四種常用管螺紋綜述

王振勇

(深圳市飛托克實業有限公司，廣東 深圳 518109)

1 管螺紋標準

管螺紋作為管道聯接的一種形式，廣泛地應用于輸送液體、氣體的中小尺寸管路的聯結與密封。管螺紋種類繁多，應用廣泛。我國常用的標準有 4個：GB/T7306.1—2000《55°密封管螺紋 第 l部分：圓柱內螺紋與圓錐外螺紋》、GB/T7306.2—2000《55°密封管螺紋 第 2部分：圓錐內螺紋與圓錐外螺紋》、GB/T7307—2001《55°非密封 管螺紋 》和 GB/T12716—2002《60°密封管螺紋》。

55°密封管螺紋屬惠氏螺紋，在歐洲和英聯邦國家影響較大。在水、煤氣等管道行業占壟斷地位。1952年被納入國際標準(ISO 7)行列。55°非密封管螺紋也屬于惠氏螺紋，該螺紋也被納入了國際標準(ISO 228-1)的行列。60°密封管螺紋屬于布氏螺紋，它不僅應用于壓力較低的水、煤氣管道，也應用于高溫、高壓系統。4種國標管螺紋標準與 ISO和美國標準的關系見表 1。

2 密封原理

(1)無論是 55°密封管螺紋還是 60°密封管螺紋(干密封管螺紋除外)，旋合時都要在螺紋密封副內填充介質，一般是用聚四氟乙烯密封帶纏敷外螺紋，根據聚四氟乙烯密封帶厚度不同，纏縛的圈數從 4到 10圈不等。當牙頂和牙底間隙配合時，隨著管螺紋的旋緊。內外螺紋牙側面相互擠壓，首先消除壓側面間的間隙，進而隨著旋緊力的增加，牙頂逐漸變尖，牙底逐漸變鈍，牙頂與牙底間的間隙逐漸消除，達到阻漏目的。當牙頂和牙底過渡或過盈配合時，牙頂和牙底首先互相擠壓，牙頂逐漸變鈍，牙底逐漸變尖，進而牙側面接觸E并逐漸消除間隙。從而實現管螺紋的密封功能。第二種情況，由于牙頂和牙底首先接觸，對于奧氏體不銹鋼等容易咬合的材料是非常不利的，非常容易導致螺紋的咬死，這主要是因為接觸首先發生在牙頂牙底處，接觸面積小，接觸應力大，加上牙頂牙底加工時難以保證光滑，所以容易發生螺紋咬死現象。

表1 國標管螺紋標準與ISO和美國標準關系

(2)55°非密封管螺紋本身沒有密封功能，螺紋只起聯結作用，因此需要采用密封墊作端面密封，端面密封有兩種形式，一種是在陽螺紋的端面采用平墊，一種是在陰螺紋的端面采用組合墊片(彈性墊燒結在金屬圈的內側)的形式。無論那種密封都不可以應用在高壓場所。兩種密封形式見圖 1。

圖1 55°非密封管螺紋密封形式

3 加工制造

管螺紋加工多采用車削、銑削和滾壓的方式加工，而應用在普通螺紋上的絲錐和板牙加工螺紋的方法較少應用，這主要是因為絲錐和板牙加工出來的螺紋牙面粗糙，毛刺較多，難以滿足管螺紋在苛刻場合應用的需要。車削、銑削加工管螺紋是采用切除材料的方法加工而來，滾壓加工管螺紋是采用使材料發生塑性變形的方法加工得到，相對于車削、銑削加工管螺紋的方法具有以下特點：

(1)生產效率高;

(2)螺紋表面粗糙度小;

(3)材料纖維連續，表面產生了冷作硬化層，強度和耐磨性有較大提高;

(4)不切除切屑，材料利用率高。

其中表面粗糙度小，表面產生冷作硬化層對奧氏體不銹鋼等無法通過熱處理來提高硬度的材料特別重要，管螺紋表面的硬化層和小的表面粗糙度對抗咬合非常有利。因此越來越多的廠家選擇滾壓的方法加工管螺紋。

