第1章 建筑设备工程常用材料设备及机（工）具

1.1 常用管材及管件

建筑设备工程中的管材及管件对系统的安装质量和系统的稳定运行十分关键，如何选用市场上种类繁多的管材和管件是工程技术人员的首要任务。

1.1.1 常用的管材

管材根据制造工艺和材质的不同有很多品种。按材质可分为：金属管材、非金属管材和复合管材等。

1．金属管材

金属管材主要有钢管、铸铁管、有色金属管等。

（1）钢管：钢管的机械强度最好，可以承受高的内外压力，管材的可焊性方便制造各种管件，特别能适应地形复杂及要求较高的管线使用。易腐蚀是其最大缺点。钢管按其制造方法分为焊接钢管、无缝钢管。

1）焊接钢管又称有缝钢管，包括普通焊接钢管（水煤气钢管）和螺旋卷焊钢管等，其材质采用普通的碳素钢。焊接钢管按管道壁厚可分为一般焊接钢管和加厚焊接钢管，一般焊接钢管用于工作压力小于1MPa的管路系统中，加厚焊接钢管用于工作压力大于1MPa而小于1.6MPa的管路系统中。

普通焊接钢管：普通焊接钢管又名水煤气管，可分为镀锌钢管（白铁管）和非镀锌钢管（黑铁管）。水煤气管适用生活给水、消防给水、采暖系统等工作压力低和要求不高的管道系统中。其规格常用公称直径“DN”表示，如DN100，表示该管的公称直径为100mm。焊接钢管的规格见表1-1。镀锌钢管有冷镀锌管和热镀锌管两种，热镀锌管因为保护层致密均匀、附着力强、稳定性比较好，工程中大量应用。

螺旋卷焊钢管：螺旋卷焊钢管是指用钢带或钢板弯曲变形为圆形、方形等形状后再焊接成的表面有接缝的钢管。螺旋卷焊钢管的强度一般比焊接钢管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的焊接钢管相比，焊缝长度增加30%～100%，而且生产速度较低。螺旋卷焊钢管常用于大口径管道安装。其规格常用“外径D×壁厚”表示，如D426×8，表示该管的外径为426mm、壁厚为8mm。

焊接钢管的连接方式有焊接、螺纹、法兰和沟槽等，镀锌钢管应尽量避免焊接。

2）无缝钢管：无缝钢管是用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢用热轧或冷轧制造而成，其外观特征是纵横向均无焊缝，常用于满足各种高温、高压、低温等相对要求比较高的介质输送。采用低合金钢轧制而成的合金钢管用于各种加热炉工程、锅炉耐热管道及过热器管道等。无缝钢管在同一外径下往往有几种壁厚，其规格一般采用“外径D×壁厚”表示，如D20×2.5，表示的是外径为20mm，壁厚为2.5mm。

无缝钢管通常采用螺纹、焊接或法兰连接。

（2）铸铁管：铸铁管由铸铁浇铸成型的管子，按材质分为灰口铸铁管、球墨铸铁管及高硅铸铁管等，灰口铸铁管及球墨铸铁管多用于给水管道埋地敷设。铸铁管的优点是耐腐蚀、耐用、价格较低，缺点是质脆、重量大、加工和安装难度大、不能承受较大的动荷载。铸铁管常用公称直径“DN”表示，如DN200，表示该管的公称直径为200mm。

铸铁管通常采用卡箍、承插式或法兰盘式等连接形式。

（3）有色金属管：有色金属管通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外的所有金属管。主要有铜管、铅管、铝管和钛管等。有色金属管的规格常用“外径φ×壁厚”表示，如42×2，表示该管的外径为42mm、壁厚为2mm。

铜管又称紫铜管。是压制的和拉制的无缝管。铜管具备坚固、重量较轻、导热性好、低温强度高、耐腐蚀的特性，常用于生活水管道、供热、制冷管道，也用于制氧设备中装配低温管路，直径小的铜管常用于输送有压力的液体（如润滑系统、油压系统等）和用作仪表的测压管等。

制冷铜管常用的规格有6.35×0.75、9.52×0.8、12.7×1、16×1、19×1、22×1.2、25×1.2、28×1.2、32×1.5、35×1.5、38×1.8等，连接方法通常采用焊接。生活水、供热等铜管常用的规格见表1-2，其连接方式通常采用螺纹连接、焊接。

铅管的特点是耐蚀性能强、机械性能不高、重量重，主要用于硫酸工业和处理酸性物料的有机工业中；铝管的特点是重量轻，不生锈，但机械强度较差，不能承受较高的压力，用于输送浓硝酸、醋酸、脂肪酸、过氧化氢等液体及硫化氢、二氧化碳气体；钛管具有重量轻、强度高、耐腐性强和耐低温等特点，常被用于其他管材无法胜任的工艺部位。

