在寻找理想的管接头吗？

在寻找理想的管接头吗？
检查十种不同类型的卡套管接头和公称管接头

John C. Cox，世伟洛克公司

系统泄漏最常发生在系统的连接处。在连接处，承受应力的接头可能会失效。泄漏会造成运营费用增加,停工时间加长，还可能对产品质量造成不良影响，从而在经济上导致巨大损失，因此系统接头连接的选择、安装和维护就成为确保工厂设备无故障运行及维护的重要工作。仅从能源成本看，对于使用 100 磅每平方英寸表压空气的设备，如果电费为 6 美分/千瓦时左右，那么一些微小泄漏就可以造成每年 22,000 多美元的浪费。

是否存在理想的接头连接,即能够满足各种系统参数要求的100%无泄漏的接头连接呢？一句话，答案是不存在；在某些条件下，特别是存在机械振动时，任何类型的卡套管或公称管接头都很容易泄漏。不过，有些接头设计和技术比其它接头可靠性高一些。当安装正确时，优质接头可以把泄漏率降低到3%以下。

防止泄漏的两个关键考虑因素是系统管路连接过程中所用连接装置的类型，以及系统安装与维护人员的知识水平和实践经验。了解关于各种不同类型的卡套管和公称管接头设计、安装与维护的一些重要技巧和提示信息，可以帮助您最大程度地减少可能存在的问题,提高总体性能,最终改善流体操作系统。首先，我们从卡套管接头开始。

卡套管接头

图 1. 压缩式接头。 压缩式接头的装配不需要专用工具。

压缩式接头。压缩式接头是我们开发的第一种卡套管接头。这种接头由三个部件构成：螺母、本体和垫圈或卡套。这种设计通过摩擦力抓紧卡套管。见图1。

压缩式接头的优点之一是装配时不需要专用工具，对比而言，公称管连接则需要使用螺纹梳刀和模具来安装螺纹。而且，密封可以是（但不总是）线型的，这种密封在一个小面积上产生很大压力，是目前可获得的最有效金属对金属密封之一。不过，由于采用摩擦抓握，这种连接只能承受较低压力，只能使用少数几种材料（大多数采用黄铜）制成，并且不适用于存在振动、热循环以及其它动态力的系统。

扩口式接头。 扩口式接头由三个部件构成：螺母、衬套和有扩口或锥形端头的本体。有些情况下，衬套用作自扩口选项，通常使用在较薄管壁或较软卡套管材料上。与最初出现的压缩式接头相比，扩口式接头能够适应较高压力和较宽范围的系统参数，可使用的材料品种较多，密封面积较大，在维护过程中可以复装。

不过，需要使用专用扩口工具为安装准备卡套管。另外，卡套管的扩口操作会导致扩口根部应力集中，或者导致薄卡套管或脆卡套管出现轴向裂纹。使用设计很差的旋转式割管器或者低效钢锯切割的不均匀卡套管切口会产生不均匀密封面。

咬合式接头。 咬合式接头在装配时不需要专用工具，与最初的压缩式设计相比,压力额定值也更高。这种设计由螺母、本体和带有锋利前缘的卡套构成，卡套前缘咬入卡套管表面内来获得夹固效果。卡套与内部本体锥体之间的长、深表面上形成辅助密封。

咬合式接头一般采用单卡套设计。这种设计需要卡套前缘发挥两个功能：咬入卡套管内来固定卡套管，并为接头本体提供密封.但是一个动作不对就会导致这一个或两个功能无法实现.双卡套功能分离（第一个卡套提供密封，第二个卡套提供卡套管固定）可以解决这个问题。功能分离后，就可以针对其需要发挥的功能专门设计各部件。

机械抓紧式接头。机械抓紧式接头一般采用双卡套设计。这种接头还可以采用活动负载密封，即在密封过程中使用弹簧压紧卡套。接头的紧固弹簧压紧前卡套，前卡套通过挤压卡套管和接头本体的表面来获得密封。后卡套的径向夹箍或固定作用使卡套在其前缘固定卡套管的位置向外一段距离内抓紧卡套管，从而加强其抗振动能力。

安装后接头的断开和复装成功率较高，不会破坏接头部件或者卡套管。另外，有些制造商还提供检测规来保证首次安装时的适当而充分的紧固。特别是对于不锈钢等较硬材料，卡套管接头紧固不足是主要泄漏原因。

公称管接头

SAE 直螺纹接头。汽车工程师协会 (SAE) 直螺纹是另一种广泛使用的螺纹类型。SAE 直螺纹是机械型螺纹，设计用途仅仅是固定接头；SAE 螺纹不提供密封。密封作用是由通常位于外螺纹基面的一个弹性体提供的。见图 2。弹性体压在内螺纹孔口入口附近的凸起面或平面上。这种螺纹密封具有与 NPT 连接相同的优点，即非常便于安装人员维护、检修和重新连接接头。

