聚四氟乙烯軟管組件的安裝使用故障淺析

王婧 邵 茵

上海市塑料研究所有限公司 K裝駐上海地區第三J事代表室(上海 201702)

聚四氟乙烯軟管組件(以下簡稱“軟管組件”)作為傳輸氣液介質的柔性管路，已被廣泛應用于航空、汽車領域中各類液壓、氣動、燃(滑)油、動力等系統。軟管組件具有耐高低溫、耐腐蝕、抗老化、抗靜電、質量輕、流阻小、吸收振動和使用壽命長等特點，但其組件對安裝、使用、維護的要求非常嚴格。如不能掌握正確的安裝、使用、維護方法，可能導致軟管組件的使用壽命下降，甚至發生嚴重故障。

本研究意在幫助使用單位和人員加強對軟管組件的結構、加工制造、布局走向及安裝、使用、維護等方面的了解，有效地指導現場故障排除。

1 軟管組件的結構組成

軟管組件由聚四氟乙烯內管、不銹鋼絲(或纖維)增強層、金屬連接件組成，按需可加裝防火套或防磨護套。其結構示意如圖1所示。

圖1 軟管組件結構示意圖(加裝防磨護套)

聚四氟乙烯內管主要由聚四氟乙烯樹脂推壓燒結成型，內壁附著導電層，既可以傳輸具有一定壓力、溫度的氣液介質，又可以傳導因流體高速流動產生的摩擦靜電，有效防止管體被靜電擊穿。

聚四氟乙烯內管本身并不能承受高壓，須經不銹鋼絲增強后才能承受相應的壓力。不銹鋼絲增強形式主要有兩種：一是編織增強，二是纏繞加編織增強，其主要作用是確保管體能夠承受規定的壓力。

金屬連接件起到與機上設備相連接的作用，主要包括螺母、接頭、套筒。

2 軟管組件安裝原則

軟管組件安裝正確與否，將直接影響軟管組件的使用壽命，甚至會帶來嚴重的安全隱患。因此，在軟管組件安裝過程中，須注意按照以下原則進行：在滿足軟管最小直線段、最小彎曲半徑要求的前提下，軟管應安裝在同一平面內，不得讓軟管受扭。

2.1 最小彎曲半徑及平直段長度

安裝時，盡量保證軟管組件的彎曲半徑R不小于相關技術文件的規定值；如有安裝狀態不符合彎曲半徑要求的情況，可以通過規定的相應試驗驗證來證明其能滿足使用要求。同時，靠近接頭部分的管體必須保持一定的直線長度(平直段A，L)。參照SAE J1273-2014《液壓軟管總成推薦操作》中第5.21條，一般情況下，平直段A值不得小于5 mm，如圖2所示。

圖2 安裝原則：最小彎曲半徑及平直段長度

使用恰當的過渡接頭或采用帶彎接頭的軟管組件，能夠避免或減小軟管過度彎曲或彎折。過度的彎曲可能造成軟管折癟甚至阻流，對軟管和接頭產生額外應力，導致軟管的壽命降低，如圖3所示。

圖3 安裝原則：最小彎曲半徑

2.2 軟管扭曲

安裝時，應盡量避免連接的軟管組件發生扭曲，如圖4所示。軟管組件處于扭曲狀態時，會在扭曲部位產生應力，縮短軟管的使用壽命或引發軟管故障。

2.3 軟管扭轉

如果軟管組件兩端都是有角度的端接頭，當兩端接頭的相互位置不恰當時，軟管易發生扭轉。當對接機件接頭角度與軟管組件安裝彎曲角度不一致時，軟管組件也將發生扭轉，需特別注意。如果安裝的軟管管體已經發生扭轉，工作壓力將產生一個使管體恢復原始狀態的力，這一作用力能夠使端接頭螺母松動或者引起增強層松散(與內管剝離)，導致軟管在最大應力點處損壞。

為避免軟管安裝時發生扭轉，可在接頭六角與機件對接處分別劃線或在軟管上作一標志線，一旦發現扭轉，立即松開端接頭的螺母，擺正軟管后重新緊固螺母，如圖5所示。

圖4 安裝原則：避免扭曲

需要特別注意的是，類似于起落架收放軟管等運動范圍大的軟管組件，需確認收放前后的軟管組件狀態，避免安裝不合理導致出現起落架放下時軟管組件狀態完好、起落架收起后軟管組件發生扭轉的現象。

2.4 軟管長度裕度

軟管組件在承受壓力和溫度變化時長度會發生一定的變化，相對于原長度，其變化可達到±2%。因此，應適當保持一定的長度裕度，允許軟管伸長或縮短。當軟管組件中間用管夾進行固定時，管夾兩端的部分也應具有一定的長度裕度，如圖6所示。

