2.2 管道的连接
2.2.1 螺纹连接
螺纹连接又称丝扣连接，它是应用管件螺纹、管子端外螺纹进行连接的，常用于管径在100mm以下的管道的连接。螺纹连接有短螺纹连接、长螺纹连接和活接头连接等几种形式。
螺纹连接时的填充材料，当管子输送的介质温度在120℃以内时，可使用油麻丝和铅油作填料；当输送介质温度在-180～250℃，也可使用聚四氯乙烯生料带（简称生料带或生胶带）。
采用螺纹连接管道、管件可拆卸，连接口强度达到管体许用强度，安装简便，质量稳定可靠。外螺纹接口缠绕聚四氟乙烯生料带时，要稍加力。
（1）短螺纹连接
短螺纹连接属于固定性连接。短螺纹与阀门连接如图2-17所示。
图2-17 管道中间安装阀门的操作
1—台架；2，7—管子；3—管子台虎钳；4—阀门；5，6—管钳
①先将其中一段带螺纹的管端固定在管子台虎钳上，使螺纹端离开台虎钳100mm左右。
②再将油麻丝从管螺纹第2、3牙开始，沿螺纹按顺时针方向缠绕。然后在油麻丝表面上均匀地涂抹一层铅油。
③将阀门（管件）螺纹拧入管端螺纹2～3牙，拧不动时，再用管钳拧转阀门（管件），直至拧紧。
④与另一段管子的管端连接时，需另外用一把管钳将已拧紧的阀门一端夹紧固定，然后拧紧连接。
（2）长螺纹连接
长螺纹用作管道的活连接部件，代替活接头，易于拆卸，且管道严密性好。在长螺纹连接中，其管子的一头是短螺纹，另一头由长螺纹和管子的一个相应直径的锁紧螺母组成。长螺纹连接在散热器支管与立管连接处最为常见。图2-18所示为长螺纹与散热器的连接。
图2-18 长螺纹与散热器的连接
1—长螺纹牙；2—根母；3—石棉绳；4—短螺纹；5—补心；6—散热器；7—锁紧螺母拧紧方向和石棉绳缠绕方向
①操作前，在短螺纹的一端缠好填料，并将锁紧螺母拧到长螺纹的底部。
②不要缠填料，将长螺纹全部拧入散热器内，然后往回倒出，与此同时，使管子另一端的短螺纹按短螺纹连接方法拧入另一个连接件中。
③最后拧转长螺纹上面的锁紧螺母，使锁紧螺母靠近散热器。当锁紧螺母与散热器有3～5mm间隙时，在间隙中缠入适量的麻丝或石棉绳，缠绕方向要与锁紧螺母旋紧的方向相同，再用合适的扳手拧转锁紧螺母，并压紧填料。
④拆长螺纹时，操作顺序与安装顺序相反，即先拧锁紧螺母至长螺纹的底部，去除填料，把长螺纹拧入散热器，直至短螺纹的一端与另一个连接件分开，最后将长螺纹从散热器内全部退出。
2.2.2 活接头连接
活接头又叫由壬或由任，是一种能方便安装拆卸的常用管道连接件。活接头的连接如图2-19所示。活接头的公口为一头带插嘴与母口承嘴相配，另一头挂内螺纹与管子的外螺纹连接。活接头的母口为一头带承嘴与公口插嘴相配，另一头挂内螺纹也与管子的外螺纹连接。
图2-19 活接头连接
1—套母；2—公口；3—母口；4—垫圈
①首先将活接头连接的两个管件的中心线重合。
②将套母放在公口一端，并使套母挂内螺纹的一面向着母口。
③用短螺纹连接方法，分别将公口、母口与所需连接的管道连接。
④在公口处装上垫圈，并将公口与母口对正，最后用套母连接公口和母口。如果公口、母口不对正找平，则容易使活接头滑扣而造成渗漏。
2.2.3 法兰连接
法兰又叫法兰盘或突缘。法兰是使管子与管子及阀门相互连接的零件，连接于管端。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝接）法兰和焊接法兰及卡套法兰。常用法兰的外形如图2-20所示。
图2-20 常用法兰的外形
