管道和管道配件

管道和管道配件在管道系统中用于连接管道或管子的直段，适应不同的尺寸或形状，以及用于调节（或测量）流体流量等其他目的。这些配件用于管道系统中，以在家庭或商业环境中的管道或管道系统内控制水、气体或液体废物的输送。配件（尤其是不常见的类型）需要金钱、时间、材料和工具来安装，并且是管道和管道系统的重要组成部分。阀门在技术上属于配件，但通常单独讨论。

制造管道的材料通常是选择管道的基础。用于制造管道的材料包括：

• 碳(CS)和镀锌钢
• 经冲击测试的碳钢(ITCS)
• 低温碳钢(LTCS)
• 不锈钢(SS)
• 可锻铸铁
• 铬钼（合金）钢（一般用于高温工况）
• 有色金属（包括铜、铬镍铁合金、铬镍铁合金和白铜）
• 非金属（包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、纤维增强塑料(FRP)、聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和钢化玻璃；也使用聚丁烯，但由于可靠性差，现在在北美被禁止）

管道和管材的配件主体通常与连接的管道或管材使用相同的基材：铜、钢、PVC、CPVC或ABS。可以使用管道、健康或建筑规范（如适用）允许的任何材料，但它必须与系统中的其他材料、输送的流体以及系统内部（和外部）的温度和压力兼容.黄铜或青铜配件在铜管道和管道系统中很常见。耐火性、抗震性、机械强度、防盗性和其他因素也会影响管道和配件材料的选择。

垫片是机械密封，通常为环形，用于密封法兰接头。垫片因结构、材料和特性而异。常用的垫片有非金属(ASMEB16.21)、螺旋缠绕(ASMEB16.20)和环形接头(ASMEB16.20)。非金属垫片与平面或凸面法兰一起使用。螺旋缠绕垫片与凸面法兰一起使用，环形接头垫片与环形接头(RTJ)法兰一起使用。当垫片用螺栓固定在法兰上时，RTJ垫片和法兰槽之间会产生应力，从而导致垫片发生塑性变形。

管道或管道通常插入配件中以进行连接。连接器被分配了一个性别，缩写为M或F。这方面的一个例子是一个3⁄4英寸内螺纹适配器NPT，它具有相应的外螺纹连接，具有相同的尺寸和螺纹标准（在这种情况下也是NPT）。

本节讨论主要用于加压管道系统的配件，尽管与低压或非加压系统的配件有一些重叠。后一种设置的专用配件将在下一个主要小节中讨论。

因为它们在低压下运行并依靠重力来移动流体（和夹带的固体），所以排水-废物-通风系统使用的配件的内表面尽可能光滑。配件可以是喇叭形的（直径略微扩大）或其他形状以适应管道或管道的插入，而不会形成可能会捕获碎屑或积聚材料并导致堵塞或堵塞的尖锐内部脊。新切割的管段末端经过仔细去毛刺，以去除突出的材料碎片，这些碎片可能会阻碍碎片（如头发或纤维），这些碎片可能会积聚导致堵塞。这种内部光滑度也使得用管道工的蛇更容易蛇出或拔出堵塞的管道。用于景观排水或雨水或地下水处理的地下管道系统也使用低压重力流，因此这些系统的配件类似于大型DWV配件。由于峰值流量很大，这些系统的设计和建造可能类似于雨水管。中央真空系统的配件类似于DWV配件，但通常结构更薄更轻，因为输送的材料重量更轻。真空系统设计与DWV设计一样，都需要消除可能造成堵塞的内部脊、毛刺、急转弯或其他障碍物。

液压系统使用高流体压力，例如推土机和挖掘机的液压执行器。他们的液压配件的设计和额定压力比一般管道系统中的压力大得多，并且它们通常与管道中使用的那些不兼容。液压接头的设计和构造可抵抗高压泄漏和突然故障。

安装管道或管道系统的大部分工作都涉及防漏、可靠的连接，并且大多数管道需要机械支撑以抵抗可能破坏安装的重力和其他力（如风荷载和地震）。根据连接技术和应用，基本技能可能就足够了，或者可能需要法律上的专业技能和专业执照。

