李雙燕

1上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，200233

2上海核工程研究設(shè)計(jì)院，上海，200233

管道螺紋連接的咬死現(xiàn)象及原因分析

李雙燕1,2

1上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，200233

2上海核工程研究設(shè)計(jì)院，上海，200233

本文根據(jù)依托項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)反饋，針對(duì)核電站現(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝管道的螺紋連接發(fā)生咬死現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)生咬死問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，查閱了《管螺紋通用要求》的規(guī)定，分析內(nèi)、外螺紋的加工制造精度，提出應(yīng)保證公差要求。并分別從螺紋制造、材料、擰緊力矩等內(nèi)部和外部原因分析，給出預(yù)防和解決措施。

管道；螺紋連接；咬死 ；原因分析

1 引言

AP系列核電站工藝管道的疏水、放氣和試驗(yàn)接管，設(shè)計(jì)時(shí)一般采用管道與管帽（或堵頭）螺紋連接，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)試或各類(lèi)試驗(yàn)階段，打開(kāi)管帽，進(jìn)行系統(tǒng)地放氣或疏水，滿(mǎn)足系統(tǒng)功能要求。

2 現(xiàn)狀

目前根據(jù)依托項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)反饋，安裝公司按ASME B1.20.1（管螺紋通用要求）的1.3節(jié)規(guī)定螺紋連接需要使用密封劑，而相關(guān)設(shè)計(jì)文件未作說(shuō)明，海陽(yáng)一期項(xiàng)目指定Grafoil GTS品牌作為密封劑，兼有一定潤(rùn)滑功能，防止安裝擰緊時(shí)發(fā)生咬死，但水壓試驗(yàn)時(shí)，螺紋連接處發(fā)生泄漏，整體密封效果差，三門(mén)現(xiàn)場(chǎng)反饋采取的補(bǔ)救措施是采用GB/T 50235推薦的方法，在螺紋連接處纏繞聚四氟乙烯生膠帶，防止咬死，保證密封。同時(shí)規(guī)范規(guī)定密封劑或潤(rùn)滑劑不能對(duì)輸送的流體或鋼制管道材料產(chǎn)生不良影響；密封焊的螺紋接頭不得使用螺紋保護(hù)劑和密封材料等。

3 原因分析

碳鋼管道螺紋連接時(shí)，因?yàn)椴牧嫌捕容^大，一般不易發(fā)生咬死現(xiàn)象，以下主要分析不銹鋼管道螺紋連接發(fā)生咬死的原因：

（1）不銹鋼螺紋連接之所以經(jīng)常發(fā)生咬死，主要是由于不銹鋼本身在表面受到破壞時(shí)，會(huì)在金屬表面產(chǎn)生氧化層來(lái)防止進(jìn)一步的、更深入的損傷，由于不銹鋼及其合金的這種防銹蝕性，使得不銹鋼螺紋連接咬死的情況極易發(fā)生。

（2）當(dāng)不銹鋼螺紋連接拆卸時(shí)，螺紋牙間的相互運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力和摩擦力會(huì)破壞并抹去螺紋牙上的氧化膜層，而摩擦產(chǎn)生的熱能將加劇氧化膜層的損壞速度。氧化膜層的損壞使得金屬牙紋直接發(fā)生相互作用力，進(jìn)而發(fā)生粘著現(xiàn)象，螺紋連接將完全鎖死，無(wú)法拆卸。

（3）不銹鋼螺紋連接咬死的外部原因?yàn)椋簤杭y粗糙或者有異物粘連，如果金屬削夾在牙文間，常會(huì)導(dǎo)致鎖死；用力太過(guò)或者擰緊過(guò)快；施力方向角度錯(cuò)誤，擰緊時(shí)未沿軸線(xiàn)旋合。

4 解決措施及預(yù)防

4.1 潤(rùn)滑

潤(rùn)滑是控制咬死問(wèn)題的最有效措施之一，潤(rùn)滑能夠減少摩擦力這一導(dǎo)致咬死的關(guān)鍵因素，但需要注意的是，使用潤(rùn)滑劑后，扭力與預(yù)緊力的關(guān)系也將相應(yīng)改變。

4.2 熱控制

配合過(guò)程中的擰緊力導(dǎo)致螺紋之間產(chǎn)生相互擠壓，破壞形成的氧化膜，導(dǎo)致摩擦力增大。應(yīng)盡量選用合適的扳手，避免溫度急劇上升而鎖死。

4.3 材料選型

相同不銹鋼材料的配合比不同材料的配合更容易導(dǎo)致咬死現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 控制螺紋質(zhì)量

提高螺紋強(qiáng)度和表面硬度，去除毛刺，螺紋表面的光滑度越高，咬死的概率越低。應(yīng)保證螺紋加工的質(zhì)量，控制內(nèi)外螺紋公差，保證安裝。

圖1 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)錐管螺紋基本結(jié)構(gòu)

ASME B1.20.1管螺紋通用要求的1.6節(jié)規(guī)定了削平高度極限值，參見(jiàn)圖1和表1。

圖2 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于NPT錐管螺紋的內(nèi)、外螺紋的削平高度極限值

表1 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NPT錐管螺紋基本尺寸規(guī)格

5 結(jié)論

額外摩擦力、裝配過(guò)程中產(chǎn)生的熱量、螺紋加工精度不夠，是導(dǎo)致螺紋咬死的主要原因；同時(shí)相似的材料、螺紋表面粗糙度和多余物都能導(dǎo)致螺紋磨損會(huì)增加咬死的風(fēng)險(xiǎn)。因此可以從幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）對(duì)螺紋精度、表面質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查，用標(biāo)準(zhǔn)的量規(guī)、塞規(guī)嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，剔除不合格產(chǎn)品；

（2）選取合適的涂敷材料對(duì)連接螺紋進(jìn)行涂敷，或采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑密封劑，減小螺紋旋入旋出的阻力；

（3）控制擰緊工序，規(guī)定旋入、旋出的速度，避免速度過(guò)快，造成螺紋密封面的損傷等；

（4）安裝時(shí)保證相互配合零件的對(duì)中，防止偏心安裝。

[1]李文頂,孔鳴杰,江文達(dá).不銹鋼螺紋連接損傷及咬死現(xiàn)象分析與解決措施[J].機(jī)電工程技術(shù),2013.

[2]王培華.管道連接中常見(jiàn)安裝通病的預(yù)防與控制[J].南北橋,2008.

[3]ASME鍋爐與壓力容器委員會(huì)核動(dòng)力分委員會(huì).ASME第Ⅲ卷 核設(shè)施部件建造規(guī)則[S].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2004.

[4]ASME鍋爐與壓力容器委員會(huì).ASME B1.1標(biāo)準(zhǔn)英制螺紋[S].美國(guó).美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì),2003.

[5]ASME鍋爐與壓力容器委員會(huì).ASME B1.20.1管螺紋通用要求[S].美國(guó).美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì),1983.

[6]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50235工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].中國(guó).中國(guó)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)化工分會(huì),2010.

李雙燕/1980年生/女/上海人/本科/工程師/研究方向?yàn)楹穗娬竟に嚥贾?/p>