井用上水管道常用的連接方式有兩種:一種是粘圈密封法蘭盤連接,另一種是管螺紋聯接。其中管螺紋聯接以其安裝工藝簡便和易下管的優(yōu)勢,得以廣泛應用。
管螺紋在使用過程當中,由于受其本身及外界因素的影響,時常會發(fā)生各種故障,影響了正常的工作。經過對失效管理進行調查和分析,發(fā)現失效部位大都發(fā)生在管螺紋聯接處,表現出的失效形式主要有以下幾種類型:絲扣粘連(粘扣)、絲扣滲漏、紋牙折斷和聯接處的管體裂紋等。
一、失效原因
1、絲扣粘連
絲扣粘連是指管道接箍處的螺紋發(fā)生了磨損破壞,使螺紋牙的形狀及其尺寸發(fā)生了變化的一種失效形式。
磨損是粘扣的主要和直接原因,管螺紋的磨損主要有磨料磨損和復合磨損兩大類。
井用管螺紋在聯接和拆卸的旋進旋出過程中,各種雜物會不可避免地落于螺紋牙面和槽內,這些硬質顆粒狀雜物對螺紋牙有切削和刮擦作用,從而引起聯接表面材料的脫落而形成磨粒磨損。
管螺紋受到的載荷包括管道自重、旋緊接箍后預緊力產生的附加載荷、管道內流體介質內壓所形成的軸向靜載荷等。這些載荷在管螺紋的螺紋牙表面產生較大的接觸應力,使螺紋牙表面上的較大的承載凸峰產生粘著。接觸應力的變化,使粘著點切開而形成磨屑,磨屑在螺紋牙的接觸面間成為磨料,繼而出現磨料磨損,如此循環(huán)的結果是形成了新的復合磨損。
2、絲扣滲漏
形成絲扣滲漏失效的最主要原因是腐蝕性磨損。螺紋材料與管道內流質中的某些化學成分發(fā)生化學反應或電化學反應,生成的腐蝕物在螺紋牙表面粘附不牢而易脫落,新的螺紋牙表面繼續(xù)與流體介質發(fā)生反應,如此過程的重復就形成了腐蝕性磨損。
螺紋牙的側表面和牙頂經腐蝕磨損后,牙型發(fā)生變化,內外螺紋旋合外的徑向間隙增大,導致滲漏。
3、螺紋牙折斷
管道自身的重量、管內流體介質的作用所產生的軸向載荷以及螺紋防松的預緊力均作用于管螺紋的螺紋牙上,腐蝕性磨損又會使螺紋牙的厚度尺寸減小、強度降低,當載荷大于螺紋牙的強度極限時,就會發(fā)生螺紋牙斷裂。
二、失效的預防措施
1、預防絲扣粘連采取的措施
磨損是絲扣粘連的主要和直接原因,因此可采取下列預防措施:
?。?)采用噴鍍技術(如刷鍍銅)給管螺紋牙表面涂層,提高其耐磨性。
?。?)對螺紋表面進行表面感應淬火強化處理,以增加螺紋牙的強度和硬度。這種方法的應用性較好,一般情況下,只要能確實保證螺紋牙足夠的硬度,螺紋牙就不會產生粘扣這種失效。螺紋牙實際需要的硬度可以通過其強度計算而得到。