GB/T 21359—2008《食品和供水工业用不锈钢螺纹接头》标准,为食品和供水工业领域中公称尺寸不超过DN100mm、公称压力不超过PN25(bar)的场景提供了统一规范。其中,供水工业所使用的不锈钢螺纹接头适用压力为PN16(bar),工作温度通常不超过110℃。该标准为薄壁不锈钢管道螺纹接头的设计、制造以及验收工作,构建了全面且统一的规范体系。
一、分类
依据应用场景与结构差异,不锈钢螺纹接头主要分为以下三类:
食品工业用焊接式不锈钢螺纹接头
食品和供水工业用限位活接式螺纹接头
供水工业用推进式不锈钢螺纹接头
二、各类接头详细介绍
(一)食品工业用焊接式不锈钢螺纹接头
总则
此类接头主要应用于食品工业管道的连接,同时也可在制药和供水工业管道连接中选用。当用于食品工业管道时,能与ISO 2037或GB/T 19228.2中规定的不锈钢管实现良好配合,螺纹需采用附录A所规定的梯形螺纹。
结构与连接方式
焊接式不锈钢螺纹接头和套管通过焊接方式与管子端部紧密连接。在安装过程中,必须精准控制焊接参数,防止有害物质产生而影响食品安全。所选焊材应与管道材质相匹配,确保焊接后的接头具备与管道相同的耐腐蚀性和强度。焊接完成后,还需对接头进行抛光处理,去除焊接产生的氧化物和毛刺,保证表面光滑,便于后续清洁。
技术要求
装配要求:通过焊接与管端连接,焊接时需严格把控参数,确保焊接质量,避免出现影响接头性能的焊接缺陷。
材料要求
接头及套管等零件应选用奥氏体不锈钢,化学成分可参考GB/T 12771的规定。
接触饮用水的常用材料为0Cr18Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)和00Cr17Ni14Mo2(316L);不接触饮用水的材料则由供需双方协商确定。
性能要求
水压性能:接头需进行水压性能试验,试验压力不低于2.5MPa,保持1分钟,试验结果应符合相关标准,确保接头在水压作用下无渗漏和永久变形。
气密性能:型式试验时需进行气密性能试验,用于气体介质的气密试验压力为1.7MPa,用于液体介质的气密试验压力不低于0.6MPa,保持10秒,保证接头无泄漏。
连接性能:型式试验或用户有要求时,接头应进行连接性能试验,涵盖负压试验、拉拔试验、可曲挠角度单侧试验、振动试验、温度变化试验、压力波动试验等,以验证接头在不同工况下的连接可靠性。
卫生要求:不锈钢螺纹接头不得污染饮用水水质,接头经浸泡后,水质应符合GB/T 17219和《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》的要求;与食品接触的金属表面应便于清洗,管件拆开时可通过灌注或人工清洗,可拆装部件应满足快速拆卸和安装的要求。
表面质量
接头表面不允许存在粘砂、氧化皮、裂纹。
焊接式螺纹接头和套管的内表面应清洁光滑,无表面缺陷和渣。
连接端轴线应与管件中心轴线重合,目测条件下不得有偏心、不对称、不垂直的缺陷。
螺纹不允许有断缺或齿形不全,手感光滑,螺母拧合时应灵活。
密封圈技术要求(若使用)
便于安装和拆卸。
安装位置准确。
允许螺纹接头和套管做横向移动,以保证装配完成。
无论是压力管道还是真空管道,密封圈应能保持紧密连接。
密封圈与液体接触时,其接触面应最小。
当紧固接头时,接触管子的密封圈应首先被锁紧。
材料的选择应符合相关标准要求,如橡胶密封圈应是硬度为65 - 85RHD的天然橡胶或合成橡胶(如硅橡胶或三元乙丙橡胶等),技术要求应符合HG/T 3097 - 2006的规定,食品工业用螺纹接头应使用食品用硅橡胶密封圈,并应符合GB/T 17219卫生评定标准。
连接未完成之前,密封圈最好不要轻易移位。
密封圈的物理性能和卫生性能应满足相关标准要求。
应用场景
在食品工业中,可用于饮料、牛奶、酒类等液体的输送管道连接,其优异的耐腐蚀性和卫生性能能够满足食品行业对管道连接件的高标准要求。在制药行业,可用于输送药品、注射液等,为药品的质量和安全性提供保障。
(二)食品和供水工业用限位活接式螺纹接头
总则
适用于食品、供水及制药工业管道连接。食品工业用接头需与ISO 2037或GB/T 19228.2规定的薄壁不锈钢管配合使用,螺纹采用梯形螺纹;供水工业用接头可与GB/T 12771或GB/T 19228.2规定的管道配合,螺纹采用GB/T 196或GB/T 7307标准。
结构与连接方式
