壓力表安裝誤區分析及對策
壓力表安裝主要包括壓力表、密封圈、轉接頭、切斷閥及與主管路焊接的接管,當采 用螺紋密封時還會用到生料帶作為輔助。因此,系統地掌握螺紋技術知識,在壓力表安裝方面起 到至關重要的作用。依照相關技術標準和歷史資料,介紹了 3種螺紋的起源,以及在實際工業應 用中的作用。對壓力表安裝過程中的各個部件及其常用的螺紋形式進行了分析,引出了工業生產 中壓力表安裝方面所涉及的常見誤區。針對現場存在的問題,在物料準備、實際操作和教材修訂 等方面提出了建議,對螺紋及相關行業技術標準規范的發展提出了展望。
油氣生產領域各個工種技能培訓和技術比武 中,一般均參照中國石油出版的職業技能培訓系列 教程。教程中關于壓力表更換的操作步驟為:將校 驗合格的壓力表在螺紋上按逆時針方向纏上密封 帶,用手扶正壓力表找正,把壓力表正確安裝在轉 接頭上,旋上幾扣后再用17mm固定板手和活動板 手上好壓力表。參照國家和行業技術標準,發現這 種安裝方式不符合規范要求,在低壓情況下,可能 會外滲油污或者鹽漬;在高壓情況下,這種安裝方 式存在更大的安全隱患。
1.螺紋
1841年,英國人惠特沃斯提出了世界上第一個 螺紋標準(BS),從而奠定了螺紋標準的技術體系。 1905年,英國發明了螺紋量規,從此英國成為世界 上第一個全面掌握螺紋加工和檢測技術的國家,英 制螺紋標準在世界范圍內得到認可,且是現行螺紋 標準的祖先。
美國的國家螺紋(N)標準是在惠氏螺紋基礎 上發展起來的,二次世界大戰后轉化為二戰盟國共 同使用的統一螺紋(UN),美制螺紋是世界上第一 個得到國際組織認可的國際標準。
公制螺紋(米制,M)源于美制國家螺紋(N), 它首先在歐洲得到廣泛使用,并納入ISO標準,當 公制單位被確定為國際法定計量單位后,又進一步 提升了米制螺紋在國際貿易中的地位。
壓力表及其附屬部件的安裝屬于管螺紋系列, 目前,現場使用的管螺紋主要:GB/T 7306.2—2000 《55°密封管螺紋第2部分:圓錐內螺紋與圓錐外螺 紋》,屬于英制螺紋,用R表示,從牙型上講屬于 矮瘦型;GB/T 12716—2011《60°密封管螺紋》,屬 于美制螺紋系列,用NPT表示,從牙型上講屬于高 胖型;GB/T 1414—2003《普通螺紋管路系列》,屬 于公制螺紋,用M表示,牙型與美制螺紋一致。
2.部件
2.1壓力表
現場使用的壓力表包括一般壓力表和抗震壓力表,技術標準分別執行GB/T 1226—2010《一般壓力 表》和」B/T 6804—2006《抗震壓力表》,除了用戶 對儀表接頭螺紋有特殊要求外,其默認螺紋形式為 公制外管螺紋,如,常用的M20X1.5、M14X1.5, 此種螺紋外形為圓柱體,螺紋本身不具有密封功能。
2.2切斷閥
壓力表切斷閥種類繁多,按執行的標準分類, 主要包括」B/T 7747—2010《針形截止閥》、GB/T 12237—2007《石油石化及相關工業用的鋼制球閥》 和JB/T 8473—1996《儀表閥組》,除了訂貨合同另 有要求可按合同執行外,在以上3項標準技術要求 內均提出螺紋可以是英制或美制內管螺紋。如,常 用的NPT1/2、R1/2,此兩種螺紋外形均為1 : 16圓 錐體,螺紋本身具有密封功能。多數廠商均提示, 用戶如果沒有在備注中對螺紋進行要求,一般默認 發貨為NPT螺紋[8-10]。
2.3轉接頭
由于壓力表和切斷閥螺紋形式不同,壓力表轉 接頭迎刃而生。目前,關于轉接頭的通用標準僅在 中華人民共和國建設部2001年頒布的GJBT-555 (01R405)《壓力表安裝圖》中有所體現,一種是 兩端均為內螺紋;另一種是一端為內螺紋,一端為 焊接。油氣生產現場所使用的轉接頭,與壓力表相 連接一端為內螺紋;與切斷閥相連接一端為外螺紋, 并且螺紋形式和外觀尺寸也形式多樣。壓力表轉接 頭主要執行企業自主標準,或者根據現場實際情況 進行批量加工。現場最常用的轉接頭為M20X1.5 (內)轉 NPT1/2 (外)[11]。
2.4 密封
QB/T 4008—2010《螺紋密封用聚四氟乙烯未燒 結帶(生料帶)》中規定了生料帶主要應用于密封管 螺紋,如,切斷閥兩端的管螺紋(NPT)連接。壓 力表和轉接頭之間為非密封公制管螺紋,其密封形 式應為端面密封,一般低壓情況下采用平面密封, 其間填充石墨、聚四氟乙烯或者紫銅墊片;高壓情 況下采用錐面密封,其密封由光滑的金屬錐面本身 實現。
3.誤區
