軌道交通空氣管路系統管接頭泄漏分析

錢科婭

（廣州電力機車有限公司，廣東 廣州510850）

0 引言

在城市軌道交通空氣管路系統中，管接頭作為空氣管路的聯接件，其性能不達標會直接引起制動系統的泄漏，影響車輛正常運行，在機車上如果發生管接頭松脫現象，將導致管路大量排風以致列車發生機破；對于穿梭在城市間承載著眾多市民的地鐵交通系統，泄漏嚴重將導致制動性能失效，甚至引發安全事故。管接頭在空氣管路系統中的重要性無可厚非，基于此，本文主要從空氣管路系統中常用管接頭的結構形式、安裝工藝及密封性能著手，逐步探究在空氣管路系統中管接頭泄漏的原因以及防治措施。

1 常用管接頭結構形式

1．1 焊接式管接頭

焊接式管接頭（圖1）適用于以氣、油、水為介質的管路系統，與管道焊接后，具有結構簡單、連接牢靠、耐高壓、密封性能好等特點，對配用鋼管的規格要求比較靈活，因而在空氣管路系統與液壓系統中被廣泛應用。

圖1 焊接式管接頭

1．2 卡套式管接頭

1．2．1 結構形式

卡套式管接頭（圖2）由外套螺母、卡套、襯套、接頭體組成，它是剛性密封，其密封原理是：卡套在受控壓力下逐漸切入鋼管，當A、B刃口切入到設計深度時，止動邊C限制了刃口過量切入，確保不會因為切入過深而破壞鋼管；螺母擰緊后，預緊力通過外套螺母傳遞至卡套上。

圖2 卡套式管接頭結構

如圖3所示，卡套E點與接頭體內錐面緊密接觸，F段形成彈性隆起，由此產生的彈性效應可避免金屬接觸密封產生的應力松弛現象。

圖3 卡套式管接頭接觸點

1．2．2 安裝工藝

卡套式管接頭使用專門的卡套預裝機進行預裝，目的是使卡套與鋼管緊密結合。卡套預裝機效率高，操作方便，在城市軌道交通上廣泛應用。壓裝前要注意卡套的方向，選到對應的模具，在預裝體內錐孔表面涂少許潤滑油，可以有效延長模具的使用壽命。在壓裝過程中，必須保證管子端部與預裝體內錐孔底部相貼，達到工藝文件規定的壓力值后停止壓裝，維持壓力數秒后松開油壓開關卸壓，如圖4所示。

圖4 卡套式管接頭預裝

1．3 橡膠密封式管接頭

1．3．1 結構形式

橡膠密封式管接頭又叫FBO管接頭，由外套螺母、開口彈性卡環、平墊圈、橡膠密封環和接頭體組成，如圖5所示。其密封原理是：FBO管接頭是彈性密封，接頭擰緊后，外套螺母推動卡環、平墊圈，壓縮橡膠密封環，使密封環產生變形，與接頭體內表面、鋼管外表面緊密接觸，從而保證密封。安裝時，管子插入管接頭后，外套螺母在接頭體上順時針轉動，彈性卡環由于外套螺母的擠壓，產生一個軸向力和一個徑向力，軸向力使彈性卡環帶動平墊圈擠壓橡膠環，填充接頭體與管子的間隙，產生密封作用；徑向力使帶缺口的彈性卡環收口，進而夾緊管子。

圖5 FBO管接頭組成部件

1．3．2 安裝工藝

在進行安裝時，必須按照圖6所示序號1～5的順序依次安裝，每一個零件都不能裝反，零件之間順序不能弄錯，擰緊時要用開口扳手打住接頭體中部保持不動，再用開口扳手逐漸擰緊兩邊的外套螺母，切勿用開口扳手分別打住兩邊外套螺母互相擰緊，如圖7所示。

圖6 FBO管接頭部件安裝順序

圖7 FBO管接頭安裝

之后用扭力扳手緊固FBO管接頭達到規定的扭力值。緊固標記直線要貫穿管子表面、外套螺母，并且粗細均勻；開口彈性卡環的開口應有間隙，不允許閉合；鋼管端部的裝配線外露在管接頭邊緣處，且兩邊基本對稱。

2 泄漏原因分析

2．1 卡套式管接頭泄漏原因

卡套式管接頭可以通過卡套預裝機或接頭體進行預裝，但是如果在進行裝壓卡套時沒有達到標準的壓力值，或者卡套螺帽在擰緊時力矩值達不到標準值，在車輛巨大風壓的沖擊下，卡套就會松動，進而導致泄漏。

卡套管接頭在反復多次使用中，如果由于拆缷時用力不當而發生卡套失圓、刃口損傷的問題，再用這樣的管接頭必定會導致密封程度不夠，進而造成泄漏。

管子材料的硬度也會影響管接頭的密封性。空氣管路系統中一般采用符合GB／T14976要求的鋼管，如果管子硬度太大，使卡套不能很好地咬入鋼管，也會使管接頭發生泄漏。

2．2 FBO管接頭泄漏原因

FBO管接頭是橡膠密封式管接頭，采用彈性密封，在連接管路時對管接頭與管子之間的同軸度要求甚高，而在組裝時該同軸度又沒有專用的工具測量，導致管子與管接頭的間隙不均，管子存在憋力，在風壓很大的情況下容易沖脫管接頭。

FBO管接頭的安裝工藝要求也很高，由于直通式橡膠管接頭中間是通孔，2根管子在對接時必須把控管子伸進接頭的長度，而很多工人在安裝時由于經驗不足或其他原因會使2根管子頂死而沒有縫隙，這樣一來，在環境溫度過高的情況下，鋼管會有熱脹現象，導致鋼管之間相互擠壓、變形，產生作用力，引起泄漏。

橡膠式管接頭由于橡膠在長時間的使用過程中容易老化變硬，如果不能完全填充接頭體與鋼管的間隙，就會失去這種密封效能，致使管接頭發生泄漏。

3 改進措施

（1）對于焊接式管接頭，密封性能主要取決于焊縫的質量，只要焊縫質量有所保證，密封性就會很好，不存在泄漏隱患，但安裝時焊接量大，焊接質量要求高。

（2）FBO管接頭由于對同軸度的要求高，通常采用在管接頭兩端加裝管卡來固定，以防沖擊及振動，也能保證管接頭與管子軸線的整齊度，在運行時防范管接頭被沖脫的危險。

（3）為了保證FBO管接頭在連接管子時管子之間不頂死，如果是直通式管接頭，要求2根管子之間的距離在2～10mm之間，在安裝工藝上可以通過在管子外部畫線的方式保證，一般保證管端到畫線的距離至少超過相應規格組裝好后的直通式管接頭總長的一半。

（4）對于卡套式管接頭，由于現在的軌道交通對其都采用卡套預裝機進行預裝，按標準正確操作的情況下，卡套與鋼管之間的咬合有所保證，從車輛在線上運行的情況來看，FBO管接頭由于管卡松脫、安裝不當等方面的原因導致管接頭被沖脫的危險性較大，而卡套式管接頭防沖脫、防振動、抵抗外力的性能相比FBO管接頭較好，建議優先選用卡套式管接頭。

（5）在某些腐蝕性較強的場合，或者存在拉力的管路，或者當卡套式管接頭還不能滿足需要時，可以選用焊接式管接頭。

4 結語

本文通過對焊接式管接頭、卡套式管接頭及FBO管接頭的分析，找出管接頭在實際運行線路上發生泄漏的原因，并提出了防治措施，有效降低了管接頭多次發生泄漏的可能，保證了列車運行的安全性。

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