紧固件连接或固定两个或多个物体。尽管它们通常用于将管道和配件连接到建筑物中的机械支架上，但它们并不将管道相互连接起来。管道常用的紧固件是带螺母的双头螺栓（通常为全螺纹，带有两个重型六角螺母）；机器螺栓和螺母；或粉末驱动工具(PAT)紧固件（通常是钉子或螺柱，打入混凝土或砖石中）。

螺纹管的一端或两端有螺纹，用于装配。钢管常采用螺纹连接；锥形螺纹切入管道末端，以螺纹密封化合物或螺纹密封胶带（也称为PTFE或Teflon胶带）的形式应用密封剂，然后用管扳手将管道拧入螺纹接头。螺纹钢管在建筑物中广泛用于输送天然气或丙烷燃料，并且由于其耐机械损坏和高温（包括螺纹接头），也是消防喷淋系统的热门选择。螺纹钢管可能仍然用于高安全性或暴露的位置，因为它更耐破坏，更难去除，其废品价值远低于铜或黄铜。金属锌的镀锌涂层通常用于保护钢水管免受腐蚀，但这种保护涂层最终会溶解掉，使铁质变质。用于输送燃气的管道通常由经过化学处理以减少腐蚀的黑铁制成，但这种处理不能抵抗流水的侵蚀。尽管它坚固耐用，但钢管不再是输送饮用水的首选，因为腐蚀最终会导致泄漏（特别是在螺纹接头处），内表面上的沉积物最终会限制流动，腐蚀会使黑色或生锈的残留物流入流动的水中。这些缺点对于消防喷淋装置来说问题较小，因为钢管中的积水不会流动，除非在偶尔的测试或火灾实际激活期间。溶解在新鲜水源中的氧气的引入会引起一些腐蚀，但在没有任何进一步的水载氧气来源的情况下，这种腐蚀很快就会停止。在较旧的装置中，螺纹黄铜管也被类似地使用，并且被认为优于钢用于饮用水，因为它更耐腐蚀，并且在流动的水中流出的残留物要少得多。组装螺纹管是劳动密集型的，并且需要技巧和计划以允许将管的长度按顺序拧在一起。大多数螺纹管系统需要在最终组装时使用位于战略位置的管接头配件。螺纹管很重，需要足够的附件来支撑其重量。

将溶剂应用于PVC、CPVC、ABS或其他塑料管道，以部分溶解和融合管道和配件的相邻表面。溶剂焊接通常与套筒式接头一起使用，以连接由相同（或兼容）材料制成的管道和配件。与金属焊接不同，溶剂焊接相对容易进行（尽管需要注意制作可靠的接头）。通常用于塑料的溶剂通常有毒，可能致癌和易燃，需要足够的通风。

为了进行焊接连接，将化学助焊剂涂在接头的内套管上并插入管道。然后加热接头，通常使用丙烷或MAPP气炬，但有时使用电加热焊接工具。一旦管件和管道达到足够的温度，焊料就会被施加到加热的接头上，当焊剂蒸发时，熔化的焊料通过毛细作用被吸入接头。出汗是有时用来描述管接头焊接的术语。在必须在短时间内进行许多连接的情况下（例如新建筑物的管道），焊接比压缩或喇叭配件更快且更便宜的细木工。需要一定程度的技能才能快速制作多个可靠的焊接接头。如果助焊剂残留物被彻底清除，焊接可以以低成本产生持久的连接。然而，使用明火加热接头可能会对建筑物的居住者造成火灾和健康危害，并且需要足够的通风。

金属焊接与软钎焊和硬钎焊的不同之处在于接头是在不添加低熔点材料（例如焊料）的情况下制成的。取而代之的是，管道或管材材料部分熔化，管件和管道直接熔合。这通常要求管道和配件是相同（或兼容）的材料。需要技巧来充分熔化接头以确保良好的融合，同时不会变形或损坏被连接的部件。正确焊接的接头被认为是可靠和耐用的。管道焊接通常由获得特殊许可的工人进行，他们的技能会定期进行重新测试。对于关键应用，每个接头都经过无损检测。由于所需的技能，焊接管接头通常仅限于高性能应用，例如造船、化学和核反应堆。充分的通风对于去除焊接操作中的金属烟雾至关重要，并且必须佩戴个人防护设备。由于焊接过程中的高温通常会产生强烈的紫外线，因此必须使用深色护目镜或全面罩来保护眼睛。还必须采取预防措施，以避免由杂散火花和热焊接碎屑引起的火灾。

