壓力表在油氣行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，能有效測量管道內(nèi)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(xiàn)象，特別是對于天然氣這種易燃易爆的介質(zhì)。而在輸氣站安裝壓力表時發(fā)現(xiàn)，螺紋的旋入程度和表盤的#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(qiáng)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(guī)律，結(jié)合相應(yīng)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(hù)管道焊接式接頭，常附加二閥組或轉(zhuǎn)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(shù)還是表盤的#終朝向都有所差異。將同一塊壓力表分別與二閥組、轉(zhuǎn)換接頭進(jìn)行手動連接，擰緊后的效果如圖1所示。

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(biāo)準(zhǔn)的差異。

對輸氣站壓力表及其接頭的螺紋規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計，常用的螺紋規(guī)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shù)guojia使用，應(yīng)用上有所限制。管螺紋的分類及代號，如表2所示。

管螺紋的主要功能是連接和密封。根據(jù)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(jié)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)生影響。將同一塊壓力表與三個同一規(guī)格類型的二閥組進(jìn)行連接，手動擰緊后的效果如圖2所示。

從圖2中可以看出，壓力表與同一規(guī)格的二閥組連接時，旋入程度是基本相同的，但是表盤的#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(xiàn)在表盤的#終朝向上，而不會導(dǎo)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(jìn)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(qiáng)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(xiàn)場操作中經(jīng)常出現(xiàn)。

 

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(guī)格為G1/2"和1/2NPT。查閱管螺紋標(biāo)準(zhǔn)尺寸，G1/2"螺紋和1/2NPT螺紋在尺寸如表3所示。

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(jìn)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(biāo)明了螺紋的類型及尺寸，且兼具內(nèi)螺紋和外螺紋，可重復(fù)試驗。螺紋連接組合分為：

①G內(nèi)螺紋+G外螺紋；

②NPT內(nèi)螺紋+NPT外螺紋；

③G內(nèi)螺紋+NPT外螺紋；

④NPT內(nèi)螺紋+G外螺紋。

分別進(jìn)行連接后，螺紋之間的配合情況如圖3所示。

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(jié)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(nèi)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(nèi)

螺紋的圈數(shù)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(yīng)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(jìn)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(chǎn)安全至關(guān)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(jìn)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。

圖4 螺紋密封點從面密封變?yōu)榫�密封

 

當(dāng)密封性下降時，現(xiàn)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(dǎo)致外螺紋受力集中且不均勻，受力過大易損壞螺紋，例如轉(zhuǎn)換接頭的內(nèi)螺紋端常出現(xiàn)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(jié)合面處形成密封。

 

纏繞生料帶時要注意纏繞方向，應(yīng)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(zhǔn)，根據(jù)生料帶厚度的不同，纏繞圈數(shù)在4~10圈不等。墊片密封是將墊片置于結(jié)合面處擠壓至變形，使墊片兩面均能與結(jié)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(dǎo)致墊片與結(jié)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(jié)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(xiàn)在表盤的#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(qiáng)密封。

 

壓力表及其接頭的螺紋類型，應(yīng)當(dāng)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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