摘 要:輸氣站在安裝壓力表時(shí),發(fā)現(xiàn)儀表的旋入程度和朝向有所不同,即螺紋之間的配合存在差異。這種安裝差異會(huì)影響儀表的連接功能和密封效果,甚至?xí)䲟p壞接頭。為此,本文shou先對(duì)輸氣站的壓力表及其接頭的螺紋規(guī)格進(jìn)行歸類(lèi),然后分析加工精度和螺紋類(lèi)型對(duì)螺紋連接的影響。#后基于分析結(jié)果,對(duì)輸氣站的壓力表安裝及密封方式提出了相應(yīng)的建議。ag5壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
壓力表在油氣行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛,能有效測(cè)量管道內(nèi)流體的壓力,保障管道輸送的安全性和可控性。
壓力表的安裝要求牢固且密封良好,不能存在泄漏現(xiàn)象,特別是對(duì)于天然氣這種易燃易爆的介質(zhì)。而在輸氣站安裝壓力表時(shí)發(fā)現(xiàn),螺紋的旋入程度和表盤(pán)的#終朝向是不盡相同的,這表明壓力表與接頭的螺紋配合是有差異的。若螺紋旋入程度低則密封不足,若使用扳手強(qiáng)行旋入過(guò)多則易損壞接頭。對(duì)此,有必要分析壓力表安裝差異的原因,找到螺紋接的配合規(guī)律,結(jié)合相應(yīng)的密封方式來(lái)保障壓力表的安裝效果。
1 壓力表安裝差異
輸氣站在安裝壓力表時(shí),為保護(hù)管道焊接式接頭,常附加二閥組或轉(zhuǎn)換接頭來(lái)連接
壓力表。而壓力表的安裝程度并不完全一致,無(wú)論是旋入到接頭的圈數(shù)還是表盤(pán)的#終朝向都有所差異。將同一塊壓力表分別與二閥組、轉(zhuǎn)換接頭進(jìn)行手動(dòng)連接,擰緊后的效果如圖1所示。
從圖1中可以看出,壓力表與不同接頭連接時(shí),旋入程度和朝向是有明顯差別的。壓力表與接頭是通過(guò)螺紋旋合連接的,即螺紋之間的配合有差異,這種差異可能來(lái)自螺紋的加工精度或螺紋標(biāo)準(zhǔn)的差異。
對(duì)輸氣站壓力表及其接頭的螺紋規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì),常用的螺紋規(guī)格如表1所示。
2 管螺紋的分類(lèi)
輸氣站使用的螺紋類(lèi)型有英制、美制和公制3種,這是按螺紋標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的分類(lèi)。英制管螺紋為牙型角55°惠氏螺紋;美制管螺紋為60°布氏螺紋;公制管螺紋為60°的米制螺紋,但僅在少數(shù)guojia使用,應(yīng)用上有所限制。管螺紋的分類(lèi)及代號(hào),如表2所示。
管螺紋的主要功能是連接和密封。根據(jù)密封性可將管螺紋分為非密封管螺紋、一般密封管螺紋和干密封管螺紋。非密封管螺紋不具備密封性,一般為圓柱管螺紋,這種螺紋連接時(shí)要在結(jié)合面加入墊片,通過(guò)壓緊墊片形成密封。密封管螺紋一般為錐管螺紋,通過(guò)錐形結(jié)構(gòu)和吻合的螺紋牙形來(lái)密封。干密封管螺紋不需要借助任何填料就能完全密封,而一般密封管螺紋需要在螺紋副內(nèi)纏繞生料帶來(lái)保證密封效果。