2．非金属管

非金属管主要由耐火材料、隔热材料、耐蚀非金属、陶瓷材料、高分子材料（橡胶、塑料、合成纤维）等组成。非金属管材有化学性能稳定、耐腐蚀、不燃烧、无不良气味、质量轻、光滑易加工，强度低、不耐高温的特点，所以广泛地应用在工程领域中。非金属管材有钢筋混凝土管、石棉水泥管、玻璃钢管、塑料管等。

（1）钢筋混凝土管：钢筋混凝土管有普通的钢筋混凝土管（RCP）、自应力钢筋混凝土管（SPCP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）和预应力钢筒钢筋混凝土管（PCCP）。它们共同的特点是：节省钢材，价格低廉，防腐性能好，能够承受较高的压力（0.4～1.2MPa），具有较好的抗渗性、耐久性。目前钢筋混凝土管管径有100～1500mm规格，预应力钢筒钢筋混凝土管最大管径可达9m，承压达4.0MPa。钢筋混凝土管的规格常用公称直径“DN”表示，如DN1000，表示该管的公称直径为1000mm。

钢筋混凝土管的接口型式有套环式、企口式、承插式三种。

（2）石棉水泥管：石棉水泥管的优点是重量轻，内壁光滑，通水能力较铸铁管大，抗腐蚀性能好，容易锯断，加工方便，价格低廉等。缺点是质脆，抗冲击能力与抗动荷性能差。目前应用较少。

（3）玻璃钢管：玻璃钢管按制造工艺不同分为离心浇铸型玻璃钢管和纤维缠绕型玻璃钢管。给水上常用的是属于纤维缠绕型的玻璃钢夹砂给水管。玻璃钢夹砂给水管具有管轻、强度好、耐腐蚀、水头损失小等优点，并且运输、吊装、连接方便。但管价较其他管材高，由于刚性较低，易损坏，管坑的开挖回填的要求高，专业性安装要求高，增加了安装费用。这制约了该类管的普及使用。玻璃钢夹砂给水管规格有DN25～3000mm的30多种，一般小于或等于DN400的玻璃钢管道不夹砂。使用压力范围为0.1～1MPa，而大于0. 6MPa的产量较少。

（4）塑料管：塑料是现代经济发展应用可实现“减量化、再利用、资源化”的重要材料，其加工成型是无污染排放、低消耗、高效率的过程，绝大部分塑料使用后能够被回收再利用，是典型的资源节约型环境友好材料。塑料产品发展迅速，2012年塑料的产量达到950万t，塑料管道在各类管道中市场占有率达50%以上，预计在未来几年内，塑料产品将会以10%的增速发展。

塑料管属于化学建材，以聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）等高分子材料为原料，添加增塑剂、阻燃剂、抗冲改性剂等加工而成。具有较好的防腐蚀性能、自重轻、生产应用能耗低、施工便捷等特点。目前我国的塑料管道已经形成了PVC、PE和PP管道为主的产品结构。

1）PVC管：PVC管是由聚氯乙烯塑料通过一定工艺制成的管道。PVC管材不导热、不导电、耐腐蚀、力学性能好、容易加工、使用寿命长，在工程中广泛使用在给水、排水、线缆保护中。其规格常用“外径De×壁厚”表示，如De25×3，表示该管的外径为25mm、壁厚为3mm。主要规格有从15～700数十种，管道主要连接方法有承插式连接、螺纹连接、法兰连接等。

2）PE管：PE管是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂管。PE管有很多优点：无毒，不含重金属添加剂，不结垢，不滋生细菌；柔韧性好，抗冲击强度高，耐强震、扭曲；独特的电熔焊接和热熔对接技术使接口强度高于管材本体，保证了接口的安全可靠。PE管分为高密度HDPE型管、中密度MDPE型管和低密度LDPE型管。PE管的产品被广泛地应用于建筑给水、建筑排水、埋地排水管、建筑采暖、输气管、电工与电讯保护套管、工业用管、农业用管等。其规格常用“外径De×壁厚”表示，如De110×4.2，表示该管的外径为110mm、壁厚为4.2mm连接方式主要有电熔、热熔对接焊和热熔承插连接。

