金属管与软管接头的研制与应用

蔡 娟 肖 梅 阚兴栋（新疆油田公司采油一厂，新疆 克拉玛依 834000）



金属管与软管接头的研制与应用

蔡 娟 肖 梅 阚兴栋
（新疆油田公司采油一厂，新疆 克拉玛依 834000）

摘 要：金属管与软管的连接在生产和生活中随处可见，其连接方式也是多种多样。本文对生产生活中金属管与软管的连接方式、方法的特点进行了介绍，对各种连接方式的优点与不足进行了分析，介绍了笔者发明的一种金属管与软管接头的结构、工作原理及使用效果。

关键词：金属管；软管；快速连接；安全可靠

与金属硬管相比较，各种非金属软管与金属硬管的连接在使用中，具有连接两个点且不需要像金属硬管那样要求准确的走向和卡度，连接后可以相对随意地挪动。在日常生产和生活中，金属管与各种非金属软管的连接极为普遍：油田生产中，井口盘管炉火嘴与气体管线的连接；计量站水套炉点火管与气流管线的连接；注水井现场校对流量计时，胶皮管与注水井流量计出口管线的连接；蒸汽车蒸汽出口与蒸汽喷管的连接；现场校验计量分离器时，分离器加水，排水管线的连接；在日常生活中，液化石油气罐，天然气气液管线与热水器、燃气炉灶的连接；淋浴喷头与冷热水开关的连接；绿化水胶皮管与自来水管线的连接（生产用：天然气发动机气源管路的连接）等。由于在生产生活中，现有金属管与软管连接方式、方法在操作上有许多不便；连接后不够可靠，部分连接软管在经济上不合算，因此我们设计了一种金属管与软管的接头。

1 现有金属管与软管连接方式效果分析

1.1 铁丝捆扎的连接方法

长期以来，金属管与软管的连接一直采用铁丝捆扎的方法，这种方法在操作前需要预备捆扎用的铁丝和手钳。操作时先将软管用力套入金属硬管，再将捆扎铁丝绕在金属管和软管重合段外面。用手钳夹住两股扭在一起的铁丝，用力扭几圈，使铁丝吃入软管表面一定深度，将软管固定在金属硬管上。采用这种连接方式有以下几个缺点。

1.1.1 连接不牢靠

连接操作时将软管套入金属硬管较为困难，不同的操作者套入深度不同，会影响连接的牢固程度，用铁丝捆扎时，不同的操作者手法也不同，用力小一点，连接就会不牢靠，用力大一些，捆扎铁丝会被拧断；此外，铁丝捆扎后在铁丝扭紧的部位，金属管与软管贴合不严密，可能出现泄漏。

1.1.2 连接用时长

采用铁丝捆扎的连接方法一般会有三个步骤：

（1）将原连接管取下，在实际操作中，将原来连接好的金属管与软管分开，费时费力，较为困难；

（2）将新的软管套入金属管上，由于金属管外径与配套使用的软管内径相近，且相互摩擦力较大，套入也要耗费一定时间；

（3）用铁丝捆扎，包括用手钳截取一定长度铁丝，将铁丝绕在金属管与软管连接段外，用力拧紧铁丝，一般情况下，完成这三个步骤，需要五分钟以上。

1.1.3 产生废弃物

捆扎后的铁丝被卸下后通常就被丢弃，造成资源浪费，长期积累，浪费量也不少。

由于铁丝捆扎的连接方法存在着以上缺点，目前在油田生产中已不再使用。

1.2 打卡子的连接方法

这种连接方法有以下缺点：

1.2.1 操作不便

（1）卡子与铁丝捆扎相同，人需要从金属管上取下原软管，套上新的软管。

（2）卡子内径略小于套在金属管上软管的外径，将卡子套入较为困难。

（3）卡子紧固螺丝很小，用扳手紧固不便，特别是在野外冬季和黑夜里操作更为不便。

1.2.2 卡子易损坏

软管连接卡子的材料耐用度低，使用时易被损坏。

1.3 软管与接头一体的连接方法

这种连接方式连接速度快，连接牢固可靠，但使用一段时间后，当软管和两端的连接处损坏后，虽然两端的接头仍完好，整个软管及接头不得不丢弃，这对于社会生产是一种浪费。家用淋浴喷头的连接就属于这种情况。

