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壓力表安裝誤區分析及對策

作時間:2018-05-08  來源:  作者:
   

 摘 要: 為了解決油氣生產現場壓力表安裝中存在的諸多問題, 消除運行和維護中的安全隱患,提高現場標準化水平 , 通過借鑒相關技術標準和曆史資料,結合生產現場的實際情況,對壓力表安裝過程中的各個部件及常用的螺紋形式進行對比分析, 指出工業生產中壓力表安裝所涉及到的常見誤區,強調了係統地掌握螺紋技術知識在壓力表安裝方麵的重要作用。 針對現場存在的問題,在物料準備、實際操作、教材修訂和標準規範等方麵提出了建議。

 
0 前言
油氣生產領域職業技能培訓係列教程中關於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,旋上幾扣後再用 17 mm 固定扳手和活動扳手上好壓力表。 但參照國家和行業技術標準,發現這種安裝方式不符合規範。 壓力表螺紋為非密封管螺紋,其密封形式應采用端部密封,並且生料帶也僅適用於密封管螺紋,在低壓情況下,可能會外滲油汙或者鹽漬;而在高壓情況下,這種安裝方式存在較大的安全隱患。
 
1 螺紋
1841 年,英國惠特沃斯提出了世界上第一份螺紋標準(英製, BS ),也稱惠氏螺紋,奠定了螺紋標準的技術體係。 1905 年,英國發明了螺紋量規,成為了世界上第一個全麵掌握螺紋加工和檢測技術的國家。 英製螺紋標準在世界範圍內均得到認可,是現行螺紋標準的祖先。美國的國家螺紋(美製, N )標準是在惠氏螺紋基礎上發展起來的,二次世界大戰後轉化為二戰盟國共同使用的統一螺紋( UN ),美製螺紋是世界上第一份得到國際組織認可的國際標準。
 
公製螺紋(米製, M )源於美製螺紋,它首先在歐洲得到廣泛使用,並納入 ISO 標準,當公製單位被確定為國際法定計量單位後,又進一步提升了米製螺紋在國際貿易中的地位。
 
壓力表及附屬部件的安裝屬於管螺紋係列,目前現場使用的管螺紋主要包括: GB/T 7306.2-2000 《 55° 密封管螺紋第一部分:圓錐內螺紋與圓錐外螺紋》,屬於英製螺紋,用 R 表示; GB/T 12716-2011 《 60° 密封管螺紋》,屬於美製螺紋,用 NPT 表示; GB/T 1414-2003 《普通螺紋管路係列》,屬於公製螺紋,用 M 表示 [ 1 ] 。
 
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兩種,技術要求分別執行 GB/T 1226-2010 《一般壓力表》和 JB/T 6804-2006 《抗震壓力表》,除了用戶對儀表接頭螺紋有特殊要求可與生產商協商解決外,其螺紋形式默認為公製外管螺紋(如常用的 M 20×1.5 、 M 14×1.5 ),此種螺紋外形為圓柱體,螺紋本身不具有密封功能 [ 2-4 ] 。
 
2.2 切斷閥
壓力表切斷閥種類繁多,其加工製作標準主要依據JB/T 7747-2010 《針形截止閥》、 GB/T 12237-2007 《石油 石化及相關工業用的鋼製球閥》 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,以上三項標準技術要求內提出的螺紋可以是英製也可以是美製內管螺紋(如常用的 NPT 1/2 、 R 1/2 ),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,如用戶對螺紋沒有特別要求,一般默認發貨為NPT 螺紋。
 
2.3 轉接頭
由於不鏽鋼壓力表和切斷閥螺紋形式不同,因此壓力表轉接頭應運而生。 目前關於轉接頭的通用標準僅在住房和城鄉建設部頒布的 01 R 405-2001 《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和壓力表相連一端為內螺紋,和切斷閥相連一端為外螺紋。 螺紋形式和外觀尺寸也有多種,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 M 20×1.5 (內)轉 NPT 1/2 (外)。
 
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於密封管螺紋,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製管螺紋,其密封形式應為端麵密封,一般低壓情況下采用平麵密封,其間填充石墨、聚四氟乙烯或者紫銅墊片;高壓情況下采用錐麵密封,其密封由光滑的金屬錐麵本身實現 [ 5 ] 。
 