圖5 安裝原則：避免扭轉

圖6 安裝原則：長度裕度

2.5 摩擦

軟管組件在同一部位長期摩擦，將導致護套磨損甚至鋼絲磨損，從而發生斷絲現象，繼續使用將使軟管組件發生故障。軟管組件排布時，須注意防止與尖銳物體、硬質器件、運動部件或其他軟管組件發生摩擦(見圖7)。使用軟管管夾、在軟管外部包覆防磨護套可有效防止磨損。

圖7 安裝原則：避免摩擦

2.6 振動和動態彎曲

軟管組件需承受振動或進行彎曲運動時，須適當增加軟管組件的長度。軟管組件過短，在振動或彎曲運動過程中，可能造成局部承受額外應力或過度彎曲，如圖8所示。

2.7 采用合適的過渡接頭

滿足系統連接或改變軟管安裝角度、安裝走向以及連接尺寸時，常采用過渡接頭。適當的過渡接頭(如圖9所示)可以改善軟管彎曲程度并提高軟管排布的規整性。

圖8 安裝原則：振動和動態彎曲

圖9 安裝狀態：采用過渡接頭

3 安裝故障分析及其措施

不合理地安裝使用軟管組件，會導致軟管組件故障的發生，嚴重時會危及系統安全。目前發生的因安裝、使用、維護不當導致的故障中，常見類型為安裝扭轉、管體折癟、螺母裂紋等。

3.1 安裝扭轉

某型軟管組件在彎接頭套筒根部發生泄漏故障。經現場查看，軟管組件管體發生了扭轉。該故障情況為：(1)聚四氟乙烯內管也隨之發生扭轉，原有組織結構遭到破壞，易在某一點形成應力集中，產生縱向疲勞裂紋，進而導致軟管組件發生故障。(2)聚四氟乙烯內管與鋼絲增強層之間出現間隙，該部位的鋼絲增強層不能緊密貼合在內管外表面，使承壓能力降低。在長期的高壓(21 MPa)環境下工作時，該部位不足以承受這么高的壓力，易導致該處內管破裂，發生泄漏。

操作人員未能嚴格按照安裝步驟和要求進行軟管組件安裝是導致該類故障的主要原因。在安裝軟管組件過程中，應在軟管組件接頭六角或方枕處與機件接口上沿著軟管組件的走勢在近軟管中心線位置用記號筆和直尺畫2段直線，以觀察軟管組件是否發生扭轉。一旦發現扭轉，松開端接頭的螺母，擺正軟管組件后重新緊固螺母。

3.2 管體折癟

某型軟管組件發生管體泄漏故障。現場檢查發現，該型軟管組件的安裝彎曲半徑過小，且在管體泄漏處發生嚴重的折癟。解剖后可見漏油處內管在距套筒約8 mm處彎曲內側有明顯折痕，折痕外側約有3 mm長的縱向穿透性裂紋。根據現場安裝狀態及解剖分析可知，該型軟管組件的安裝彎曲半徑過小，產生折癟，使軟管組件近套筒處無法承受額外的彎曲應力及液壓壓力作用，致使管件損壞產生泄漏。

因此，軟管組件安裝時應特別注意其最小彎曲半徑值。如果安裝彎曲半徑值小于規定的彎曲半徑最小值，應反饋給設計和制造單位，并可通過縮短軟管組件長度、增加過渡彎接頭或直接更換為彎接頭軟管組件等方式解決。

3.3 螺母裂紋

某型軟管組件在拆裝過程中發現收緊螺母裂紋故障。經分析，該軟管組件經過多次拆裝，而安裝人員在拆裝過程中未使用定力扳手，以超出標準要求的扭力值安裝軟管組件，造成收緊螺母收緊部位產生裂紋。

在軟管組件裝卸過程中，正確使用力矩扳手和適宜的扭力值尤為重要。如軟管組件安裝空間允許，應按HB 4-48—2002《擴口式收緊螺母組合技術要求》規定的擰緊力矩，配合力矩扳手進行安裝。同時，在拆裝過程中應盡量使用2把扳手對軟管組件進行固定，防止管體出現扭曲、折癟、彎折的情況。一旦出現上述情況，應立即更換新產品。

4 結語

據統計，軟管組件使用過程中暴露出的質量問題中，因安裝、使用、維護不當導致的故障數量約占故障總數的40%。根據軟管組件的產品特點制定安裝、使用、維護要求，并按要求操作，可有效地保證軟管組件的正常使用。