2005《氣體滅火系統設計規范》和GB50263-2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》中對氣體滅火系統滅火劑輸送管道的安裝和試驗均有嚴格的規定。現筆者根據多年的氣體滅火系統施工安裝與指導中摸索的經驗，并結合規范的要求，談談氣體滅火系統滅火劑輸送管道的安裝與氣壓強度試驗。
1              滅火劑輸送管道安裝
嚴格按照規范的要求選用合格的材料和正確的安裝方法，包括管道的連接、管道支吊架的安裝、管道連接的密封等。
1.1        管道連接方式
管道連接方式主要有螺紋連接和法蘭連接， GB50370-2005《氣體滅火系統設計規范》中4.1.9 第4條規定：“管道的連接，當公稱直徑小于或等于80mm時，宜采用螺紋連接；大于80mm時，宜采用法蘭連接。”此處規范中采用的用詞是“宜”，表示允許稍有選擇，屬于非強制性條款。筆者也確實發現在施工安裝時，公稱直徑大于80mm的管道經常采用螺紋連接。原因是采用螺紋連接時可以在現場使用套絲機機械加工螺紋，施工比較簡單，而法蘭連接需要將法蘭與管道、管件進行焊接加工，施工比較麻煩。但筆者建議公稱直徑大于80mm的管道應采用法蘭連接，主要考慮如下：
一是連接的可靠性和施工的**性。螺紋連接方式主要依靠管道上的外螺紋與管件上的內螺紋直接連接，當管道直徑小時，需要的安裝力矩相對較小，容易緊固。隨著管徑的增加，需要的安裝力矩增大，緊固的難度也隨之增加。氣體滅火系統滅火劑輸送管道安裝在室內離地幾米的高度，安裝完全依靠手工工具和人力，安裝大管道時，很難保證達到其所需的安裝力矩。同時，管道越大變形量也越小，安裝時對螺紋的垂直度、同軸度等要求也越高，尤其是在與彎頭、三通等管件連接時還須考慮其安裝角度和方向，就更難保證連接的可靠性了。且空中作業，施力不當，極易釀成**事故。
二是試驗與維修的方便性。管道安裝后，按規定應進行水壓強度和氣密性試驗（氣壓強度試驗），合格后方能投入使用。在安裝時采用螺紋連接的大管道，由于安裝力矩大，且在密封膠等填料的作用下，一旦泄漏，需要進行維修時，管道拆卸將是一件非常困難的事情。有時為了一個泄漏點需要拆幾十米的管道，有時管道由于膠粘的太牢，必須使用氧割烤化方能拆卸，費時費力。法蘭連接依靠螺栓緊固，安裝時在兩片法蘭中間放入法蘭墊，穿上螺栓，對角擰緊螺栓即可。安裝省力，連接可靠，試驗時即使泄漏。只需拆卸泄漏點的法蘭，修復或更換配件即可。因此，建議公稱直徑大于80mm的管道應采用法蘭連接。
采用法蘭連接時，由于法蘭與管道之間的焊接，將不可避免的造成鍍鋅層的局部損壞。對于這一問題，GB50263-2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》中5.5第3條規定“已經處理的無縫鋼管不宜采用焊接連接，與選擇閥等個別連接部位需采用法蘭焊接連接時，應對被焊接損壞的防腐層進行二次防腐處理”。實際施工中，現場所使用的無縫鋼管和管件等都已經過熱鍍鋅處理，焊接法蘭后，對損壞的鍍鋅層應進行怎樣的二次防腐處理，規范未做明確的規定。目前普遍認為的二次防腐處理的方法有兩種：一是二次鍍鋅，二是涂防銹漆或環氧底漆。建議采用如下方法：
首先，對于管道與法蘭焊接后的二次防腐處理，建議對破壞的鍍鋅層和焊渣打磨干凈后涂防銹漆或環氧底漆兩遍以上，且鋼管和法蘭的內外表面都應涂漆，且**遍應在**遍完全干透后再行涂抹。
其次，對于彎頭、三通等管件的二次防腐處理，建議進行二次鍍鋅處理。目前，市場上有已焊接好法蘭并鍍鋅的管件購買，也可以直接在廠家訂購，省去了現場的焊接和二次鍍鋅，非常方便和實用。
1.2  管道支吊架的安裝應符合規范要求
氣體滅火系統在噴放時將產生很大的沖擊、振動、搖晃，加上管道自身的重量較大，因此在滅火劑管道安裝時，應按規范要求用支吊架對管道進行固定，以支撐管道重量，防止管道彎曲變形并增強管道連接處螺紋或法蘭強度，提高管道抗振能力，預防管道脫離。
1.2.1管道支吊架的安裝應符合規范要求
GB50263-2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》中5.5.3　管道支、吊架的安裝應符合下列規定：
1　管道應固定牢靠，管道支、吊架的*大間距應符合表5.5.3的規定。
2　管道末端應采用防晃支架固定，支架與末端噴嘴間的距離不應大于500 mm。
3　公稱直徑大于或等于50 mm的主干管道，垂直方向和水平方向至少應各安裝1個防晃支架，當穿過建筑物樓層時，每層應設1個防晃支架。當水平管道改變方向時，應增設防晃支架。
表5.5.3　支、吊架之間*大間距
DN (mm)
15
20
25
32
40
50
65
80
100
150
*大間距(m)
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
3.4
3.7
4.3
5.2
1.2.2 管道支吊架結構、安裝尺寸和材料選用
管道支吊架結構、安裝尺寸和材料可依據GJBT-1009（07S207）《氣體消防系統選用、安裝與建筑滅火器》消防圖集選用，根據管道固定方式和公稱通徑選擇合適的支吊架形式（如圖1～圖10），圖中管道安裝尺寸和支吊架材料見表1、表2。
              
