管道螺纹连接的咬死现象及原因分析

李双燕

1上海交通大学机械与动力工程学院，上海，200233

2上海核工程研究设计院，上海，200233

管道螺纹连接的咬死现象及原因分析

李双燕1,2

1上海交通大学机械与动力工程学院，上海，200233

2上海核工程研究设计院，上海，200233

本文根据依托项目的经验反馈，针对核电站现场安装的工艺管道的螺纹连接发生咬死现象，对产生咬死问题的原因进行分析，查阅了《管螺纹通用要求》的规定，分析内、外螺纹的加工制造精度，提出应保证公差要求。并分别从螺纹制造、材料、拧紧力矩等内部和外部原因分析，给出预防和解决措施。

管道；螺纹连接；咬死 ；原因分析

1 引言

AP系列核电站工艺管道的疏水、放气和试验接管，设计时一般采用管道与管帽（或堵头）螺纹连接，当系统调试或各类试验阶段，打开管帽，进行系统地放气或疏水，满足系统功能要求。

2 现状

目前根据依托项目的现场反馈，安装公司按ASME B1.20.1（管螺纹通用要求）的1.3节规定螺纹连接需要使用密封剂，而相关设计文件未作说明，海阳一期项目指定Grafoil GTS品牌作为密封剂，兼有一定润滑功能，防止安装拧紧时发生咬死，但水压试验时，螺纹连接处发生泄漏，整体密封效果差，三门现场反馈采取的补救措施是采用GB/T 50235推荐的方法，在螺纹连接处缠绕聚四氟乙烯生胶带，防止咬死，保证密封。同时规范规定密封剂或润滑剂不能对输送的流体或钢制管道材料产生不良影响；密封焊的螺纹接头不得使用螺纹保护剂和密封材料等。

3 原因分析

碳钢管道螺纹连接时，因为材料硬度较大，一般不易发生咬死现象，以下主要分析不锈钢管道螺纹连接发生咬死的原因：

（1）不锈钢螺纹连接之所以经常发生咬死，主要是由于不锈钢本身在表面受到破坏时，会在金属表面产生氧化层来防止进一步的、更深入的损伤，由于不锈钢及其合金的这种防锈蚀性，使得不锈钢螺纹连接咬死的情况极易发生。

（2）当不锈钢螺纹连接拆卸时，螺纹牙间的相互运动所产生的压力和摩擦力会破坏并抹去螺纹牙上的氧化膜层，而摩擦产生的热能将加剧氧化膜层的损坏速度。氧化膜层的损坏使得金属牙纹直接发生相互作用力，进而发生粘着现象，螺纹连接将完全锁死，无法拆卸。

（3）不锈钢螺纹连接咬死的外部原因为：压纹粗糙或者有异物粘连，如果金属削夹在牙文间，常会导致锁死；用力太过或者拧紧过快；施力方向角度错误，拧紧时未沿轴线旋合。

4 解决措施及预防

4.1 润滑

润滑是控制咬死问题的最有效措施之一，润滑能够减少摩擦力这一导致咬死的关键因素，但需要注意的是，使用润滑剂后，扭力与预紧力的关系也将相应改变。

4.2 热控制

配合过程中的拧紧力导致螺纹之间产生相互挤压，破坏形成的氧化膜，导致摩擦力增大。应尽量选用合适的扳手，避免温度急剧上升而锁死。

4.3 材料选型

相同不锈钢材料的配合比不同材料的配合更容易导致咬死现象发生。

4.4 控制螺纹质量

提高螺纹强度和表面硬度，去除毛刺，螺纹表面的光滑度越高，咬死的概率越低。应保证螺纹加工的质量，控制内外螺纹公差，保证安装。

图1 美国国家标准锥管螺纹基本结构

ASME B1.20.1管螺纹通用要求的1.6节规定了削平高度极限值，参见图1和表1。

图2 美国国家标准关于NPT锥管螺纹的内、外螺纹的削平高度极限值

表1 美国国家标准NPT锥管螺纹基本尺寸规格

5 结论

额外摩擦力、装配过程中产生的热量、螺纹加工精度不够，是导致螺纹咬死的主要原因；同时相似的材料、螺纹表面粗糙度和多余物都能导致螺纹磨损会增加咬死的风险。因此可以从几个方面进行改进：

（1）对螺纹精度、表面质量进行严格检查，用标准的量规、塞规严格控制产品质量，剔除不合格产品；

（2）选取合适的涂敷材料对连接螺纹进行涂敷，或采用适当的润滑剂密封剂，减小螺纹旋入旋出的阻力；

（3）控制拧紧工序，规定旋入、旋出的速度，避免速度过快，造成螺纹密封面的损伤等；

（4）安装时保证相互配合零件的对中，防止偏心安装。

[1]李文顶,孔鸣杰,江文达.不锈钢螺纹连接损伤及咬死现象分析与解决措施[J].机电工程技术,2013.

[2]王培华.管道连接中常见安装通病的预防与控制[J].南北桥,2008.

[3]ASME锅炉与压力容器委员会核动力分委员会.ASME第Ⅲ卷 核设施部件建造规则[S].上海:上海科学技术文献出版社,2004.

[4]ASME锅炉与压力容器委员会.ASME B1.1标准英制螺纹[S].美国.美国机械工程师协会,2003.

[5]ASME锅炉与压力容器委员会.ASME B1.20.1管螺纹通用要求[S].美国.美国机械工程师协会,1983.

[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50235工业金属管道工程施工规范[S].中国.中国建设标准化协会化工分会,2010.

李双燕/1980年生/女/上海人/本科/工程师/研究方向为核电站工艺布置