3）PPR管：PPR管是丙烯经聚合制得的一种热塑性树脂管。PPR管有很多优点：卫生无毒；壁光滑不结垢；耐低温、高压；强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯。PPR管的产品被广泛的应用于建筑物的冷热水系统、采暖系统、可直接饮用的纯净水供水系统、中央空调系统、输送或排放化学介质等管道系统。其规格常用“外径De×壁厚”表示，如De25×2.5，表示该管的外径为25mm、壁厚为2.5mm连接方式主要有热熔、焊接和螺纹连接等。

3．复合管

复合管材是以金属管材为基础，内、外焊接聚乙烯、交联聚乙烯等非金属材料成型，具有金属管材和非金属管材的优点。目前市场较普遍的有钢塑复合管、铝塑复合管、铜塑复合管等。

1）钢塑复合管：钢塑复合管是由以钢管或钢骨架为基体，与各种类型的塑料（如聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）复合而成。按塑料与基体结合的工艺又可分为衬塑复合钢管和涂塑复合钢管两种。衬塑复合钢管是由镀锌管内壁置一定厚度的塑料（PE、UPVC、PEX等）而成，因而同时具有钢管和塑料管材的优越性。涂塑复合钢管是以普通碳素钢管为基材，内涂或内外均涂塑料粉末，经加温熔融粘合形成。钢塑复合管广泛应用于石油、天然气、给水管、排水管等各种领域。其规格常用公称直径“DN”表示，如DN100，表示该管的公称直径为100mm，连接方式主要有螺纹、沟槽式连接、法兰连接等。

2）铝塑复合管：铝塑复合管是中间为一层焊接铝合金，内外各一层聚乙烯，经胶合层粘结而成的五层管子，具有聚乙烯塑料管耐腐蚀性好和金属管耐压高的优点，铝塑复合管按聚乙烯材料不同分为两种：适用于热水的交联聚乙烯铝塑复合管和适用于冷水的高密度聚乙烯铝塑复合管。铝塑复合管采用夹紧式配件连接，主要用于建筑内配水支管和热水器管，价格较贵。

3）铜塑复合管：铜塑复合管是一种新型的管材，通过外层为热导率小的塑料、内层为稳定性极高的铜管复合而成，从而综合了塑料及铜管的优点，具有良好的保温性能及耐腐蚀性能，有配套的铜制管件，连接方便快捷，但造价较高主要用在高级宾馆热水供应系统。

1.1.2 常用管件

管件是管道系统中起连接、控制、变向、分流、密封、支撑等作用的零部件的统称。大多采用与管子相同的材料制成。

管件按用途分用于连接的管件（法兰、活接、管箍、卡套等）、改变管子方向的管件（弯头、弯管等）、改变管子管径的管件（变径（异径管）、异径弯头等）、增加管路分支的管件（三通、四通等）、用于管路密封的管件（堵头、盲板等）、用于管路固定的管件（拖钩、支架、管卡等）；按连接方法可分为承插式管件、螺纹管件、法兰管件和焊接管件等；按材料分为金属管件、非金属管件、复合管管件等。

常用管件如图1-1所示。

1.1.3 管道的连接方式

管道连接是指按照图纸和有关规范、规程的要求，将管子与管子或管子与管件、阀门等连接起来，使之形成一个严密的整体，以达到使用的目的。管道连接方式有很多种，常用的连接有螺纹连接、焊接连接、法兰连接、承插连接、热熔连接、电熔连接和沟槽连接等方式。

1．螺纹连接

螺纹连接是通过管子上的内外螺纹将管子与带外内螺纹的管件、阀件和设备连接起来的方法，简称“丝接”。为了增加连接的严密性，在连接前应在带有外螺纹的管头或配件上按螺纹方向缠以适量的麻丝或者胶带等。螺纹连接一般用于公称直径在150mm以下，工作压力1.6MPa以内的低压水、煤气、蒸汽等管道。管道螺纹连接应留2～3牙螺尾。

管螺纹的加工也称套丝，有手工套丝和机械套丝两种方法。手工套丝是使用管子绞板套出螺纹。套丝时，应选择与管子规格相应的板牙，在套丝过程中应向丝扣上加机油润滑，使丝扣和板牙保持润滑和冷却，保证螺纹表面粗糙度和防止烂牙。为了操作省力及防止板牙过度磨损，一般在加工DN25mm以下螺纹时分1～2次套成，DN32mm以上应分2～3次套成。机械套丝一般采用套丝机，有时也利用车床车制螺纹。使用套丝机时要注意套丝机的转速，宜在低速下工作，螺纹的切削应分2～3次进行，切不可一次套成，以免损坏板牙或产生烂牙。