一是,現場技能培訓和安裝操作中,經常誤認 為螺紋只分為公制和英制兩種,將美制螺紋和英制 螺紋概念混淆。實際GB/T 7306.2—2000《55°密封 管螺紋第2部分:圓錐內螺紋與圓錐外螺紋》中螺 紋規格每英寸牙數包括28、19、14、11,而GB/T 12716 —2011《60°密封管螺紋》中螺紋規格每英寸牙數包 括27、18、14、11.5、8,從中看出兩者僅在14牙 時,若管徑一致可勉強破壞性安裝,由原來的面密 封變成了線密封,大大降低了密封能力,日常操作 中經常出現此種情況(壓力表安裝絕大多數屬于14 牙系列)。
二是,GB/T 1414—2003《普通螺紋管路系列》 中螺紋規格標注方式為公稱直徑X螺距,螺距包括 1、1.25、1.5、2、3、4,通過數據折算,無論哪個 規格都無法與英制和美制螺紋配對使用。直接將公 制螺紋破壞性安裝在英制或美制螺紋上的情況并不 少見[2_4]。
三是,一般情況,在管螺紋系列中每種管徑只 對應一種螺距(或者牙/英寸),所以粗牙、細牙和 超細牙的說法只是出現在緊固連接螺紋系列中,管 螺紋不存在這一概念。
四是,在工程項目中,經常出現作廢標準仍在 使用的情況,如,將R螺紋標注為ZG,將NPT螺 紋標注為 Z。
五是,現場技術人員經常使用」B/T 7981—2010 《螺紋樣板》檢測螺紋的牙型。實際上螺紋樣板只 具備測量螺紋螺距的功能,無法分辨出牙型角究竟 是55°還是60°。檢測螺紋牙型應使用螺紋量規, 其中,量規包括塞規和環規,塞規用來檢測內螺紋, 環規用來檢測外螺紋[13]。
六是,生料帶是帶錐度的管密封螺紋的輔助材 料,安裝壓力表操作時經常將其纏繞在壓力表本體 的公制非密封管螺紋上,因而忽視了壓力表本體接 頭端面密封,這也是目前壓力表在安裝方面存在的 最大問題。
七是,冷凝管設計安裝目的是散熱,以降低高 溫對壓力表壽命和精度的影響(當介質溫度超過 60°C時,就地安裝壓力表應選用冷凝管或其他形式 的散熱裝置)。冷凝管既不具備緩沖功能,也不具備 減振功能,在壓力波動較大工藝管線或者機泵進出 口安裝冷凝管的做法是不科學的。
4.設計
相關設計院在壓力表設計安裝方面主要參照 HG/T 21581—2012《自控安裝圖冊》,圖冊中介紹了 承插焊連接、對焊連接、法蘭連接和螺紋連接等40 種設計思路。各設計院均在圖冊基礎上進行了改 進,歸納起來主要有兩種:
一種是切斷閥螺紋選用與壓力表保持一致,即 均為公制非密封螺紋,中間不需要加壓力表轉接頭。 該安裝模式存在兩個弊端:一是,此類切斷閥現場 使用較少,且需要在訂貨合同中特殊要求,使得報 料和更換存在一定困難;二是,切斷閥與下接管連 接一側也需要加裝密封墊片,這對接管壁厚有一定 要求,且端面需要進行特殊處理來實現密封功能, 因而,此種模式現場應用較少。
另一種是切斷閥選用NPT或R密封管螺紋。壓 力表選用公制非密封管螺紋,中間通過壓力表轉接 頭進行轉換,該安裝模式成為現場普遍采取的設計 方案。另外,如果用戶在購買壓力表時對壓力表螺 紋提出特殊要求,與切斷閥保持一致且均為NPT螺 紋,也可免安裝轉接頭。
5.建議
一是,在工業生產的各個環節,不僅要依靠實 際經驗,而且要加強國家、行業、地方和企業相關 標準的學習,及時關注標準的替代、合并和升級等 情況。另外,國內螺紋標準體系引用混亂及相關技 術標準的缺失的也是造成認識誤區的重要原因,有 待進一步系統解決。
二是,JB/T 308—2004《閥門型號編制方法》標 準中,閥門型號包括閥門類型、驅動方式、連接形 式、結構形式、密封材料、公稱壓力、閥體材料, 連接形式中螺紋只能反映出內與外,而無法反映出 螺紋執行哪項標準,雖然廠商提示默認發貨為NPT 螺紋,但是,仍會出現R螺紋切斷閥,影響了現場 安裝使用。因此,建議物資報料時盡量將螺紋形式
忽壯注林[15] p備/注/清TE 。
三是,壓力表轉接頭加工或購買時,也應詳細 標注內外螺紋形式。
四是,非密封公制管螺紋搭配生料帶的安裝方 式,如條件限制在低壓情況下仍可繼續沿用,但是, 建議在風險較高、存在油污或鹽堿的部位嚴格按照 標準要求更換為密封墊片。
五是,高壓情況下壓力表的安裝,建議采用帶 泄壓功能的切斷閥,可有效降低更換壓力表操作中 存在的風險。
六是,中國石油出版的職業技能培訓系列教程 中關于壓力表安裝操作的具體內容應及時進行修 訂,避免對現場運行和維護人員造成長期誤導。
七是,進口的美標壓力表本體接頭幾乎全部為 NPT螺紋,不需要使用壓力表轉接頭和密封墊片, 既方便統一安裝,又減少泄露點的數量,值得國內借鑒。