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输气站压力表安装差异分析及对策

作时间:2019-02-20  来源:  作者:
   

 摘 要:输气站在安装压力表时,发现仪表的旋入程度和朝向有所不同,即螺纹之间的配合存在差异。这种安装差异会影响仪表的连接功能和密封效果,甚至会损坏接头。为此,本文首先对输气站的压力表及其接头的螺纹规格进行归类,然后分析加工精度和螺纹类型对螺纹连接的影响。非常后基于分析结果,对输气站的压力表安装及密封方式提出了相应的建议。0Ed蓝冠压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
压力表在油气行业的应用十分广泛,能有效测量管道内流体的压力,保障管道输送的安全性和可控性。压力表的安装要求牢固且密封良好,不能存在泄漏现象,特别是对于天然气这种易燃易爆的介质。而在输气站安装压力表时发现,螺纹的旋入程度和表盘的非常终朝向是不尽相同的,这表明压力表与接头的螺纹配合是有差异的。若螺纹旋入程度低则密封不足,若使用扳手强行旋入过多则易损坏接头。对此,有必要分析压力表安装差异的原因,找到螺纹接的配合规律,结合相应的密封方式来保障压力表的安装效果。
 
1 压力表安装差异
输气站在安装压力表时,为保护管道焊接式接头,常附加二阀组或转换接头来连接压力表。而压力表的安装程度并不完全一致,无论是旋入到接头的圈数还是表盘的非常终朝向都有所差异。将同一块压力表分别与二阀组、转换接头进行手动连接,拧紧后的效果如图1所示。
压力表与不同附件的连接情况
从图1中可以看出,压力表与不同接头连接时,旋入程度和朝向是有明显差别的。压力表与接头是通过螺纹旋合连接的,即螺纹之间的配合有差异,这种差异可能来自螺纹的加工精度或螺纹标准的差异。
压力表及接头的螺纹规格
对输气站压力表及其接头的螺纹规格进行统计,常用的螺纹规格如表1所示。
 
2 管螺纹的分类
输气站使用的螺纹类型有英制、美制和公制3种,这是按螺纹标准进行的分类。英制管螺纹为牙型角55°惠氏螺纹;美制管螺纹为60°布氏螺纹;公制管螺纹为60°的米制螺纹,但仅在少数国家使用,应用上有所限制。管螺纹的分类及代号,如表2所示。
管螺纹按螺纹标准分类
管螺纹的主要功能是连接和密封。根据密封性可将管螺纹分为非密封管螺纹、一般密封管螺纹和干密封管螺纹。非密封管螺纹不具备密封性,一般为圆柱管螺纹,这种螺纹连接时要在结合面加入垫片,通过压紧垫片形成密封。密封管螺纹一般为锥管螺纹,通过锥形结构和吻合的螺纹牙形来密封。干密封管螺纹不需要借助任何填料就能完全密封,而一般密封管螺纹需要在螺纹副内缠绕生料带来保证密封效果。
 
3 管螺纹的连接
3.1 加工精度对螺纹连接的影响
管螺纹的加工多采用车削、铣削和滚压方式,车削和铣削是采用切除材料的方法加工,滚压是采用使材料塑性变形的方法加工,生产效率更高且表面粗糙度更小。加工方式和加工过程控制的不同,可能会对螺纹的精度产生影响。将同一块压力表与三个同一规格类型的二阀组进行连接,手动拧紧后的效果如图2所示。
 压力表与同一规格的二阀组连接情况
从图2中可以看出,压力表与同一规格的二阀组连接时,旋入程度是基本相同的,但是表盘的非常终朝向不同。这表明:加工精度对螺纹配合的影响有限的,主要体现在表盘的非常终朝向上,而不会导致在旋入程度上有很大差异。
 
3.2 螺纹类型对螺纹连接的影响
管螺纹的配合形式有“锥/锥”配合、“柱/锥”配合和“柱/柱”配合。前两种配合形式的螺纹在旋入过程中会越拧越紧,在螺纹副形成有效的密封面。而“柱/柱”配合形式可以使螺纹旋进到底,在螺纹副处没有密封点。需要指出的是,对于14牙系列的英制管螺纹和美制管螺纹,管径是相近的,能够勉强破坏性连接,即不同类型的螺纹可以混合使用,而这种情况在现场操作中经常出现。
 
