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輸氣站壓力表安裝差異分析及對策

作時間:2019-02-20  來源:  作者:
   

 摘 要:輸氣站在安裝壓力表時,發現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。這種安裝差異會影響儀表的連接功能和密封效果,甚至會損壞接頭。為此,本文首先對輸氣站的壓力表及其接頭的螺紋規格進行歸類,然后分析加工精度和螺紋類型對螺紋連接的影響。非常后基于分析結果,對輸氣站的壓力表安裝及密封方式提出了相應的建議。JdU壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
壓力表在油氣行業的應用十分廣泛,能有效測量管道內流體的壓力,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,不能存在泄漏現象,特別是對于天然氣這種易燃易爆的介質。而在輸氣站安裝壓力表時發現,螺紋的旋入程度和表盤的非常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,若使用扳手強行旋入過多則易損壞接頭。對此,有必要分析壓力表安裝差異的原因,找到螺紋接的配合規律,結合相應的密封方式來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,為保護管道焊接式接頭,常附加二閥組或轉換接頭來連接壓力表。而壓力表的安裝程度并不完全一致,無論是旋入到接頭的圈數還是表盤的非常終朝向都有所差異。將同一塊壓力表分別與二閥組、轉換接頭進行手動連接,擰緊后的效果如圖1所示。
壓力表與不同附件的連接情況
從圖1中可以看出,壓力表與不同接頭連接時,旋入程度和朝向是有明顯差別的。壓力表與接頭是通過螺紋旋合連接的,即螺紋之間的配合有差異,這種差異可能來自螺紋的加工精度或螺紋標準的差異。
壓力表及接頭的螺紋規格
對輸氣站壓力表及其接頭的螺紋規格進行統計,常用的螺紋規格如表1所示。
 
2 管螺紋的分類
輸氣站使用的螺紋類型有英制、美制和公制3種,這是按螺紋標準進行的分類。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,但僅在少數國家使用,應用上有所限制。管螺紋的分類及代號,如表2所示。
管螺紋按螺紋標準分類
管螺紋的主要功能是連接和密封。根據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,這種螺紋連接時要在結合面加入墊片,通過壓緊墊片形成密封。密封管螺紋一般為錐管螺紋,通過錐形結構和吻合的螺紋牙形來密封。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纏繞生料帶來保證密封效果。
 
3 管螺紋的連接
3.1 加工精度對螺紋連接的影響
管螺紋的加工多采用車削、銑削和滾壓方式,車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,生產效率更高且表面粗糙度更小。加工方式和加工過程控制的不同,可能會對螺紋的精度產生影響。將同一塊壓力表與三個同一規格類型的二閥組進行連接,手動擰緊后的效果如圖2所示。
 壓力表與同一規格的二閥組連接情況
從圖2中可以看出,壓力表與同一規格的二閥組連接時,旋入程度是基本相同的,但是表盤的非常終朝向不同。這表明:加工精度對螺紋配合的影響有限的,主要體現在表盤的非常終朝向上,而不會導致在旋入程度上有很大差異。
 
3.2 螺紋類型對螺紋連接的影響
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程中會越擰越緊,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到底,在螺紋副處沒有密封點。需要指出的是,對于14牙系列的英制管螺紋和美制管螺紋,管徑是相近的,能夠勉強破壞性連接,即不同類型的螺紋可以混合使用,而這種情況在現場操作中經常出現。
 
由表1可知,常用的螺紋類型為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主要為Y-100,這種尺寸壓力表及接頭的螺紋規格為G1/2"和1/2NPT。查閱管螺紋標準尺寸,G1/2"螺紋和1/2NPT螺紋在尺寸如表3所示。
螺紋標準尺寸
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。通過對不同螺紋進行連接對比,來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象,因為二閥組本體上標明了螺紋的類型及尺寸,且兼具內螺紋和外螺紋,可重復試驗。螺紋連接組合分為:
①G內螺紋+G外螺紋;
②NPT內螺紋+NPT外螺紋;
③G內螺紋+NPT外螺紋;
④NPT內螺紋+G外螺紋。
分別進行連接后,螺紋之間的配合情況如圖3所示。
螺紋之間的連接效果
從圖3中可以看出:
(1)兩個G螺紋(G系列螺紋簡稱,下同)連接,螺紋可以旋入至底,配合度很高,但旋入過程并非越擰越緊,螺紋副不具備密封功能,需要在結合面加入墊片來密封。
(2)兩個NPT螺紋(NPT系列螺紋簡稱,下同)連接,旋入程度較高,且旋入過程越擰越緊,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
螺紋的圈數要低的多,配合度較差。
 
上述分析表明:螺紋類型差異對螺紋配合的影響是較大的,在旋入程度上有明顯差異。對于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。對于NPT螺紋的壓力表,接頭類型的適應性相對廣一些,一般來說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,為此還要對密封性進行分析。
 
4 壓力表的密封方式
輸氣站壓力表安裝的密封性對生產安全至關重要,而螺紋之間的配合程度對密封效果有較大影響。同類螺紋進行連接,配合度較高,有利于密封。不同類的螺紋連接,配合程度是有差異的,而且由于牙型角不同,旋緊時會將螺紋齒擠壓變形,使得原本的面密封變成線密封,如圖4所示。
螺紋密封點從面密封變為線密封
圖4 螺紋密封點從面密封變為線密封
 
當密封性下降時,現場一般會將壓力表擰更緊,相比于同類螺紋的錐形受力面,不同類型的螺紋連接時的受力點為圓線,導致外螺紋受力集中且不均勻,受力過大易損壞螺紋,例如轉換接頭的內螺紋端常出現裂縫。
 
輸氣站安裝壓力表時,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,對于柱形螺紋的壓力表采用添加墊片的方式在結合面處形成密封。
 
纏繞生料帶時要注意纏繞方向,應與壓力表的旋入方向相反,且在纏繞過程中要拉緊生料帶,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,根據生料帶厚度的不同,纏繞圈數在4~10圈不等。墊片密封是將墊片置于結合面處擠壓至變形,使墊片兩面均能與結合面完全貼合,從而形成密封。對于“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,從而導致墊片與結合面之間存在空隙,起不到良好的密封效果。對于此類情況,建議同時使用纏繞生料帶和添加墊片的方式,來保障壓力表安裝的密封效果。
 
5 結論與建議
壓力表安裝差異主要由螺紋類型不同所致,同類螺紋連接有較好的配合度和密封性,不同類型的螺紋連接在配合度上有差異且不利于密封。加工精度對螺紋配合影響較小,主要體現在表盤的非常終朝向上,對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”螺紋配合時建議同時采用纏繞生料帶和添加墊片的方式來加強密封。
 
壓力表及其接頭的螺紋類型,應當在儀表臺賬中備注清楚,安裝壓力表時盡量使用同類螺紋的接頭,減少不必要的安裝問題。
 
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