管道螺紋連接的咬死現象及原因分析

李雙燕

1上海交通大學機械與動力工程學院，上海，200233

2上海核工程研究設計院，上海，200233

管道螺紋連接的咬死現象及原因分析

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上海核工程研究設計院，上海，200233

本文根據依托項目的經驗反饋，針對核電站現場安裝的工藝管道的螺紋連接發生咬死現象，對產生咬死問題的原因進行分析，查閱了《管螺紋通用要求》的規定，分析內、外螺紋的加工制造精度，提出應保證公差要求。并分別從螺紋制造、材料、擰緊力矩等內部和外部原因分析，給出預防和解決措施。

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，設計時一般采用管道與管帽（或堵頭）螺紋連接，當系統調試或各類試驗階段，打開管帽，進行系統地放氣或疏水，滿足系統功能要求。

2 現狀

目前根據依托項目的現場反饋，安裝公司按ASME B1.20.1（管螺紋通用要求）的1.3節規定螺紋連接需要使用密封劑，而相關設計文件未作說明，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，防止安裝擰緊時發生咬死，但水壓試驗時，螺紋連接處發生泄漏，整體密封效果差，三門現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。同時規范規定密封劑或潤滑劑不能對輸送的流體或鋼制管道材料產生不良影響；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，一般不易發生咬死現象，以下主要分析不銹鋼管道螺紋連接發生咬死的原因：

（1）不銹鋼螺紋連接之所以經常發生咬死，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生。

（2）當不銹鋼螺紋連接拆卸時，螺紋牙間的相互運動所產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生相互作用力，進而發生粘著現象，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致咬死的關鍵因素，但需要注意的是，使用潤滑劑后，扭力與預緊力的關系也將相應改變。

4.2 熱控制

配合過程中的擰緊力導致螺紋之間產生相互擠壓，破壞形成的氧化膜，導致摩擦力增大。應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致咬死現象發生。

4.4 控制螺紋質量

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。應保證螺紋加工的質量，控制內外螺紋公差，保證安裝。

圖1 美國國家標準錐管螺紋基本結構

ASME B1.20.1管螺紋通用要求的1.6節規定了削平高度極限值，參見圖1和表1。

圖2 美國國家標準關于NPT錐管螺紋的內、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格

5 結論

額外摩擦力、裝配過程中產生的熱量、螺紋加工精度不夠，是導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、表面質量進行嚴格檢查，用標準的量規、塞規嚴格控制產品質量，剔除不合格產品；

（2）選取合適的涂敷材料對連接螺紋進行涂敷，或采用適當的潤滑劑密封劑，減小螺紋旋入旋出的阻力；

（3）控制擰緊工序，規定旋入、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象分析與解決措施[J].機電工程技術,2013.

[2]王培華.管道連接中常見安裝通病的預防與控制[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 核設施部件建造規則[S].上海:上?？茖W技術文獻出版社,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.美國機械工程師協會,1983.

[6]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50235工業金屬管道工程施工規范[S].中國.中國建設標準化協會化工分會,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