卡箍連接管道安裝要點及案例淺析

李潤澤，牛緯濤

中國石油天然氣第七建設公司 山東青島 266061

卡箍連接管道安裝要點及案例淺析

李潤澤，牛緯濤

中國石油天然氣第七建設公司 山東青島 266061

卡箍連接技術也稱溝槽管件連接技術，自1998年開始研發至今，以其操作簡單、便于檢修、施工過程安全、能夠保持管道原有特性、獲得良好的經濟效益，在消防管道安裝中逐漸取代了絲扣、焊接和法蘭等連接形式，并廣泛的應用于工業與民用建筑工程熱鍍鋅鋼管及鍍鋅鋼管的連接。本文依據廣西石化含硫原油加工配套工程廠區液化石油氣罐區（三）現場消防管道安裝實際情況，對比廣西石化一期工程消防管道安裝及使用情況，對卡箍連接技術的安裝要點和消防噴淋試噴情況做簡要分析。

卡箍連接 消防管道 安裝

傳統的消防噴淋系統管道主要以絲扣和焊接法蘭連接為主。絲扣連接施工難度很大，大口徑管道容易發生漏水；焊接法蘭接口破壞了接口附近的鍍鋅層，需要二次鍍鋅處理，雖能保證工程質量，但成本高，工期長。卡箍式管道連接是用壓力響應式密封圈套入兩連接鋼管端部，兩片卡件包裹密封圈并卡入鋼管溝槽，上緊兩圓頭橢圓錐頸螺栓，實現鋼管密封連接。中國石油廣西石化含硫原油加工配套工程廠區液化石油氣罐區（三）消防噴淋系統，控制閥以后管道均采用了內外熱鍍鋅輸送流體用無縫鋼管，摒棄了以往的焊接法蘭連接形式，采用了更符合現場施工要求的卡箍連接形式，卡箍連接的管道總工程量1190m。

1 工作原理

卡箍式管接頭主要由滾好槽的鋼管端頭、溝槽式機械卡箍件、密封膠圈套、緊固件所組成。安裝前，先將所要安裝的鋼管的端頭滾槽，把密封膠圈套在管道的端頭上，在橡膠密封圈外側再安裝卡箍件。密封膠圈的高度高于管和卡箍的高度，套好卡箍并擰緊螺栓后，當管道內介質進入C型橡膠圈，利用介質自身的壓力使橡膠圈壓緊在管箍腔內，保證密封，另外橡膠圈的尺寸略大于管箍和管道形成的空腔，螺栓擰緊后，橡膠圈進一步被擠壓，密封效果進一步加強。管道端面間一般留有2～3mm間隙，可以保證管道少量軸向位移。接管間隙密封是靠被壓緊的橡膠圈來實現的，結構如圖1：

2 安裝要點

圖1 接管間隙結構

2.1 安裝工藝

首先按照先裝大口徑、總管、立管，后裝小口徑、分管的原則，確定管道的走向及位置，明確機械配件和溝槽式配件的位置，然后滾槽→開孔→安裝機械彎頭、三通、四通→管道安裝→系統試噴。

2.2 溝槽加工要求

將管材按所需長度用切管機切割，切口應平整，并去除毛刺，將鋼管架設在滾槽機上。選擇合適的凸壓輪，用水平儀調整滾槽機尾架，使滾槽機與鋼管處于水平位置，然后將鋼管端面與滾槽機輪檔板端面貼緊，使鋼管與滾槽輪檔板端面成90°，啟動滾槽機電機，使凸壓輪均勻滾壓鋼管至設定的溝槽深度為止，用游標卡尺檢查溝槽深度和寬度等尺寸，滿足要求后將滾槽機卸荷，最后取出鋼管。

由于溝槽卡箍連接的特點，卡箍連接處的強度低于焊接強度，并且卡箍位置的管道存在兩個游離端，故連接處是管道最薄弱的環節。在施工過程中能否在管道外壁上加工合格的溝槽，是溝槽卡箍連接的關鍵控制環節之一，否則可能會造成接口漏水，甚至滑脫事故，因此進行管道滾槽的加工要嚴格按照規范進行。

2.3 橡膠密封圈安裝要求

確保待裝鋼管密封面的平整、圓滑，檢查橡膠密封圈，如有破裂需及時更換；校直管道中軸線，兩端口處留有間隙，將橡膠密封圈套上另一支鋼管端部，使橡膠密封圈位于接口中間部位，不得安裝在溝槽內，并在橡膠密封圈上涂抹潤滑劑(潤滑劑可采用洗潔劑等，但不得采用油性潤滑劑)。在橡膠密封圈外側安裝卡箍件，將卡箍凸邊卡進溝槽內，雙手壓緊卡箍件，必要時可使用木錘，安裝緊固件應均勻交替擰緊螺栓，擰緊力矩適中，防止螺栓受損。目測橡膠密封圈是否在卡箍件內，兩接口處避免起皺。