2 金属管与软管接头的设计

针对现有金属管与软管连接方式存在的问题，我们认为新的金属管与软管连接工具应具备这样几个特点：

（1）连接可靠，连接后金属管与软管接触面各个方向受力均匀；

（2）拆装速度明显快于原连接方式；

（3）连接工具结构简单加工成本低，可长期使用。

从以上设计需求出发，我们将与软管连接的金属管部分设计成锥形，将拉紧方式设计为单螺纹，螺距较大的粗牙普通螺纹，连接工具零部件不超过三个；按照上述思路，我们经过一段时间的推敲、测算和实验，设计出了一种新型“金属管与软管接头”。下面以DN15钢管与DN15胶皮管接头为例介绍“金属管与软管接头”的设计制作过程。

图1 拉紧螺母图

图2 中心管图

图3 压套图

金属管与软管连接主要与金属管的外径的软管的内径有关，经过测量，胶皮管的内径是20mm，DN15的钢管外径为22mm，将金属管与胶皮管连接部分设计成椎体，椎体小径应小于20mm，以便轻松的插入外径为20的胶片管内，椎体的大径应大于22mm。金属管与胶片管的连接工具设计成三部分，如图1～图3所示。

（1）中心管。中心管一头为1/2R的管螺纹，另一头是一个空隙椎体，中间有一个拉紧螺母用力支撑的直径较大的圆。

（2）压套。内径等于胶皮管外径，内部前端设计成喇叭形锥面，锥度与中心管锥体锥度相同，外部前端车普通螺纹，后部焊接两个手柄。

（3）拉紧螺母。拉紧螺母外部焊两个手柄，内部前端车普通螺纹，用于与压套连接。

金属管与软管接头使用时，将拉紧螺母套入中心管带有螺纹一头，这一部分在将来使用中不再拆卸，将胶皮管穿入压套后用力套在中心管椎体上（可预先在锥面涂些黄油有利于胶管沿锥面前行，有利于密封，也有利于下次拆卸）。连接压套与拉紧螺母，在拉紧螺母的拉动下，压套推动胶管不断前行，压套与锥面的间隙不断减小，达到将胶管牢固的连接在中心管锥面上的目的，如图4所示。

金属管与胶皮管的这种连接方式，同样可以用于燃气、热水器和燃气炉灶，可以制作时将其加工在这些燃气用具上。

3 金属管与软管接头试用效果

金属管与软管接头在现场连接胶皮管安装时，拆装方便快捷，安装只需要1min～2min，安装后清水试压1.0MPa持续30min无渗漏，憋压到1.5MPa，5min未见连接处有脱出现象，如图5、图6所示。

对4个站区、18口单井使用该工具进行管线连接操作，将验证结果同原有技术对比，见表1。

表1 与原工艺对比表

4 效益分析

4.1 经济效益

（1）投入：每套联接器生产成本为100元。

（2）产出。

人工成本：

单次操作节省员工操作时间：8.42× 2-1.6=15.24min

以员工月工资3000元，平均月工作日为18天，每天工作时间为8小时，进行计算，单次操作节省人工成本：15.24×3000/（18×8×60）=5.29元

以本作业区为单位进行效益计算，每年该项操作约240次，共计节省人工成本：

5.29×240=1269.6元

材料成本：作业区加工制造使用10套，每套每年可节省卡子等消耗品的材料投入约30元。

（3）获得经济效益

投入与产出的差值为：（1269.6+30× 10）-100×10=569.6元

4.2 社会效益

采用该工具后，与设定目标值进行对比，满足所有目标：

（1）渗漏率为零，避免因为连接不牢固或渗漏带来的安全隐患，保证了站区、井场的清洁及员工人身安全。

（2）员工操作效率提高了90%，由原来的2人操作，平均8.42min/次，降至单人操作平均1.6min完成连接，极大地节省了工时，节约了人力投入。

（3）由于不借助其他连接材料进行操作，节省了材料投入，实现材料零损耗，且该工具能长期使用，极大地降低了生产成本。

（4）将此接头推广至燃气灶、燃气热水器等民用器具，可消除非专业连接带来的不牢靠、不严密所带来的安全隐患，避免人身危险和财产损失。

结论

金属管与软管接头有以下几方面的优点：

（1）在一个连接点上安装一个接头可长期重复使用。

（2）接头连接后安全可靠，可有效防止有毒有害气体、液体渗漏。

（3）连接操作方便快捷省时省力。

（4）该接头加工简单、成本低廉。

综上所述，我们认为金属管与软管接头具有较好的使用和推广价值。

参考文献

［1］王同海.金属管接头复合成形弯曲缺陷的研究［J］.锻压机械，1998（3）：32-33.

图4 连接操作步骤示意图

图5 水井量水接口联接

图6 水套炉点火控制阀联接

中图分类号：TE256

文献标识码：A