管道螺紋連接的咬死現(xiàn)象及原因分析

李雙燕

1上海交通大學機械與動力工程學院，上海，200233

2上海核工程研究設(shè)計院，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上海交通大學機械與動力工程學院，上海，200233

2上海核工程研究設(shè)計院，上海，200233

本文根據(jù)依托項目的經(jīng)驗反饋，針對核電站現(xiàn)場安裝的工藝管道的螺紋連接發(fā)生咬死現(xiàn)象，對產(chǎn)生咬死問題的原因進行分析，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、放氣和試驗接管，設(shè)計時一般采用管道與管帽（或堵頭）螺紋連接，當系統(tǒng)調(diào)試或各類試驗階段，打開管帽，進行系統(tǒng)地放氣或疏水，滿足系統(tǒng)功能要求。

2 現(xiàn)狀

目前根據(jù)依托項目的現(xiàn)場反饋，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)計文件未作說明，海陽一期項目指定Grafoil GTS品牌作為密封劑，兼有一定潤滑功能，防止安裝擰緊時發(fā)生咬死，但水壓試驗時，螺紋連接處發(fā)生泄漏，整體密封效果差，三門現(xiàn)場反饋采取的補救措施是采用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。同時規(guī)范規(guī)定密封劑或潤滑劑不能對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劑和密封材料等。

3 原因分析

碳鋼管道螺紋連接時，因為材料硬度較大，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，會在金屬表面產(chǎn)生氧化層來防止進一步的、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）當不銹鋼螺紋連接拆卸時，螺紋牙間的相互運動所產(chǎn)生的壓力和摩擦力會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，進而發(fā)生粘著現(xiàn)象，螺紋連接將完全鎖死，無法拆卸。

（3）不銹鋼螺紋連接咬死的外部原因為：壓紋粗糙或者有異物粘連，如果金屬削夾在牙文間，常會導(dǎo)致鎖死；用力太過或者擰緊過快；施力方向角度錯誤，擰緊時未沿軸線旋合。

4 解決措施及預(yù)防

4.1 潤滑

潤滑是控制咬死問題的最有效措施之一，潤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 美國國家標準錐管螺紋基本結(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，參見圖1和表1。

圖2 美國國家標準關(guān)于NPT錐管螺紋的內(nèi)、外螺紋的削平高度極限值

表1 美國國家標準NPT錐管螺紋基本尺寸規(guī)格

5 結(jié)論

額外摩擦力、裝配過程中產(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)致螺紋磨損會增加咬死的風險。因此可以從幾個方面進行改進：

（1）對螺紋精度、表面質(zhì)量進行嚴格檢查，用標準的量規(guī)、塞規(guī)嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量，剔除不合格產(chǎn)品；

（2）選取合適的涂敷材料對連接螺紋進行涂敷，或采用適當?shù)臐櫥瑒┟芊鈩瑴p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，避免速度過快，造成螺紋密封面的損傷等；

（4）安裝時保證相互配合零件的對中，防止偏心安裝。

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

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

[3]ASME鍋爐與壓力容器委員會核動力分委員會.ASME第Ⅲ卷 核設(shè)施部件建造規(guī)則[S].上海:上海科學技術(shù)文獻出版社,2004.

[4]ASME鍋爐與壓力容器委員會.ASME B1.1標準英制螺紋[S].美國.美國機械工程師協(xié)會,2003.

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

[6]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50235工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].中國.中國建設(shè)標準化協(xié)會化工分會,2010.

李雙燕/1980年生/女/上海人/本科/工程師/研究方向為核電站工藝布置