压缩配件（有时称为锁套配件）由一个锥形凹锥形座组成；中空的桶形压缩环（有时称为套圈）；和一个压紧螺母，该螺母拧到接头主体上并拧紧以形成防漏连接。它们通常由黄铜或塑料制成，但也可以使用不锈钢或其他材料。尽管压缩连接不如焊接（又名渗水）连接耐用，但它们很容易使用简单的工具进行安装。但是，它们的安装时间比焊接接头要长，并且有时需要重新拧紧以阻止随着时间的推移可能会出现的缓慢泄漏。由于这种可能的泄漏，它们通常被限制在可接近的位置（例如厨房或浴室水槽下方），并且被禁止在隐蔽的位置，例如墙壁内部。

推拉式接头是一种易于拆卸的压缩接头，允许使用最少的工具连接管道。这些配件类似于常规压缩配件，但使用O形环进行密封，并使用夹持环来固定管道。主要优点是易于拆卸和重复使用，易于组装，即使组装后接头仍可旋转。管端应该是方形的，这样它就可以靠在配件中的挡块上并且不会产生湍流，并且需要进行干净的切割以避免在插入过程中损坏O形圈。

喇叭形连接器不应与压缩连接器混淆，它们通常不可互换。他们没有压缩环，而是使用锥形连接。使用专门的扩口工具将油管扩大为45º锥形钟形，与扩口配件的突出形状相匹配。然后将之前安装在管道上的扩口螺母拧紧在接头上，以将锥形表面紧密地压在一起。扩口连接器通常由黄铜或塑料制成，但也可以使用不锈钢或其他材料。虽然火炬连接是劳动密集型的，但它们耐用且可靠。考虑到更安全地防止泄漏和突然故障，它们用于液压制动系统和其他高压、高可靠性应用。

法兰接头通常用于连接阀门、在线仪表或设备喷嘴。两个表面通过螺纹螺栓、楔子、夹具或其他施加高压缩力的方式紧密连接在一起。尽管可以在法兰之间安装垫圈、填料或O形圈以防止泄漏，但有时可以仅使用特殊润滑脂或不使用任何润滑脂（如果配合表面足够精确地形成）。尽管法兰配件体积庞大，但它们在大型供水网络和水电系统等要求苛刻的应用中表现良好。法兰的额定压力为150、300、400、600、900、1500和2500psi；或10、15、25、40、64、100和150巴的压力。根据结构，可提供各种类型的法兰。管道中使用的法兰（孔口法兰、螺纹法兰、滑套法兰、盲法兰、焊颈法兰、承插口、搭接接头和异径接头）可提供多种面层，例如凸面、平头和环形接头。法兰连接往往很昂贵，因为它们需要金属的精密成型。工厂安装的法兰必须符合仔细测量的尺寸规格，现场切割成一定长度的管段需要熟练的精密焊接才能在更困难的现场条件下连接法兰。

Victaulic（唯特利）和Grinnell等制造商生产的套筒夹接头正在取代许多法兰连接。它们通过围绕要连接的管道末端压制（或切割）的圆周凹槽连接到管段的末端。它们广泛用于较大的钢管，也可以与其他材料一起使用。这些连接器的主要优点是它们可以在现场将管道切割成一定长度后安装。与必须在工厂或现场焊接到管段的法兰连接相比，这可以节省时间和可观的费用。然而，机械紧固接头对不同金属和温度变化引起的残余应力和厚度应力很敏感。槽形接头，也称为槽形联轴器，有四个元件：槽形管、垫圈、联轴器外壳和螺母和螺栓。凹槽是通过冷成型（或机加工）在管子末端的凹槽制成的。两管端包覆有由联轴器壳体包围的垫片，联轴器与凹槽啮合；螺栓和螺母用套筒或冲击扳手拧紧。安装的接头外壳包裹着垫圈并与管道周围的凹槽接合，从而在自限式管道接头中形成防漏密封。有两种类型的带槽联轴器；柔性联轴器允许有限量的角运动，而刚性联轴器不允许运动，并且可用于需要关节不动的地方（类似于法兰或焊接接头）。