流体操作系统中使用的其它螺纹类型还有国际标准化组织 (ISO) 平行与锥形螺纹、国家细牙(NPTF) 干密封管螺纹和 37 度陆海军用 (AN) 扩口接头。

ISO 平行与锥形螺纹接头。ISO 螺纹接头的功能与 NPT 锥形螺纹接头相似 -- 依靠螺纹实现密封，同时也与 SAE 直螺纹接头相似，即使用弹性体、粘接金属垫圈或垫片作为后备密封。

NPTF 国家锥形干密封管螺纹接头。干密封螺纹的齿根削平量比齿顶大，因此，过盈配合导致齿根挤压配合螺纹的齿顶。这种螺纹的理论基础是，当螺纹齿顶、齿根和齿侧咬合在一起时，总是能够获得配合接触，从而在没有润滑剂的条件下产生密封。不幸的是，碳钢、不锈钢等一些金属的固有特性导致在没有润滑的条件下进行这种密封时出现磨损，因而使初次安装非常困难，并且不可能重新连接。

37 度 AN 扩口接头。这种接头采用与 SAE 和 ISO 直螺纹或平行螺纹设计相似的直机械螺纹。这种直螺纹仅用于固定，同时，在接头端部加工出 37 度外螺纹扩口，并在内螺纹孔口的底部加工出与之配合的内螺纹扩口表面。这种连接主要用于液压系统。

总之，了解各种接头设计和技术的固有优缺点，以及需要为保证最佳连接而考虑的安装和维护因素，可以避免因系统泄漏产生不良后果.

• 公称管对焊
• NPT 接头
• SAE 直螺纹接头
• ISO 平行和锥形螺纹接头
• NPTF 国家锥形干密封管接头
• 37 度 AN 扩口接头

• 压缩式接头
• 扩口式接头
• 咬合式接头
• 机械抓紧式接头

公称管对焊。最抗振动和疲劳的接头连接是公称管对焊接头。这种接头抗振动和疲劳的能力是由连接的强度和完整性决定的。

不过，公称管对焊接头连接也有一些缺点。这种连接需要的焊接设备和专门培训费用很高。另外，在系统内安装公称管对焊接头所需的时间比其它接头的安装长。另外，还应考虑安装人员的知识水平。为了保证获得优质焊接连接，必须对安装人员进行全面培训。最后，流体系统管路的可维护性极低，维护人员必须使用气割炬或钢锯对管路进行切割才能检修。

NPT 接头。螺纹管接头连接是工艺流体操作系统中最常见的连接类型之一。连接管路出现以来，美国标准管螺纹 (NPT) 接头就是工业中应用广泛的一种设备。这种接头的外螺纹端和内螺纹端都采用锥形螺纹。这种密封实际上是接合金属面之间的“挤压密封”。挤压密封发生在锥形螺纹的齿侧、齿顶和齿根处。

由于金属本身的亲和力（尤其是与碳钢或不锈钢进行配合时），在安装过程中金属可能会出现咬合和磨损。在连接 NPT 螺纹接头时，必须在设备接头的外螺纹上使用润滑剂或者含润滑剂的密封剂，以防止损坏螺纹。最常见的螺纹密封剂是聚四氟乙烯 (PTFE) 带。

在使用密封带润滑或者填充螺纹齿顶、齿根和齿侧的孔洞时，设备安装人员必须确保：

• 在外螺纹上缠绕密封带不超过两到三圈，这对于大多数密封带是足够的。
• 不要在第一圈螺纹上缠密封带，否则，最终破碎的密封带会进入流体操作系统，并可能导致系统部件内部结构损坏。
• 顺时针方向缠绕密封带（从接头端部看螺纹时）。如果缠绕方向错误，密封带将不能充分发挥润滑作用，并可能产生泄漏。
• 截去多余密封带，把密封带末端紧紧缠绕在螺纹上，确保其紧贴在螺纹上。然后，使用拇指和食指压紧密封带重叠点。如果螺纹冠穿透密封带，就可能会发生磨损，这种情况下需要缠绕更多密封带。
• 在拧开螺纹进行维护时，在重新装配螺纹连接之前，必须清除所有多余密封带，并缠上新密封带。重新装配后，没有清除的最初安装密封带可能会成为泄漏点。

图 2. SAE 直螺纹接头。 SAE 直螺纹是机械型螺纹；这种螺纹不提供密封作用。