2．焊接连接

焊接连接是管道安装工程中最重要和应用最广泛的连接方式之一。管道焊接连接的优点：焊接牢固、强度大；安全可靠、经久耐用；接口严密性好，不易跑、冒、滴、漏；不需要接头配件，造价相对较低；维修费用也低。缺点：接口固定，检修、更换管子等不方便。焊接工艺有气焊、手工电弧焊、手工氩弧焊、埋弧自动焊、钎焊等多种焊接方法。各种有缝钢管、无缝钢管、铜管、铝管等都可以采用焊接连接。

焊件经焊接后所形成的结合部分，即填充金属与熔化的母材凝固后形成的区域，称为焊缝。焊缝位置要求：支线管段连接时，两环缝间距不小于100mm；焊缝距弯管（不包括压制或热推弯管）起弯点不得小于100mm，且不小于管外径；卷管的纵向焊缝应置于易检修的位置，且不宜在底部；环焊缝距支、吊架净距不小于50mm，需热处理的焊缝距支吊架不得小于焊缝宽度的5倍，且不小于100mm；在管道焊缝上不得开孔，如必须开孔，焊缝应经无损探伤合格（开孔中心周围不小于1.5倍开孔直径范围内的焊缝应全部进行无损探伤）；钢板卷管对焊时，纵向焊缝应错开，其间距不小于100mm，如有加固环的卷管，加固环的对接焊缝应与管子纵向焊缝错开，其间距不小于100mm，加固环距管子的环向焊缝不应小于50mm。

3．法兰连接

管路法兰连接是指将垫片放入一对固定在两个管口上的法兰或一个管口法兰一个带法兰阀门的中间，用螺栓拉紧使其紧密结合起来的一种可以拆卸的接头。主要用于管子与管子、管子与带法兰的配件（如阀门）或设备的连接，以及管子需经常拆卸部件的连接。法兰连接是管道安装中常用的连接方式之一，其优点是结合强度大、结合面严密性好、易于加工、便于拆卸。法兰连接适用于明设和易于拆装的管沟、井里，不宜用于埋地管道上，以免腐蚀螺栓、拆卸困难。

法兰按其与管子的固定方式分为螺纹法兰、焊接法兰（平焊法兰和对焊法兰）、松套法兰；按密封面形式可分为光滑式、凹凸式、榫槽式、透镜式和梯形槽式。

法兰装配前，必须清除表面及密封面上的铁锈、油污等杂物，直至露出金属光泽，且要将法兰的密封线剔清楚。法兰连接应保持平行，其偏差不应大于法兰外径的1.5‰，且不大于2mm，不得用强紧螺栓的方法消除歪斜。法兰连接应保持同轴，其螺栓孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并保证螺栓能自由穿入。法兰装配时，法兰面必须垂直于管中心，允许偏差斜度当公称通径≤300mm时为1mm，公称通径＞300mm时为2mm。水平管道上安装的法兰，其最上面的两螺栓孔应保持水平。垂直管道上的法兰，其靠墙最近的两螺栓孔应与墙面平行。高温或低温管路的法兰，在保持工作温度2h后应进行热紧或冷紧。当管路设计压力≤6.0MPa时，热紧的最大压力为0.3MPa；当设计压力＞6.0MPa时，热紧的最大压力为0.5MPa。冷紧一般应泄压处理。高压螺纹法兰安装前应用白煤油、丙酮等清洗管端螺纹和法兰螺纹，不得有任何细小的垃圾。管道螺纹用环规进行检查，法兰螺纹用塞规进行检查。平焊法兰装配时，管端应插入法兰2/3，平焊法兰内外部均应与管子焊接。

4．承插连接

承插连接常用于带有承插口的铸铁管、混凝土管、陶瓷（土）管、塑料管等管道安装。承插接口所用接口材料有石棉水泥、青铅、自应力水泥、橡胶圈、水泥砂浆和氯化钙石膏水泥等。石棉水泥接口操作方便，质量可靠，是使用最多的接口材料；青铅接口操作复杂，费用较高，热赛法青铅接口在融铅和灌铅时对人体有害。因此，一般只有在紧急抢险或有震动的地方使用。

5．热熔连接

热熔连接是利用热塑性管材的性质进行管道连接，热熔时采用专门的加热设备（一般采用电热式），使同种材料的管材与管件的连接面达到熔融状态，用手工或机械将其压合在一起。这种方式结合紧密，安全耐用，避免了金属管件接头处水的跑、冒、滴、漏等现象。