3 誤區
a ) 現場技能培訓和安裝操作中,常誤認為螺紋隻分為公製螺紋和英製螺紋兩種,將美製螺紋和英製螺紋的概念混為一談。實際上 GB/T 7306.2-2000 《 55° 密封管螺紋第一部分: 圓錐內螺紋與圓錐外螺紋》 中螺紋規格(牙 /in. , in.=25.4 mm ) 包 括 28 、 19 、 14 、 11 牙 , 而 GB/T
12716-2011 《 60° 密封管螺紋》 中螺紋規格(牙 /in. )包括27 、 18 、 14 、 11.5 、 8 牙,當兩者僅在 14 牙時,如果管徑一致能夠勉強破壞性安裝(牙型角不同,螺紋會出現擠壓變形),由原來的麵密封變成線密封,降低了密封能力,這是日常操作中經常出現的情況(壓力表安裝絕大多數屬於 14 牙係列)。
 
b ) GB/T 1414-2003 《普通螺紋管路係列》 中螺紋規格標注方式為公稱直徑 × 螺距,螺距包括 1 、 1.25 、 1.5 、 2 、
3 、 4 mm ,通過數據折算,所有規格都無法與英製螺紋和美製螺紋配對使用,直接將公製螺紋破壞性安裝在英製螺紋或美製螺紋上的情況並不少見。
c ) 一般來講,在管螺紋係列中每種管徑隻對應一種螺距(或者牙 / in. ),所以粗牙、細牙和超細牙的說法隻出現在緊固連接螺紋係列中,管螺紋無此概念。
d ) 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 ,容易造成混淆,不利於工作的開展和技術的傳承。
e ) 現場技術人員經常使用 JB/T 7981-2010 《螺紋樣板》檢測螺紋的牙型,實際上螺紋樣板隻具備測量螺紋螺距的功能,無法分辨牙型角究竟是 55° 還是 60° ,檢測螺紋牙型應使用螺紋量規。 量規包括塞規和環規,塞規檢測內螺紋,環規檢測外螺紋。
f ) 生料帶是帶錐度的密封管螺紋的輔助材料,安裝壓力表操作時經常將其纏繞在壓力表本體的公製非密封管螺紋上,忽視了壓力表本體接頭端麵密封,這是石油係統內部關於壓力表安裝方麵存在的最大問題。
g ) 當介質溫度超過 60 ℃ 時, 就地安裝壓力表應選用冷凝管(或其它形式的散熱裝置),冷凝管既不具備緩衝功能,也不具備減振功能。 在壓力波動較大的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
目前壓力表設計安裝主要參照 HG/T 21581-2010《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共 40 種設計安裝方式。 各設計單位均在圖冊基礎上進行了改進,歸納起來有兩種:一種是切斷閥螺紋選用和壓力表保持一致,均為公製非密封管螺紋,中間不需加壓力表轉接頭;另一種是切斷閥選用 NPT 或者 R 密封管螺紋,壓力表選用公製非密封管螺紋,中間通過壓力表轉接頭進行轉換。 第一種安裝模式有兩個弊端:一是此類切斷閥現場使用較少,需要在訂貨合同中提出特殊要求, 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,對接
管壁厚有一定要求,端麵需要進行特殊處理來實現密封功能,此種模式現場應用較少,而第二種安裝模式則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 結論
a ) 在工業生產的各個環節, 不僅要依靠實際經驗,還要加強國家、行業、地方和企業相關標準的學習,並及時關注標準的替代、合並和升級。 另外,國內螺紋標準體係引用混亂及相關技術標準的缺失也是造成認識誤區的重要因素。
b ) JB/T 308-2004 《閥門型號編製方法》 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,連接形式中螺紋隻能反映出內與外,無法反映螺紋執行的標準,雖然廠商提示默認發貨為 NPT 螺紋, 但現場仍會出現 R 螺紋切斷閥,影響現場安裝使用,建議物資報料時必須將螺紋形式備注清楚。
c ) 壓力表轉接頭加工或購買時,應詳細標注內外螺紋形式。
d ) 油氣生產現場應嚴格按照密封方式進行壓力表安裝,非密封公製管螺紋搭配生料帶的安裝方式不能繼續采用,務必按照標準要求更換為墊片密封。
e ) 高壓情況下壓力表的安裝,建議采用帶泄壓功能的切斷閥,有效降低更換壓力表操作中存在的風險。
f ) 油氣生產領域職業技能培訓係列教程中關於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誤導。
g ) 壓力表轉接頭可加工為活接頭形式, 作用是調整壓力表表盤朝向,方便操作人員觀察,但實際上由於加工精度和安裝問題,容易引起滲漏,且僅僅為了調整朝向,作用不大,現場應用較少。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,值得借鑒。
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