管道焊接法兰安装是指在需要连接的两管端先焊接法兰盘，然后在两法兰间加垫，再用螺栓固定，使两管段连成一体的连接方法。法兰连接形式如图2-21所示。
图2-21 法兰的连接形式
1—管子；2—垫片；3—螺母；4—法兰；5—螺栓
①装配前先清除法兰表面的杂质，将管端插入法兰2/3处，进行四处点焊，如图2-22所示。首先点焊上方，并进行第一次法兰上下位置的校正，保证管子中心线与法兰盘端面垂直。
图2-22 法兰点焊方法示意图
②然后在其正下方处进行第二次点焊，并进行法兰左右位置的校正，法兰位置找正可采用线锤吊线的方法。合格后按照相同方法点焊第三、四处。
③法兰的位置找正以后，即可进行焊接。焊接法兰的方法有普通法兰焊接与加强法兰焊接两种，分别如图2-23（a）、（b）所示。其中加强焊接法兰是在法兰端面管孔周边开坡口焊接。
图2-23 焊接法兰的形式
焊接法兰时，必须使管子与法兰端面垂直，可用法兰靠尺检查其垂直度；若无法兰靠尺，可用90°直尺代替。
④放置垫片。为了便于安装定位，制作垫片时要留一个“把”，如图2-24所示。安装垫片时，垫片应置于法兰中心，根据需要涂以石墨粉、石墨机油或油膏等。一般情况下，管件公称直径小于125mm时，采用厚度为1.6mm的垫片；管件公称直径在125～500mm时，采用厚度为2.4mm的垫片；管件公称直径大于500mm时，采用厚度为3.2mm的垫片。
图2-24 垫片的形状及其安装位置
⑤连接法兰。将两个法兰盘对正，使其对接端面相互平行，并将相应的螺栓孔对正，保证螺栓能够自由穿入。穿入螺栓后，使用扳手拧紧法兰螺栓；拧紧螺栓时，应对称交叉进行，不得一次拧紧。
⑥连接法兰的螺栓应是同一规格。螺栓的长度应以其端部伸出螺母外的长度为螺栓外径的一半为宜。安装时，全部螺母应位于法兰的同侧。
⑦法兰不得埋入地下，埋地管道或不通行地沟内管道的法兰连接处应设置检查井。法兰也不能安装在楼板、墙壁或套管内。为了便于拆卸，法兰与支架边缘或建筑物的距离，一般不应小于200mm。
2.2.4 承插连接
承插连接主要用于带承插接头的铸铁管、混凝土管、陶瓷管、塑料管等。承插管的一端为承口，另一端为插口。将管子的插口端插入另一管子的承口端，并灌注填料，以达到密封压力介质的目的，这种连接方法称为承插连接。图2-25所示为铸铁管承插式接口基本形式。
图2-25 铸铁管承插式接口基本形式
1—油麻或胶圈；2—填料；3—插口；4—承口
承插连接是将管道的插口插入另一个管道的承口内，对位后先用嵌缝材料嵌缝，然后用密封材料密封，使之成为一个牢固的封闭管。
承插连接根据填料的不同，可分为石棉水泥接口、青铅接口、膨胀水泥接口、三合一水泥接口等。
承插接口的填料分为两层：内层用油麻丝或胶圈，其作用是使承插口的间隙均匀，并使下一步的外层填料不致落入管腔，有一定的密封作用；外层填料主要起密封和增强作用，可根据不同的要求选择不同的接口材料。
安装前，应对管材的外观进行检查，查看有无裂纹、毛刺等。并检查管内有无泥沙等杂物，同时对管口进行清理。
将油麻拧成直径为接口间隙1.5倍的麻辫，其长度应为管外径周长的1.3倍左右，由接口下方逐渐向上塞进间隙中间。一般嵌入油麻两圈，并打实。打锤要用力，凿凿相压，直至捻凿打在油麻上有回弹的感觉即为合格。其填麻深度应为承口深度的1/3。
当管径小于300mm时，可用胶圈代替油麻。操作时由下而上逐渐用捻凿贴插口壁把胶圈打入承口内。捻入胶圈时应使其均匀滚动到位，防止扭曲或产生麻花、疙瘩。当采用青铅接口时，为防止高温液体把胶圈烫坏，必须在捻入胶圈后，再捻打1～2圈油麻。
（1）青铅接口