3 試噴結果及分析

3.1 消防噴淋試噴結果

中國石油廣西石化廠區液化石油氣罐區（三）消防噴淋系統控制閥門共有三個，包括兩個蝶閥，一個電動球閥（主線為蝶閥+電動球閥+過濾器組成，副線由蝶閥控制）。管道設計壓力為1.6MPa，全廠設置獨立的穩高壓消防給水系統，壓力為0.7～1.2MPa。當關閉電動球閥緩慢打開副線蝶閥進水的時候，消防噴淋正常噴水，卡箍連接處正常；當關閉副線蝶閥，電腦控制電動球閥進水，彎頭處卡箍連接部分有下墜、爆開的情況發生，消防噴淋不能正常使用。由于在緊急情況下廠區均采用電動球閥控制消防系統，故此次試噴不合格。

3.2 結果分析

手動蝶閥的開關為人工操作，開啟過程的時間較長，水流量逐漸增加，相當于先將管道充滿水，再將壓力升至消防噴淋工作壓力；電動球閥的開關為電腦控制，開啟的過程較短，短時間內水流量很大，管道壓力瞬間升至工作壓力。

溝槽卡箍的密封主要通過C型密封圈實現，可形成三重密封。不安裝卡箍時靠密橡膠圈形成第一道密封；卡箍安裝后，橡膠圈被卡箍進一步壓緊形成第二道密封；當管道內介質進入橡膠圈的C型腔，反作用于橡膠圈的密封唇上，形成自密封。溝槽卡箍的工作狀態相當于受壓容器，輸送介質的軸向力由卡箍承擔，螺栓承擔徑向力。在先充滿水的狀態下，水進入橡膠圈的C型腔，增壓后反作用于橡膠圈的密封唇上，使得密封強度增大；當水流量瞬間進入的時候，由于接觸面積較小，壓強較大，橡膠圈受軸向力擠壓變形，螺栓松動，導致卡箍最終由連接處斷開，消防噴淋不能正常使用。

3.3 問題要點及處理措施

3.3.1 問題要點

在試噴結束后，現場將出現問題的卡箍連接處拆開，發現有以下問題：

(1)消防控制閥門后管道設計使用φ219×6的內外熱鍍鋅輸送流體用無縫鋼管，到場材料外徑較大，為220.5～221mm口徑管道，經現場壓槽加工后，最大張口直徑達到234.6mm，而連接所使用的彎頭均為φ219(R=1.5D)標準件，外徑相差較大，造成兩端受力不均，導致卡箍斷開；

(2)部分彎頭橢圓度較大，拆開下墜部分的彎頭后，發現橡膠密封圈有明顯的起皺變形；

(3)在橡膠密封圈安裝過程中，部分密封圈涂抹潤滑劑不夠，卡箍連接處發澀，可能造成密封不嚴；

(4)現場消防管墩數量較少，分布不合理，在彎頭等受水流沖擊力較大處沒有安裝支撐，造成試噴結束后彎頭下墜或卡箍松動；

(5)測量接入現場的消防管道壓力，實際為1.4MPa,高于設計要求的0.7～1.2MPa。

3.3.2 處理措施

經現場技術人員分析后，將加工后張口直徑較小的管子與彎頭相連，張口直徑較大的管子相互連接，盡量減少錯邊量，并在所有彎頭連接處增加支架，將彎頭固定。在安裝橡膠密封圈的時候均勻涂抹潤滑劑，使之與管子和卡箍緊密貼合。在安裝完成后，為了進一步測試卡箍連接的耐壓程度，我們將卡箍連接管道與其它部分斷開，進行耐壓試驗，先將管道內充滿水，緩慢升壓，最終升至1.5倍設計壓力（2.4MPa）后穩壓檢查，各卡箍連接部分完好，泄壓后管箍連接處外觀良好，滿足壓力試驗要求。

在完成以上操作后，使用電動球閥控制進水，重新進行消防噴淋的試噴，在試噴過程中，原來下墜、爆開的卡箍連接處在此次試驗中保持正常，消防噴淋能夠正常使用，試噴合格。

卡箍連接技術以其簡便的操作、良好的經濟效益、日益完善的施工技術受到越來越多的用戶青睞，以其獨特的構造被廣泛的應用于消防系統、自來水管道系統、石油化工管道系統和水處理工程等。隨著卡箍連接方式在生產生活中越來越廣泛的應用，也逐漸暴露出了一些問題，比如槽溝位置的鍍鋅層時間長了會脫落，露出的鋼管易發生腐蝕，不適用于急速升壓的管道等，這就需要我們在施工生產過程中進一步總結改進卡箍連接技術，以滿足更多用戶的需求。

1 王朝熙.溝槽式卡箍連接[J].建筑工人,2001,9

2 歐尚明.卡箍連接技術在給排水工程中的應用[J].中小企業管理與科技,2009,16

3 CJ/T156-2001《溝槽式管接頭》

4 SH 3533-2003《石油化工給水排水管道工程施工及驗收規范》

TE682

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1672-9323（2014）02-0074-02

2014-02-18）