3 管螺紋的連接
3.1 加工精度對(duì)螺紋連接的影響
管螺紋的加工多采用車(chē)削、銑削和滾壓方式,車(chē)削和銑削是采用切除材料的方法加工,滾壓是采用使材料塑性變形的方法加工,生產(chǎn)效率更高且表面粗糙度更小。加工方式和加工過(guò)程控制的不同,可能會(huì)對(duì)螺紋的精度產(chǎn)生影響。將同一塊壓力表與三個(gè)同一規(guī)格類(lèi)型的二閥組進(jìn)行連接,手動(dòng)擰緊后的效果如圖2所示。
從圖2中可以看出,壓力表與同一規(guī)格的二閥組連接時(shí),旋入程度是基本相同的,但是表盤(pán)的#終朝向不同。這表明:加工精度對(duì)螺紋配合的影響有限的,主要體現(xiàn)在表盤(pán)的#終朝向上,而不會(huì)導(dǎo)致在旋入程度上有很大差異。
3.2 螺紋類(lèi)型對(duì)螺紋連接的影響
管螺紋的配合形式有“錐/錐”配合、“柱/錐”配合和“柱/柱”配合。前兩種配合形式的螺紋在旋入過(guò)程中會(huì)越擰越緊,在螺紋副形成有效的密封面。而“柱/柱”配合形式可以使螺紋旋進(jìn)到底,在螺紋副處沒(méi)有密封點(diǎn)。需要指出的是,對(duì)于14牙系列的英制管螺紋和美制管螺紋,管徑是相近的,能夠勉強(qiáng)破壞性連接,即不同類(lèi)型的螺紋可以混合使用,而這種情況在現(xiàn)場(chǎng)操作中經(jīng)常出現(xiàn)。
由表1可知,常用的螺紋類(lèi)型為NPT系列螺紋和G系列螺紋,M系列螺紋主要用于鍋爐水管等低壓管道上。工藝管道上的壓力表型號(hào)主要為Y-100,這種尺寸壓力表及接頭的螺紋規(guī)格為G1/2"和1/2NPT。查閱管螺紋標(biāo)準(zhǔn)尺寸,G1/2"螺紋和1/2NPT螺紋在尺寸如表3所示。
從表3中可以看出,G1/2"螺紋和1/2NPT螺紋在尺寸上相差很小。通過(guò)對(duì)不同螺紋進(jìn)行連接對(duì)比,來(lái)分析螺紋的配合差異。為便于分析,選取兩組二閥組作為研究對(duì)象,因?yàn)槎y組本體上標(biāo)明了螺紋的類(lèi)型及尺寸,且兼具內(nèi)螺紋和外螺紋,可重復(fù)試驗(yàn)。螺紋連接組合分為:
①G內(nèi)螺紋+G外螺紋;
②NPT內(nèi)螺紋+NPT外螺紋;
③G內(nèi)螺紋+NPT外螺紋;
④NPT內(nèi)螺紋+G外螺紋。
分別進(jìn)行連接后,螺紋之間的配合情況如圖3所示。
從圖3中可以看出:
(1)兩個(gè)G螺紋(G系列螺紋簡(jiǎn)稱,下同)連接,螺紋可以旋入至底,配合度很高,但旋入過(guò)程并非越擰越緊,螺紋副不具備密封功能,需要在結(jié)合面加入墊片來(lái)密封。
(2)兩個(gè)NPT螺紋(NPT系列螺紋簡(jiǎn)稱,下同)連接,旋入程度較高,且旋入過(guò)程越擰越緊,螺紋副具有一定的密封性,配合生料帶能有效密封。
(3)G內(nèi)螺紋與NPT外螺紋連接,旋入程度也較高。由表3可知,G螺紋的小徑和中徑都要略大于NPT螺紋,僅大徑比NPT螺紋小,即G螺紋要略大于NPT螺紋,使得NPT螺紋也能旋入到很深的程度。
(4)相比于其他組合,G外螺紋旋入到NPT內(nèi)
螺紋的圈數(shù)要低的多,配合度較差。
