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浅谈气体灭火系统灭火剂输送管道的安装与气压强度试验(上)

日期:2020-02-28 22:37
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摘要:
朱劲武 周铁祥
(北京利达海鑫灭火系统设备有限公司,北京 联系电话:13910793712)
摘要:本文结合规范的要求,介绍了气体灭火系统灭火剂输送管道的安装与固定方式及管道连接的几种密封方法,探讨了灭火剂输送管道试验的方法和压力的确定,提出了进**压强度试验时试验气源的选择与计算,以及试验管路的连接与试验注意事项等。
关键词:气体灭火系统、灭火剂输送管道、密封、气压强度试验、氮气、试验压力。
气体灭火系统属中、高压灭火系统,灭火时灭火剂输送管道需承受灭火剂喷放所产生的压强和冲击力,如果灭火剂输送管道安装出现问题,将酿成严重的事故,危害人们的生命财产安全。如20133月,河北某大型水泥厂采用二氧化碳气体灭火系统保护的煤粉仓发生火灾,灭火时两位消防专干在电气启动失效时,进入瓶组间手动启动灭火系统,由于灭火剂输送管道安装质量问题,进入瓶组间内的钢管外丝与管件内丝在二氧化碳气体喷放时脱扣,二氧化碳气体全部喷洒到瓶组间内,瞬间的降温和窒息造成两人死亡的重大事件。气体灭火系统灭火剂输送管道一定要按规范的要求正确安装和严格试验,才能避免事故的发生,真正实现气体灭火系统为人民生命财产安全保驾护航的目的。GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》和GB50263-2007《气体灭火系统施工及验收规范》中对气体灭火系统灭火剂输送管道的安装和试验均有严格的规定。现笔者根据多年的气体灭火系统施工安装与指导中摸索的经验,并结合规范的要求,谈谈气体灭火系统灭火剂输送管道的安装与气压强度试验。
1              灭火剂输送管道安装
严格按照规范的要求选用合格的材料和正确的安装方法,包括管道的连接、管道支吊架的安装、管道连接的密封等。
1.1        管道连接方式
管道连接方式主要有螺纹连接和法兰连接, GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》中4.1.9 4条规定:“管道的连接,当公称直径小于或等于80mm时,宜采用螺纹连接;大于80mm时,宜采用法兰连接。”此处规范中采用的用词是“宜”,表示允许稍有选择,属于非强制性条款。笔者也确实发现在施工安装时,公称直径大于80mm的管道经常采用螺纹连接。原因是采用螺纹连接时可以在现场使用套丝机机械加工螺纹,施工比较简单,而法兰连接需要将法兰与管道、管件进行焊接加工,施工比较麻烦。但笔者建议公称直径大于80mm的管道应采用法兰连接,主要考虑如下:
一是连接的可靠性和施工的安全性。螺纹连接方式主要依靠管道上的外螺纹与管件上的内螺纹直接连接,当管道直径小时,需要的安装力矩相对较小,容易紧固。随着管径的增加,需要的安装力矩增大,紧固的难度也随之增加。气体灭火系统灭火剂输送管道安装在室内离地几米的高度,安装完全依靠手工工具和人力,安装大管道时,很难保证达到其所需的安装力矩。同时,管道越大变形量也越小,安装时对螺纹的垂直度、同轴度等要求也越高,尤其是在与弯头、三通等管件连接时还须考虑其安装角度和方向,就更难保证连接的可靠性了。且空中作业,施力不当,极易酿成安全事故。
二是试验与维修的方便性。管道安装后,按规定应进行水压强度和气密性试验(气压强度试验),合格后方能投入使用。在安装时采用螺纹连接的大管道,由于安装力矩大,且在密封胶等填料的作用下,一旦泄漏,需要进行维修时,管道拆卸将是一件非常困难的事情。有时为了一个泄漏点需要拆几十米的管道,有时管道由于胶粘的太牢,必须使用氧割烤化方能拆卸,费时费力。法兰连接依靠螺栓紧固,安装时在两片法兰中间放入法兰垫,穿上螺栓,对角拧紧螺栓即可。安装省力,连接可靠,试验时即使泄漏。只需拆卸泄漏点的法兰,修复或更换配件即可。因此,建议公称直径大于80mm的管道应采用法兰连接。
采用法兰连接时,由于法兰与管道之间的焊接,将不可避免的造成镀锌层的局部损坏。对于这一问题,GB50263-2007《气体灭火系统施工及验收规范》中5.53条规定“已经处理的无缝钢管不宜采用焊接连接,与选择阀等个别连接部位需采用法兰焊接连接时,应对被焊接损坏的防腐层进行二次防腐处理”。实际施工中,现场所使用的无缝钢管和管件等都已经过热镀锌处理,焊接法兰后,对损坏的镀锌层应进行怎样的二次防腐处理,规范未做明确的规定。目前普遍认为的二次防腐处理的方法有两种:一是二次镀锌,二是涂防锈漆或环氧底漆。建议采用如下方法:
首先,对于管道与法兰焊接后的二次防腐处理,建议对破坏的镀锌层和焊渣打磨干净后涂防锈漆或环氧底漆两遍以上,且钢管和法兰的内外表面都应涂漆,且第二遍应在**遍完全干透后再行涂抹。
其次,对于弯头、三通等管件的二次防腐处理,建议进行二次镀锌处理。目前,市场上有已焊接好法兰并镀锌的管件购买,也可以直接在厂家订购,省去了现场的焊接和二次镀锌,非常方便和实用。
1.2  管道支吊架的安装应符合规范要求
气体灭火系统在喷放时将产生很大的冲击、振动、摇晃,加上管道自身的重量较大,因此在灭火剂管道安装时,应按规范要求用支吊架对管道进行固定,以支撑管道重量,防止管道弯曲变形并增强管道连接处螺纹或法兰强度,提高管道抗振能力,预防管道脱离。
1.2.1管道支吊架的安装应符合规范要求
GB50263-2007《气体灭火系统施工及验收规范》中5.5.3 管道支、吊架的安装应符合下列规定:
1 管道应固定牢靠,管道支、吊架的*大间距应符合表5.5.3的规定。
2 管道末端应采用防晃支架固定,支架与末端喷嘴间的距离不应大于500 mm
3 公称直径大于或等于50 mm的主干管道,垂直方向和水平方向至少应各安装1个防晃支架,当穿过建筑物楼层时,每层应设1个防晃支架。当水平管道改变方向时,应增设防晃支架。
5.5.3 支、吊架之间*大间距
DN (mm)
15
20
25
32
40
50
65
80
100
150
*大间距(m)
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
3.0
3.4
3.7
4.3
5.2
1.2.2 管道支吊架结构、安装尺寸和材料选用
管道支吊架结构、安装尺寸和材料可依据GJBT-100907S207)《气体消防系统选用、安装与建筑灭火器》消防图集选用,根据管道固定方式和公称通径选择合适的支吊架形式(如图1~图10),图中管道安装尺寸和支吊架材料见表1、表2
              