由外螺纹连接件、内螺纹连接件、焊接短管或翻边管及橡胶密封圈组成。外螺纹连接件焊接于管件端口,内螺纹连接件通过翻边与螺纹连接,橡胶密封圈在螺纹力作用下压缩,形成无缝密封。
技术要求
装配要求
焊接式接头:通过焊接与管端连接。
限位活接式接头:用扳手紧固内外螺纹,通过螺纹推力实现密封。
推进式接头:将配管插入管件,用扳手紧固内螺母,通过挤压环和密封圈实现连接密封。
材料要求
接头及套管:采用奥氏体不锈钢,化学成分参照GB/T 12771。支撑环和挤压环采用冲压成型时,材料符合GB/T 4239;铸造件符合GB/T 2100。饮用水接触材料为0Cr18Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Cr17Ni12Mo2(316)和00Cr17Ni14Mo2(316L)。
橡胶密封圈:硬度65~85 Shore A,采用天然橡胶或合成橡胶(如硅橡胶、三元乙丙橡胶),符合HG/T 3097—2006。食品工业用接头需使用食品级硅橡胶密封圈,符合GB/T 17219卫生标准。
性能要求
水压性能:试验压力2.5MPa,无渗漏和永久变形。
气密性能:试验压力0.6MPa,无泄漏。
连接性能:包括负压、拉拔、可曲挠角度、振动、温度变化及压力波动试验。
卫生要求:饮用水和食品工业用接头需符合GB/T 17219及卫生部相关规范。
表面质量
表面无粘砂、氧化皮、裂纹。
焊接式和限位活接式接头内表面清洁光滑,无缺陷。
连接端轴线与管件中心轴线重合,无偏心、不对称或不垂直。
螺纹完整,手感光滑,螺母拧合灵活。
密封圈技术要求
便于安装和拆卸。
安装位置准确。
允许横向移动,确保装配完成。
适用于压力或真空管道,保持紧密连接。
与液体接触面最小。
紧固时优先锁紧接触管子的密封圈。
材料选择符合8.5.2.2要求。
连接未完成前不易移位。
物理和卫生性能符合GB/T 19228.3要求。
(三)供水工业用推进式不锈钢螺纹接头
结构与连接原理
通过机械推进与密封结构实现管道的快速连接。核心组件包括接头体、内螺母、挤压环、C形圈及密封圈,适用于薄壁不锈钢管的可靠连接。具体连接过程如下:
管件插入:将待连接管道插入接头体的管口,确保插入深度符合设计要求。
内螺母紧固:使用专用扳手旋紧内螺母,通过螺纹推进力推动挤压环向密封圈方向移动。
密封与固定:挤压环压缩密封圈,使其与管道外壁形成紧密贴合;C形圈作为防脱保险装置,在管道内压升高时防止接头与管道脱离,确保连接稳定性。
技术特点
高密封性
密封圈采用高弹性橡胶材料(如三元乙丙橡胶或硅橡胶),在压缩状态下与管道外壁形成多道密封线,有效防止介质泄漏。C形圈作为辅助密封,进一步增强抗内压能力。抗振动与位移能力
推进式结构允许管道在接头内产生微小轴向位移,适应热胀冷缩或振动环境,避免因应力集中导致接头松动或损坏。快速安装与拆卸
无需焊接或复杂工具,仅需扳手即可完成安装与拆卸,显著缩短施工周期,降低维护成本。耐腐蚀与卫生性
接头体及内螺母采用奥氏体不锈钢(如304L或316L),符合饮用水接触材料标准;密封圈满足食品级卫生要求(如GB/T 17219),确保水质安全。
性能指标
水压试验
在2.5MPa压力下保持5分钟,接头无渗漏、无永久变形。气密性试验
在0.6MPa气压下保持1分钟,泄漏量≤0.05mL/min。拉拔试验
承受不低于管道公称压力1.5倍的轴向拉力,接头与管道无脱离。振动试验
在频率10 - 55Hz、振幅±1.5mm条件下振动10万次,接头密封性能无下降。温度循环试验
在 - 20℃至110℃温度范围内循环10次,接头无泄漏或损坏。
应用场景
市政供水系统
适用于城市输水管网、二次供水设备及泵站连接,确保长期稳定运行。工业水处理
在反渗透、超滤等水处理设备中,用于膜组件与管道的快速连接。农业灌溉
适用于滴灌、喷灌系统的管道连接,适应户外复杂环境。
安装与维护注意事项
安装前检查
确认管道端面平整、无毛刺,密封圈无损伤,C形圈安装到位。插入深度控制
管道插入深度需符合接头设计要求,过浅可能导致密封不良,过深则可能损坏内部结构。扭矩控制
紧固内螺母时需使用扭矩扳手,避免因过紧导致密封圈过度压缩或螺纹损坏。定期检查
建议每半年检查一次接头密封性,特别是在高压或振动环境下运行的管道系统。
三、总结
本规范通过明确适用范围、分类、技术要求及性能指标,为食品和供水工业用不锈钢螺纹接头在设计、制造及使用过程中的安全性、可靠性和卫生性提供了坚实保障,为相关行业提供了标准化、规范化的技术依据。