青铅接口是把熔化的铅灌入承插口的间隙中，待凝固后用捻凿将铅打紧而成。青铅接口具有较好的刚性、抗振性和弹性，且接口不需养护，口捻好后可立即通水，但成本较高。
将铅切成小块装入铅锅，在化铅炉上加热熔化成铅水。将浸过泥浆的麻绳围堵住承口面，当作模型。在上面留一个浇注口，为避免灼伤，浇铅时浇注口必须保持干燥。用经过加热的铅勺除去熔化铅面上的杂质（熔铅时，严禁铅块带水或潮湿，避免发生爆炸事故）。然后，将铅液舀到小铅筒内，每次取一个接口的用量灌入承插口内，铅口需一次浇满，不得断续，以防铅口产生气泡、断流等缺陷。待铅灌入后，立即拆去密封的麻绳，用扁凿将浇口的多余铅去掉，用捻凿由下至上分几次将铅口打实，直至用锤击铅口时发出铿锵的声音。打完时，铅口应与承口平齐或凹进2～3mm，且平滑无毛刺。
灌铅时，操作人员一定要穿戴上眼镜、手套、长靴，站在承口一边，脸部要避开灌铅口，以防止热气逸出烫伤。熔化的铅液不得与水接触，以防止爆炸伤人。
（2）石棉水泥接口
石棉水泥接口是以石棉绒和水泥的混合物作填料进行连接，其配合比（质量比）为：石棉：水泥=3∶7。石棉绒与水泥拌和，用水量根据施工时的气候干湿情况而定。根据经验，一般拌和后的石棉泥，如用手可捏成团，成团后又可用手指轻轻拨散（或扔到地上即散），则其干湿程度恰到好处。用水拌好的石棉水泥应在1h内用完，否则将超过水泥初凝时间且影响接口效果。
捻口时，先将油麻打入承口内。然后将石棉水泥用手由下而上塞进已经打好麻丝的承插接口，边塞边用捻凿打实，每层厚度以不超过10mm为宜。当管径小于300mm时，采用“三填六打”法，即每填一层打实两遍，共填三层，打六遍；当管径大于300mm时，采用“四填八打”法。打好后，灰面不得低于承口2～5mm。每个接口要求一次打完不得间断。紧密程度以锤击时发出金属的清脆声音，同时感到有一定的弹性，石棉水泥呈现水湿现象为最好。接口完毕后，用湿草绳或涂泥养护48h，并每天浇2～4次适量的水。如在冬天施工，还应在涂泥后进行保温处理。
（3）膨胀水泥接口
膨胀水泥接口是以膨胀水泥和中砂的混合物作填料进行连接，其配合比（质量比）为：砂∶膨胀水泥∶水=1∶1∶0.32。气温高或风较大时，用水量可略增大，但不宜超过0.35。拌和时应十分均匀，外观颜色一致，一次拌和量应在0.5h内用完。
捻口时，先在承插口内塞紧一层麻丝，然后将拌和好的砂浆分2～3次填入承插口的间隙内。用捻凿捣实，直至捣出稀浆，并把砂浆抹光。接口完毕后，用湿泥或湿草绳封口，夏季可用草袋覆盖，冬季覆土以防冻裂。浇水养护要在2h后定时进行，始终保持湿润状态。
膨胀水泥接口时，拌和好的水泥砂浆会膨胀，从而使管子插口处产生一定的应力。因此在承插管壁较薄的排水铸铁管时，要适当改变水泥与砂子的搭配比例，操作时，一定不能使填料中留有空隙，否则会出现渗漏。
（4）三合一水泥接口
这种水泥接口是以525号硅酸盐水泥、石膏粉和氯化钙为原材料，按质量比100∶10∶5用水拌和而成。三种材料中，水泥具有一定强度作用，石膏起膨胀作用。操作时，先把一定量的水泥和石膏拌匀，把氯化钙粉碎溶于水中，然后与干料拌和，并搓成条状填入已打好油麻丝或胶圈的插接口中，并用灰凿轻轻捣实、抹平。由于石膏的终凝不早于6min，并不迟于30min，因此拌和好的填料要在6～10min内用完，抹平操作要迅速。接口完成后，要抹黄泥或覆盖湿草袋进行养护，8h后即可通水或进行压力实验。
2.2.5 焊接