热熔操作步骤如下：用钢锯或管子割刀切割管子，要求管子断面垂直于管中心；开启热熔机，用干净、无纤维的布清除加热套管和加热头上的灰尘；除去管子切割断面的毛刺，对管子插入端进行倒角，倒角角度为15°，倒角应倒至管端半个壁厚为止；用酒精清洗管子插入端、管配件的承插表面，使其清洁、干净、无油；用卡尺和笔在管道上测量并标注出熔接插入深度，热熔机达到工作温度后（指示灯亮），同时将管端和管件分别导入加热套内和推到加热头上，均达到规定的标志处，到达加热时间后，立即把管子和管件从加热套和加热头上同时取下，迅速无旋转地直线插入到所标深度，保持轴向推力一段时间，热熔连接完成。热熔连接后，要求在接头处形成一圈完整均匀的凸缘。其技术要求应符合表1-2。

6．电熔连接

管件出厂时将电阻丝埋在管件中，做成电热熔管件，在施工现场时，只需将专用焊接仪的插头和管件的插口连接，利用管件内部发热体将管件外层塑料与管件内层塑料熔融，形成可靠连接。电熔效果可靠，人为因素低，施工质量稳定。另外安装时仅用电缆插头，可克服操作空间狭小导致安装困难的问题。

7．沟槽连接

沟槽式管接口是在管材、管件等管道接头部位加工成环形沟槽，用卡箍件、橡胶密封圈和紧固件等组成的套筒式快速接头。沟槽连接具有不破坏钢管镀锌层、施工快捷、密封性好、便于拆卸等优点。用于建筑给水、消防给水、生产给水等管道工程。沟槽管道安装工艺：首先做好安装准备，然后用滚槽机滚槽并开孔，安装机械三通、四通等管件，最后系统试压。

1.1.4 管道安装的其他常用材料

1．密封材料

密封材料就是指能承受接缝位移以达到气密、水密目的而嵌入接缝中的材料。密封材料有金属材料（铝、铅等），也有非金属材料（橡胶、塑料、陶瓷、石墨等）和复合材料（橡胶-石棉板）。

（1）生料带：生料带化学名称是聚四氟乙烯，是管道螺纹连接中常用的一种密封材料。由于其无毒、无味、优良的密封性、绝缘性、耐腐性，被广泛应用于水处理、天然气、化工、塑料、电子工程等领域。

（2）密封垫片：密封垫片是以金属或非金属板状材质，经切割，冲压或裁剪等工艺制成，常用于管道法兰的密封连接。金属垫片用钢、铝、铜、镍或合金等金属制成的垫片；非金属垫片用石棉、橡胶、合成树脂、聚四氟乙烯等非金属制成的垫片；缠绕垫片是指用金属带与非金属带缠绕成环形的垫片，金属带与非金属带交替缠绕，由于其具有较好的弹性，广泛用于石化、化工、电力等行业的法兰密封结构中。

2．焊接材料

焊接材料是焊接时使用的形成熔融金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等。包括焊条、焊丝、电极、焊剂、气体、衬垫等。

（1）焊条：焊条由焊芯和药皮组成。手工焊条电弧焊时，焊条焊芯既是电极，又是填充金属。有碳钢电焊条、纤维素电焊条、低合金钢电焊条、不锈钢电焊条、低温钢电焊条、钼及铬钼耐热钢电焊条、镍及镍合金电焊条、堆焊电焊条、铸铁电焊条等。

（2）焊丝：焊丝是焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝。实心焊丝是从金属线材直接拉拔或铸造而成的焊丝；药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成分的药粉，经拉制而成的焊丝。

（3）钨极：钨极是不熔化为填充金属的电极，钨的熔点为3410℃，沸点为5900℃，是常见金属中最高的，因而是不熔极电弧的最合适的电极材料。钨极氩弧焊特别适于薄板的焊接。

（4）焊剂：焊接时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种物质。埋弧焊、电渣焊等都用焊剂。常用焊剂有熔炼焊剂和烧结焊剂。

3．紧固材料

紧固件在市场上也称为标准件，是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接成为一件整体时所采用的机械零件的总称。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度极高。主要有螺栓、螺柱、螺母、螺钉、垫圈等。

4．保温隔热材料

保温隔热材料（又称绝热材料）是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。其导热系数一般小于0.174W/（m·K），表观密度小于1000kg/m3。保温隔热材料有板、毯、棉、纸、毡、异型件、纺织品等形态。常用的管道绝热材料有膨胀珍珠岩制品、超细玻璃棉制品、矿棉制品、橡塑材料等，其辅助材料有镀锌铁皮、铁丝、油毡、玻璃布等。

5．管道刷油防腐材料

防腐就是通过采取各种手段，保护容易锈蚀的金属物品，达到延长其使用寿命的目的。管道安装中常用的防腐就是刷油、喷涂等，刷油主要的材料为各种防锈漆及调和漆，喷涂主要的材料为铝、锌等。