                  
圖1： DN15～DN50管道                     圖2： DN65～DN150管道
沿墻（柱）安裝單管托架圖                      沿墻（柱）安裝單管托架

               
圖3： DN15～DN40管道                     圖4： DN50～DN150管道
沿墻（柱）安裝雙管托架圖                      沿墻（柱）安裝雙管托架圖
                         
圖5：DN15～DN50管道單管吊架圖            圖6：DN65～DN150管道單管吊架圖
                 
圖7：DN50～DN150管道雙管吊架圖                 圖8：鋼板大樣圖  
         
圖9：管道穿墻敷設安裝圖                     圖10：管道穿樓板敷設安裝圖
表2 管道安裝尺寸表                       （mm）
管徑DN
管道中心距L3
L1
L2
L4
L5
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
15
100
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
70
40
—
 
20
110
110
—
—
—
—
—
—
—
—
—
80
40
—
 
25
110
120
120
—
—
—
—
—
—
—
—
80
50
—
 
32
120
120
130
140
—
—
—
—
—
—
—
90
50
—
 
40
120
130
140
150
150
—
—
—
—
—
—
100
50
—
 
50
130
130
150
160
170
170
—
—
—
—
—
100
60
—
90
65
140
150
160
170
170
190
190
—
—
—
—
110
70
200
100
80
150
160
170
180
180
200
210
210
—
—
—
130
80
200
115
100
160
175
190
190
200
200
220
220
240
—
—
140
90
220
130
125
180
190
200
200
210
210
230
250
250
260
—
160
110
250
140
150
200
200
210
210
230
230
250
270
270
285
300
170
120
280
150
 
表










3 支架、吊架、套管材料規格表
管徑
DN
單管托架
管徑
DN
單管吊架
支承角鋼
斜撐角鋼
鋼板
A×B×δ
脹錨螺栓
角鋼
鋼板
A×B×δ
脹瞄螺栓
15~65
L50×5
L50×5
80×180×8
M12×110
15~65
L 50×5
80×180×8
M12×110
80~100
L63×6
L63×6
100×200×8
M12×110
80~150
L 63×6
100×200×10
M16×150
125~150
L75×7
L75×7
120×230×10
M16×150
管徑
DN
雙管吊架
管徑
DN
雙管托架
角鋼
鋼板
A×B×δ
脹瞄螺栓
支承角鋼
斜撐角鋼
鋼板
A×B×δ
脹錨螺栓
50~80
L 50×5
80×180×8
M12×110
15~50
L50×5
L50×5
80×180×8
M12×110
100~150
L 63×6
100×200×10
M16×150
65~80
L63×6
L63×6
100×200×8
M12×110
穿墻、穿樓板鋼套管
100~125
L75×7
L75×7
120×230×10
M16×150
DN
15~25
32~50
65
80
100
125~150
150
L90×8
L90×8
130×250×10
M20×170
DN1
50
80
100
125
150
200
 