焊接常用于大直径钢管、埋地钢管、架空钢管、敷设在地沟内钢管的连接。焊接连接比螺纹连接可靠牢固、强度高，而且连接工艺简单方便。但是焊接连接拆卸困难，如须检修、清理管道，则需将管路切断。另外，还有可能由于焊接加热而造成材料变质，降低构件的机械强度或造成设备构件的变形。而且焊接的操作工艺较复杂，需用焊接设备来进行。常用的焊接方法有手工电弧焊（电焊）和氧-乙炔焊（气焊）两种。
（1）坡口与清理
管壁较厚的（≥5mm）管道焊接时，如果只能进行单面施焊，那么就需将管子的施焊端面做成坡口，以避免焊缝不实，出现焊不透的现象。焊接常用的坡口形式和尺寸见表2-1。管道焊接前，应将管端50mm范围内的泥土、油渍、污锈等杂物清理干净。用气割坡口的管子，要把残留的氧化铁渣子和毛刺等彻底清理干净。如发现坡口表面有裂纹或加层，不得直接施焊，应重新进行修整。
表2-1 焊接常用坡口形式和尺寸
（2）焊接方法与注意事项
①电焊 电焊是电弧焊的俗称，是利用焊条通过电弧高温融化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接操作。管子对接接头焊接层数、焊条直径及焊接电流见表2-2。图2-26所示为管道对口组对工具；图2-27所示为管道三层焊缝的焊法示意图；图2-28所示为转动管子的装置。
表2-2 管子对接接头焊接层数、焊条直径及焊接电流
图2-26 管道对口组对工具
图2-27 管道三层焊缝的焊法示意图
图2-28 转动管子的装置
1—管子；2—滚筒；3—底座
②气焊 气焊是利用火焰对金属工件连接处的金属和焊丝进行加热，使其熔化，达到焊接的目的。常用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等，常用的助燃气体为氧气。
气焊丝直径的选择见表2-3。气焊法示意图如图2-29所示；图2-30所示为焊接过程中焊嘴与工件的距离；图2-31所示为焊接时焊嘴倾角与被焊工件厚度的关系。
表2-3 气焊丝直径的选择
图2-29 气焊法示意图
图2-30 焊接过程中焊嘴与工件的距离
图2-31 焊接时焊嘴倾角与被焊工件厚度的关系
（3）焊接质量检查
①外观检查 对焊接进行外观检查，可以用肉眼直接观察，也可以用低倍放大镜进行检查。通常在焊缝的外观上存在的缺陷及产生缺陷的原因如下。
a.表面裂纹。表面裂纹产生的原因主要是焊条化学成分与母材金属成分不符或热应力集中，冷却过快，焊缝有硫、磷杂质等。
b.表面气孔。表面气孔产生的原因是焊接速度太快、焊接表面有污物、焊条药皮脱落或受潮、焊接电流太大等。
c.表面夹渣。表面夹渣的主要原因是焊层间清理不干净、焊接电流过小、焊条药皮太重且施焊时摆动方法不当。
d.表面残缺。表面残缺的原因主要是熔池温度过高，使液态金属凝固缓慢，并且在自重作用下飞溅产生焊瘤。宽度、高度把握不准也是形成残缺不齐的原因之一。
e.咬边。咬边是在母材上被电弧烧熔的凹槽。主要原因是焊接电流太大、焊条摆动不当及电弧过长等。
f.表面凹陷。表面凹陷的主要原因是电流过小、焊条摆动过快、焊条填入量过少等。
g.未焊透。产生原因主要是坡口形式不正确、对口间隙过小、焊接电流过小、焊缝表面有污迹等。
②强度和严密性实验 强度实验是以该管道的工作压力增加一个数值，来检查管道焊接口的力学性能。严密性实验是将实验压力保持在工作压力或小于工作压力的范围内，较长时间地观察和检查焊接口是否有渗漏现象，同时也观察压力表指示值的下降情况。
③无损探伤检验 无损探伤检验可采用射线探伤和超声波探伤两种方法。
2.2.6 塑料管材的连接
（1）给水聚氯乙烯管道的连接