由表1可知,常用的螺纹类型为NPT系列螺纹和G系列螺纹,M系列螺纹主要用于锅炉水管等低压管道上。工艺管道上的压力表型号主要为Y-100,这种尺寸压力表及接头的螺纹规格为G1/2"和1/2NPT。查阅管螺纹标准尺寸,G1/2"螺纹和1/2NPT螺纹在尺寸如表3所示。
螺纹标准尺寸
从表3中可以看出,G1/2"螺纹和1/2NPT螺纹在尺寸上相差很小。通过对不同螺纹进行连接对比,来分析螺纹的配合差异。为便于分析,选取两组二阀组作为研究对象,因为二阀组本体上标明了螺纹的类型及尺寸,且兼具内螺纹和外螺纹,可重复试验。螺纹连接组合分为:
①G内螺纹+G外螺纹;
②NPT内螺纹+NPT外螺纹;
③G内螺纹+NPT外螺纹;
④NPT内螺纹+G外螺纹。
分别进行连接后,螺纹之间的配合情况如图3所示。
螺纹之间的连接效果
从图3中可以看出:
(1)两个G螺纹(G系列螺纹简称,下同)连接,螺纹可以旋入至底,配合度很高,但旋入过程并非越拧越紧,螺纹副不具备密封功能,需要在结合面加入垫片来密封。
(2)两个NPT螺纹(NPT系列螺纹简称,下同)连接,旋入程度较高,且旋入过程越拧越紧,螺纹副具有一定的密封性,配合生料带能有效密封。
(3)G内螺纹与NPT外螺纹连接,旋入程度也较高。由表3可知,G螺纹的小径和中径都要略大于NPT螺纹,仅大径比NPT螺纹小,即G螺纹要略大于NPT螺纹,使得NPT螺纹也能旋入到很深的程度。
(4)相比于其他组合,G外螺纹旋入到NPT内
螺纹的圈数要低的多,配合度较差。
 
上述分析表明:螺纹类型差异对螺纹配合的影响是较大的,在旋入程度上有明显差异。对于G螺纹的压力表,尽量选用G螺纹的接头,保证螺纹的连接功能与密封效果。对于NPT螺纹的压力表,接头类型的适应性相对广一些,一般来说都能有较好的旋入程度。但是较好的旋入程度并不意味着较高的密封性,为此还要对密封性进行分析。
 
4 压力表的密封方式
输气站压力表安装的密封性对生产安全至关重要,而螺纹之间的配合程度对密封效果有较大影响。同类螺纹进行连接,配合度较高,有利于密封。不同类的螺纹连接,配合程度是有差异的,而且由于牙型角不同,旋紧时会将螺纹齿挤压变形,使得原本的面密封变成线密封,如图4所示。
螺纹密封点从面密封变为线密封
图4 螺纹密封点从面密封变为线密封
 
当密封性下降时,现场一般会将压力表拧更紧,相比于同类螺纹的锥形受力面,不同类型的螺纹连接时的受力点为圆线,导致外螺纹受力集中且不均匀,受力过大易损坏螺纹,例如转换接头的内螺纹端常出现裂缝。
 
输气站安装压力表时,常用的两种密封方法是缠绕生料带和添加垫片。一般情况下,对于锥形螺纹的压力表采用缠绕生料带的方式在螺纹副形成密封,对于柱形螺纹的压力表采用添加垫片的方式在结合面处形成密封。
 
缠绕生料带时要注意缠绕方向,应与压力表的旋入方向相反,且在缠绕过程中要拉紧生料带,让生料带紧密贴在螺纹上。随着螺纹旋紧,生料带能充分均匀地填充在螺纹齿与螺纹齿之间,从而起到的密封效果。生料带的缠绕以旋紧、不漏为准,根据生料带厚度的不同,缠绕圈数在4~10圈不等。垫片密封是将垫片置于结合面处挤压至变形,使垫片两面均能与结合面完全贴合,从而形成密封。对于“柱/柱”配合的螺纹连接,使用垫片能有较好的密封效果。若是“柱/锥”配合方式,螺纹的配合度可能存在差异,螺纹不能旋入很深的程度,不能有效挤压垫片,从而导致垫片与结合面之间存在空隙,起不到良好的密封效果。对于此类情况,建议同时使用缠绕生料带和添加垫片的方式,来保障压力表安装的密封效果。
 
5 结论与建议
压力表安装差异主要由螺纹类型不同所致,同类螺纹连接有较好的配合度和密封性,不同类型的螺纹连接在配合度上有差异且不利于密封。加工精度对螺纹配合影响较小,主要体现在表盘的非常终朝向上,对配合度和密封性的影响很小。
 
锥形螺纹采用缠绕生料带的方式密封,柱形螺纹采用添加垫片的方式密封。“柱/锥”螺纹配合时建议同时采用缠绕生料带和添加垫片的方式来加强密封。
 
压力表及其接头的螺纹类型,应当在仪表台账中备注清楚,安装压力表时尽量使用同类螺纹的接头,减少不必要的安装问题。
 
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