1.3 管道連接的密封方法
1.3.1螺紋連接的密封方法
采用螺紋連接方式的管道，主要依靠管道螺紋和填料來密封。可用做管道螺紋密封的填料有很多種，實際應用中各有其優缺點，這里推薦幾種常用的管道螺紋密封方法。
（1）管螺紋專用密封膠密封。這是一種*簡單有效的螺紋密封方法，使用時將管螺紋專用密封膠在內外螺紋上涂滿，擰緊后經過一段時間固化以后即可。采用此種方法關鍵在于密封膠的選擇。目前市場上可供選擇的管螺紋密封膠很多，購買時一定要仔細閱讀使用說明書，依據其適用溫度、壓力等級、螺紋規格，選用合適的品牌和型號。
（2）麻絲粘膠密封。這是一種應用很久的密封方法，其具體做法是將捋好的麻絲纏繞在管道螺紋溝槽內，在麻絲表面涂抹環氧樹脂或AB膠、萬能膠、玻璃膠，連接管件后擰緊螺紋，利用麻絲吸膠膨脹后將管道螺紋密封住。采用此種方法密封非常牢固，但日后維修時不易拆卸。但應注意密封膠不能用鉛油來代替，氣體滅火系統管道不同水管，其承受的壓力很高，用鉛油容易造成泄漏。
（3）麻絲粘膠加生料帶密封。這是在第2種方法的基礎上發展起來的一種密封方法。即在麻絲上涂完膠后，再在其上纏繞4到5圈生料帶，目的是裹緊麻絲，方便絲扣的連接，還能起到美化外觀的效果。此種方法經濟耐用，推薦優先采用。
（4）生料帶密封。在管道螺紋上纏繞一定圈數的生料帶，與管件連接后擰緊螺紋即可。采用此種方法，對螺紋的加工精度及生料帶的纏繞方法要求較高。實際施工中，由于螺紋精度不夠、生料帶纏繞圈數不夠或擰緊力矩不夠，易造成泄漏，返工率較高。此種密封方法的優點是維修拆卸方便和成本低。
1.3.2法蘭連接的密封方法
采用法蘭連接方式的管道，其密封效果取決于法蘭的類型和密封墊片的選用。
焊接法蘭分為平焊法蘭和對焊法蘭。平焊法蘭的剛性較差，適用于壓力p≤4MPa的場合；對焊法蘭又稱高頸法蘭，剛性較大，適用于壓力溫度較高的場合。法蘭密封面的型式有三種：平面型密封面，適用于壓力不高、介質無毒的場合；凹凸密封面，適用于壓力稍高的場合；榫槽密封面，適用于易燃、易爆、有毒介質及壓力較高的場合。由于氣體滅火系統藥劑輸送管道工作壓力高，為確保密封，應選擇凹凸面對焊法蘭。
法蘭密封墊片是一種能產生塑性變形、并具有一定強度的材料制成的圓環。其材料為石棉橡膠板、石棉板、聚乙烯板等；也有用薄金屬板(白鐵皮、不銹鋼)將石棉等非金屬材料包裹起來制成的金屬包墊片；還有一種用薄鋼帶與石棉帶一起繞制而成的纏繞式墊片。普通橡膠墊片適用于溫度低于120℃的場合；石棉橡膠墊片適用于對水蒸氣溫度低于450℃，對油類溫度低于350℃，壓力低于5MPa的場合，對于一般的腐蝕性介質，*常用的是耐酸石棉板。在高壓設備及管道中，采用銅、鋁、10號鋼、不銹鋼制成的透鏡型或其他形狀的金屬墊片。高壓墊片與密封面的接觸寬度非常窄(線接觸)，密封面與墊片的加工光潔度較高。氣體滅火系統一般選用金屬板包石棉法蘭墊片或薄鋼帶纏石棉或聚四氟丙烯法蘭墊片。