给水用聚氯乙烯管道的连接方式有溶剂粘接、弹性橡胶密封圈连接、法兰连接和可转换接头连接等。
①溶剂粘接 溶剂粘接是在连接的管件内壁和管端外壁均匀涂以胶黏剂，将管子插入管件内静置固化，使其连接在一起的一种连接方式。硬聚氯乙烯（PVC-U）塑料管、氯化聚氯乙烯（PVC-C）塑料管的配管与粘接如图2-32所示。其粘接方法步骤与注意事项如下：
图2-32 塑料管的配管与粘接
a.管子割断时，管口要平整且垂直于管子轴线。
b.在插口端，采用中号板锉对管口倒角，倒角坡度为10°～30°。
c.管子连接前先将承口内侧、插口外侧的尘沙、污物和水渍擦拭干净；若有油污，应用干净的抹布蘸上清洁剂进行擦拭。
d.粘接前对连接的管子、管口再进行一次检查，严禁使用有凹陷、裂纹或已有裂纹痕迹的管子和管件，以免留下后患。
e.粘接前要进行预装配，把插口端插入承口内进行试连接，其自然试插深度以承口的1/3～1/2为宜，试连接的公差符合要求后，在插口端表面划出插入深度标记。
f.用鬃刷或尼龙刷蘸上胶黏剂进行涂刷；胶黏剂涂刷要均匀适量，不得漏涂，不得流淌。
g.承插口涂刷胶黏剂后，应在20s的时间内完成接口操作，否则应清除干净后重来。
h.粘接完毕后，应立刻将接头挤出的胶黏剂用干布或棉纱擦拭干净。
i.刚刚粘接完的接头应避免移动或受力，须静置固化后方可移动。
j.胶黏剂和丙酮均属易燃品应单独保管，存放于干燥、阴凉、远离火源、安全可靠的地方。操作现场应通风良好，操作人员应站在上风侧，且应戴防护手套、防护眼镜和口罩。胶黏剂粘接接头不得在雨中或非常潮湿的环境中施工，不宜在0℃以下的低温环境下施工。
②法兰连接 硬聚氯乙烯管法兰连接如图2-33所示，塑料管与金属管的法兰连接如图2-34所示。
图2-33 硬聚氯乙烯管法兰连接
图2-34 硬聚氯乙烯塑料管与金属管的法兰连接
（2）给水聚乙烯类管道的连接方式
聚乙烯类管材包括聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（PE-X）和耐热聚乙烯（PE-RT）。聚乙烯类管材的连接方式有热熔连接、电熔连接、卡压连接、承插式柔性连接、法兰连接、卡套连接、过渡接头连接等。管道连接方式与适用范围见表2-4。
表2-4 管道连接方式与使用范围
（3）冷热水用聚丙烯、聚丁烯管道的连接
①热熔连接 热熔连接又称热熔焊接，是采用专用加热工具加热连接部位，使其熔融后，施压连接成一体的连接方式。
热熔承插连接如图2-35所示。将由相同牌号热塑性塑料制作的管材、管件的插口与承口互相连接，采用专用热熔工具将连接部位表面加热熔融，承插冷却后连接成为一个整体。
图2-35 热熔承插连接
无规共聚聚丙烯（PP-R）管熔接操作过程如图2-36所示，热熔承插连接操作方法及注意事项如下：
图2-36 无规共聚聚丙烯（PP-R）管熔接操作过程
a.切管。根据实际测量的管段加工长度进行切割下料，当PP-R管外径≤32mm时，切管应使用切管器（见图2-37）；管外径>32mm时，应采用细齿锯。不管采用何种切割方式，切断管后，应对管口进行去毛边、去毛刺、管子断面整圆等工序。
图2-37 无规共聚聚丙烯（PP-R）管切管器和熔接器
b.标记位置。熔接前，应测量和核对管件承口长度，在管材插入端标出插入长度。
c.清理。热熔承插前，应用棉布擦净管材、管件连接面及承插连接工具加热面上的污物。