上述分析表明:螺紋類(lèi)型差異對(duì)螺紋配合的影響是較大的,在旋入程度上有明顯差異。對(duì)于G螺紋的壓力表,盡量選用G螺紋的接頭,保證螺紋的連接功能與密封效果。對(duì)于NPT螺紋的壓力表,接頭類(lèi)型的適應(yīng)性相對(duì)廣一些,一般來(lái)說(shuō)都能有較好的旋入程度。但是較好的旋入程度并不意味著較高的密封性,為此還要對(duì)密封性進(jìn)行分析。
4 壓力表的密封方式
輸氣站壓力表安裝的密封性對(duì)生產(chǎn)安全至關(guān)重要,而螺紋之間的配合程度對(duì)密封效果有較大影響。同類(lèi)螺紋進(jìn)行連接,配合度較高,有利于密封。不同類(lèi)的螺紋連接,配合程度是有差異的,而且由于牙型角不同,旋緊時(shí)會(huì)將螺紋齒擠壓變形,使得原本的面密封變成線密封,如圖4所示。
圖4 螺紋密封點(diǎn)從面密封變?yōu)榫密封
當(dāng)密封性下降時(shí),現(xiàn)場(chǎng)一般會(huì)將壓力表擰更緊,相比于同類(lèi)螺紋的錐形受力面,不同類(lèi)型的螺紋連接時(shí)的受力點(diǎn)為圓線,導(dǎo)致外螺紋受力集中且不均勻,受力過(guò)大易損壞螺紋,例如轉(zhuǎn)換接頭的內(nèi)螺紋端常出現(xiàn)裂縫。
輸氣站安裝壓力表時(shí),常用的兩種密封方法是纏繞生料帶和添加墊片。一般情況下,對(duì)于錐形螺紋的壓力表采用纏繞生料帶的方式在螺紋副形成密封,對(duì)于柱形螺紋的壓力表采用添加墊片的方式在結(jié)合面處形成密封。
纏繞生料帶時(shí)要注意纏繞方向,應(yīng)與壓力表的旋入方向相反,且在纏繞過(guò)程中要拉緊生料帶,讓生料帶緊密貼在螺紋上。隨著螺紋旋緊,生料帶能充分均勻地填充在螺紋齒與螺紋齒之間,從而起到的密封效果。生料帶的纏繞以旋緊、不漏為準(zhǔn),根據(jù)生料帶厚度的不同,纏繞圈數(shù)在4~10圈不等。墊片密封是將墊片置于結(jié)合面處擠壓至變形,使墊片兩面均能與結(jié)合面完全貼合,從而形成密封。對(duì)于“柱/柱”配合的螺紋連接,使用墊片能有較好的密封效果。若是“柱/錐”配合方式,螺紋的配合度可能存在差異,螺紋不能旋入很深的程度,不能有效擠壓墊片,從而導(dǎo)致墊片與結(jié)合面之間存在空隙,起不到良好的密封效果。對(duì)于此類(lèi)情況,建議同時(shí)使用纏繞生料帶和添加墊片的方式,來(lái)保障壓力表安裝的密封效果。
5 結(jié)論與建議
壓力表安裝差異主要由螺紋類(lèi)型不同所致,同類(lèi)螺紋連接有較好的配合度和密封性,不同類(lèi)型的螺紋連接在配合度上有差異且不利于密封。加工精度對(duì)螺紋配合影響較小,主要體現(xiàn)在表盤(pán)的#終朝向上,對(duì)配合度和密封性的影響很小。
錐形螺紋采用纏繞生料帶的方式密封,柱形螺紋采用添加墊片的方式密封。“柱/錐”螺紋配合時(shí)建議同時(shí)采用纏繞生料帶和添加墊片的方式來(lái)加強(qiáng)密封。
壓力表及其接頭的螺紋類(lèi)型,應(yīng)當(dāng)在儀表臺(tái)賬中備注清楚,安裝壓力表時(shí)盡量使用同類(lèi)螺紋的接頭,減少不必要的安裝問(wèn)題。
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