4 檢驗

中國企業管螺紋普遍采用綜合測量的檢驗方式，目前我國只制定了 55°管螺紋量規標準 GB/T 10922—2000 《55°密封管螺紋量規》、JB/T10031—1999《用螺紋密封的管螺紋量規》和 GB 10922—1989《非螺紋密封管螺紋量規》，而 60°密封管螺紋并無相應的量規標準，量規的制造和檢驗依據 ASME B1.20.1—1983(1992)《密封管螺紋》中量規的規定。螺紋塞規和螺紋環規的檢定依據 JJG 888—1995《圓柱螺紋量規檢定規程》。螺紋量規傳遞系統見圖 2。

圖2 螺紋量規傳遞系統

管螺紋的檢驗的工作塞規和工作環規都是削平牙頂和牙底的量規，可以綜合檢驗管螺紋的作用中徑，但并不能檢測管螺紋的大徑和小徑，對于陽螺紋工件的大徑可采用直接測量的方法測量，對于陰螺紋工件的小徑可采用光滑塞規檢測。而對于陽螺紋工件的小徑和陰螺紋工件的大徑無法直接測量，容易被一般公司忽略，導致工件的陽螺紋小徑和陰螺紋大徑不合格而被拒收。工件的陽螺紋小徑和陰螺紋大徑不合格會導致密封管螺紋密封副無法密封，非密封管螺紋采用全牙型時會出現陽螺紋工件旋合不進陰螺紋工件的情況。有兩種間接的方法可以用來監測陽螺紋工件的小徑和陰螺紋工件的大徑是否超差，其一是監控加工螺紋的刀具或滾壓輪，檢驗刀具或滾壓輪是否磨損，從而判斷工件陽螺紋的小徑和陰螺紋的大徑是否超差，其二是制作專用的檢驗螺紋規，這種螺紋規可以放寬除陽螺紋的大徑和陰螺紋的小徑之外參數的公差，來減小制作成本，一般選擇陽螺紋的大徑和陰螺紋的小徑公差合理的工件作檢驗螺紋規。

5 旋緊扭矩

我們國家和國際標準化組織并沒有專門的標準規定管螺紋的旋緊扭矩，加上各個公司制造的管螺紋質量參差不齊，管螺紋的旋緊扭矩都是憑安裝工人自己把握，一般是直到旋不動為止，值得一提的是過大的安裝扭矩對于容易咬合材料的管螺紋安裝是非常不利的。美國標準 UL842—2007《可燃流體用閥門》規定了 60°密封管螺紋的扭矩，經測試該扭矩值對 55°密封管螺紋也是合適的，具體值見表 2。

綜上，管螺紋是比普通螺紋要求更高的螺紋，它需要在加工、檢驗以及安裝方面采取嚴格的控制，目前國內企業制作的管螺紋與國外還存在相當的差距，國外管螺紋的各個參數都比標準上要求的更為嚴格，他們不僅滿足標準而且還高于標準，這需要國內企業根據自己企業的情況，在管螺紋的加工、檢測上采取更為嚴格的制造、檢驗體系。

表2 60°密封管螺紋扭矩值

[1] 吳宗澤.機械設計師手冊[Z].2002.

[2] 王先逵.機械加工工藝手冊(單行本)螺紋加工[Z].2008.

[3] GB/T7306.1— 2000，55°密封管螺紋 第 1部分：圓柱內螺紋與圓錐外螺紋[S].

[4] GB/T7306.2— 2000，55°密封管螺紋 第 2部分：圓錐內螺紋與圓錐外螺紋[S].

[5] GB/T7307— 2001，55°非密封管螺紋[S].

[6] GB/T12716— 2002，60°密封管螺紋[S].

[7] GB/T 10922— 2000，《55°密封管螺紋量規[S].

[8] JB/T10031—1999，用螺紋密封的管螺紋量規[S].

[9] GB 10922—1989，非螺紋密封管螺紋量規[S].

[10] 60°錐管螺紋國標工作組.60°管螺紋質檢和試驗驗證[S].1992.

[11] UL842—2007，可燃流體用閥門[S].