d.加热。将热熔工具接通电源，熔接器上显示通电加热的红灯亮，升温时间约为6min，熔接器温度达到260℃，熔接器能自动控制在260℃，红灯灭表示可以熔接。将连接件及管子推入熔接器的两个相应规格的熔化模具上，管子及连接件分别被加热，管子加热的是外壁，连接件加热的是内壁，加热时间和热熔深度见表2-5。表2-5给出的仅是参考数值，实际的加热时间应根据施工时的环境温度确定。当管子、管件加热一定时间后，管子外壁和管件承口内壁的表面呈现一层黏膜；当黏膜变成半透明状，表明可以熔接。
e.熔接。当管子、管件加热到可熔接的温度时，连接件应迅速脱离熔接器，并应用均匀外力将管材插口插入管件的承口内，至管材插入长度的标记位置，且应使管件承口端部形成均匀凸缘。
f.熔接完毕后，不要使接口受力，应让接口在环境状态下自然冷却，冷却时间见表2-5。
表2-5 PP-R管热熔连接推荐工艺参数
注：本表适用的温度为20℃，低于此温度，加热时间适当延长；若环境温度低于5℃，加热时间宜延长50%。
②电熔连接 电熔连接是指将管材或管件的连接部位插入内埋电阻丝的专用电熔管件内，通电加热，使连接部位熔融，连接成一体的连接方式。电熔连接如图2-38所示。
图2-38 电熔连接
电熔连接其实也是热熔连接的一种，其专用电熔管件中已预设加热线圈，连接时通电加热熔融，熔接质量好，但材料较贵，适用于不方便使用加热器具热熔，或熔接要求高的场合。热熔连接是指用一套固定装置（热熔焊机）对两根待连接的管子端口进行加热，然后将两根管子连接起来的方式。两种连接方式主要是管件本身的区别：
电熔管件和对接管件（承插）价格区别很大。电熔焊需连接电源，热熔焊需用加热器具。
③兰连接 无规共聚聚丙烯（PP-R）管法兰连接如图2-39所示。
图2-39 PP-R管法兰连接
无规共聚聚丙烯（PP-R）管法兰连接应满足以下要求：
a.法兰连接件与管道热熔连接应符合管道热熔要求。
b.法兰连接时，应校直两对应的连接件，使连接的两片法兰平行且垂直于管道中心线。
c.法兰间应衬垫耐热无毒橡胶垫片，垫片厚度为2～3mm。
d.应使用同规格的螺栓，螺栓安装方向应一致，螺栓应对称紧固。
e.连接管道的长度应精确，螺栓紧固时，不应使管道产生轴向力。
f.法兰连接部位应设置支承，支承与法兰的净距为50～100mm。
2.2.7 铝塑管的连接
（1）卡套式连接
卡套式连接如图2-40所示，卡套式连接适用于公称外径≤32mm的管道连接。卡套式连接的方法、步骤如下：
图2-40 卡套式连接
①按设计要求的管子规格和现场实测的管道长度切断管子。
②检查管口有无毛刺、是否圆整；如发现管口有毛刺、不平、不圆整时，应及时修整。
③用专用刮刀将管口处的聚乙烯内层削坡口，坡口角度为20°～30°，且管材坡口长度不大于公称壁厚的1/2。
④用干净的棉布将管口擦拭干净。
⑤用整圆器将管口整圆。
⑥将锁紧螺母、C形紧箍环套在管上，用力将管芯插入管内，使管口达管芯根部。
⑦先将C形紧箍环移至管口（距管口端1.5～2mm处），再将锁紧螺母拧紧。
（2）卡压式连接
卡压式连接如图2-41所示。卡压式连接的方法、步骤如下：
图2-41 卡压式连接
①将铝塑管口端部擦揩干净。
②采用专用整圆扩口器或用绞刀将管口端部整圆扩口。
③采用专用压紧工具压紧管件套筒。
（3）螺纹挤压式连接
螺纹挤压式连接如图2-42所示。螺纹挤压式连接的方法、步骤如下：
图2-42 螺纹挤压式连接
①将铝塑管口端部擦揩干净。
②采用专用整圆扩口器或用绞刀将管口端部整圆。
③将铝塑管插入管接头头部；拧紧接头连接螺母。
④将螺纹挤压式管件拧紧后，管件与铝塑管紧固在一起。