                  
1 DN15DN50管道                     2 DN65DN150管道
沿墙(柱)安装单管托架图                      沿墙(柱)安装单管托架

               
3 DN15DN40管道                     4 DN50DN150管道
沿墙(柱)安装双管托架图                      沿墙(柱)安装双管托架图
                         
5DN15DN50管道单管吊架图            6DN65DN150管道单管吊架图
                 
7DN50DN150管道双管吊架图                 8:钢板大样图  
         
9:管道穿墙敷设安装图                     10:管道穿楼板敷设安装图
管道安装尺寸表                       mm
管径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
 











支架、吊架、套管材料规格表
管径
DN
单管托架
管径
DN
单管吊架
支承角钢
斜撑角钢
钢板
A×B×δ
胀锚螺栓
角钢
钢板
A×B×δ
胀瞄螺栓
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
管径
DN
双管吊架
管径
DN
双管托架
角钢
钢板
A×B×δ
胀瞄螺栓
支承角钢
斜撑角钢
钢板
A×B×δ
胀锚螺栓
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
穿墙、穿楼板钢套管
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 
管道连接的密封方法
1.3.1螺纹连接的密封方法
采用螺纹连接方式的管道,主要依靠管道螺纹和填料来密封。可用管道螺纹密封的填料有很多种,实际应用中各有其优缺点,这里推荐几种常用的管道螺纹密封方法。
1)管螺纹专用密封胶密封。这是一种*简单有效的螺纹密封方法,使用时将管螺纹专用密封胶在内外螺纹上涂满,拧紧后经过一段时间固化以后即可。采用此种方法关键在于密封胶的选择。目前市场上可供选择的管螺纹密封胶很多,购买时一定要仔细阅读使用说明书,依据其适用温度、压力等级、螺纹规格,选用合适的品牌和型号。
2)麻丝粘胶密封。这是一种应用很久的密封方法,其具体做法是将捋好的麻丝缠绕在管道螺纹沟槽内,在麻丝表面涂抹环氧树脂或AB胶、万能胶、玻璃胶,连接管件后拧紧螺纹,利用麻丝吸胶膨胀后将管道螺纹密封住。采用此种方法密封非常牢固,但日后维修时不易拆卸。应注意密封胶不能用铅油来代替,气体灭火系统管道不同水管,其承受的压力很高,用铅油容易造成泄漏。
3)麻丝粘胶加生料带密封。这是在第2种方法的基础上发展起来的一种密封方法。即在麻丝上涂完胶后,再在其上缠绕45圈生料带,目的是裹紧麻丝,方便丝扣的连接,还能起到美化外观的效果。此种方法经济耐用,推荐优先采用。
4)生料带密封。在管道螺纹上缠绕一定圈数的生料带,与管件连接后拧紧螺纹即可。采用此种方法,对螺纹的加工精度及生料带的缠绕方法要求较高。实际施工中,由于螺纹精度不够、生料带缠绕圈数不够或拧紧力矩不够,易造成泄漏,返工率较高。此种密封方法的优点是维修拆卸方便和成本低。
1.3.2法兰连接的密封方法
采用法兰连接方式的管道,其密封效果取决于法兰的类型和密封垫片的选用。
焊接法兰分为平焊法兰和对焊法兰。平焊法兰的刚性较差,适用于压力p4MPa的场合;对焊法兰又称高颈法兰,刚性较大,适用于压力温度较高的场合。法兰密封面的型式有三种:平面型密封面,适用于压力不高、介质无毒的场合;凹凸密封面,适用于压力稍高的场合;榫槽密封面,适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。由于气体灭火系统药剂输送管道工作压力高,为确保密封,应选择凹凸面对焊法兰。
法兰密封垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。其材料为石棉橡胶板、石棉板、聚乙烯板等;也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片;还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片。普通橡胶垫片适用于温度低于120℃的场合;石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃,对油类温度低于350℃,压力低于5MPa的场合,对于一般的腐蚀性介质,*常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中,采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触),密封面与垫片的加工光洁度较高。气体灭火系统一般选用金属板包石棉法兰垫片或薄钢带缠石棉或聚四氟丙烯法兰垫片。