压接或压接使用特殊配件，这些配件通过电动压接器xxx连接到管道上。用预先安装的密封剂或O形圈制造的配件在要连接的管道上滑动。高压用于使接头变形并将密封剂压缩到内管上，从而形成防漏密封。这种方法的优点是耐用、速度、整洁和安全。一些压接接头设计为与铜管一起使用，无需助焊剂或填充金属。即使管道是湿的，也可以进行连接。虽然压接配件适用于饮用水管和其他冷热系统（包括中央供暖系统），但它们比汗水配件贵得多。采用不锈钢、碳钢和铜制成的V型和M型（或轮廓）压接配件在欧洲非常受欢迎，Viega、Geberit、SwissFittings和ISOTUBI等多家制造商分销专有压接配件系统。与其他连接类型相比，压装配件具有安装速度和安全性的优势。使用正确的设备，可以在5秒内完成不锈钢管件的压合。使用电动压力设备对管道或其他配件进行主要的管件压制，但也可以使用机械驱动的压制设备。大多数主要品牌还在压装配件的末端有一个塑料滑片，可以简单地识别压装配件是否已牢固安装。此外，安装不使用任何焊接；可以为燃气管道安装具有适当和特定地区认证的压装配件。不锈钢和碳钢压装配件可承受高达16巴的压力。

铸铁管道传统上由一个插口端（平面，根据需要切割成长度）和一个插座或轮毂端（杯形）制成。较大直径的轮毂因其形状也被称为钟形。在使用中，将一段的插口放入前一段的插口中，然后用填缝铁将一圈橡木向下压入接头。然后，集线器中的剩余空间被填满。理想情况下，这将通过倒入熔化的铅，使其凝固，然后用填缝工具将其紧紧敲击来完成。如果由于位置或其他限制而无法做到这一点，则可以选择用铅毛或绳索填充接头，一次强制压实一层。如果操作得当，这种劳动密集型技术非常耐用，但需要时间、技巧和耐心来完成每个关节。在大多数新安装中，橡胶套筒接头等更快、成本更低的方法已在很大程度上取代了铸铁管道的含铅轮毂连接，但旧技术仍可用于某些维修。此外，一些保守的管道规范仍然要求铅轮毂接头用于下水道主管离开建筑物的最终连接。

铸铁DWV管道和配件仍然用于优质建筑，因为它们可以抑制废水冲过它们的声音，但今天它们很少与传统的铅接头连接。取而代之的是，具有普通（非喇叭口）连接的管道和配件相互对接，并用特殊的橡胶套管（或无轮毂）配件夹紧。橡胶套管通常用不锈钢蜗杆驱动夹紧带固定，压缩橡胶以在管道和配件周围形成紧密密封。这些管夹类似于软管夹，但重量更重，理想情况下完全由不锈钢（包括螺钉）制成，以提供最长的使用寿命。可选地，整个橡胶套管可以用薄金属板包裹，以提供额外的刚度、耐用性、以及防止被放错位置的钉子或螺钉意外穿透。虽然配件并不便宜，但它们相当耐用（橡胶通常是氯丁橡胶或柔性PVC）。另一种设计还允许有选择地使用完全由柔性橡胶制成的喇叭形配件，包括更复杂的形状，如Y形或T形形。它们通过使用不锈钢蜗杆驱动夹固定在铸铁管段上。由于这些配件不像传统的铸铁配件那样坚硬，因此重型管段可能需要更好的锚固和支撑，以防止不必要的移动。较轻的橡胶配件可能不会像重型铸铁配件那样消音。柔性橡胶配件的一个优点是它们可以适应小的错位，并且可以稍微弯曲以安装在狭窄的位置。柔性配件可能更适合将淋浴或重型浴缸连接到排水系统，而不会传递最终可能导致开裂的轻微运动或应力。柔性配件也可用于减少振动传递到DWV系统中。如有必要，可以稍后拆卸夹紧的接头，并且可以重新配置配件和管道。但是，通常不习惯重复使用夹具和橡胶套，它们可能会因之前的安装而变形，并且在重新布置后可能无法很好地密封。有时可能需要拆卸夹紧的接头，以便使用特殊工具进行蛇行或拔出，以清除堵塞或堵塞物。这也表明可以安装清洁配件以提供更方便的未来访问。