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压力表安装误区分析及对策

作时间:2018-05-08  来源:  作者:
   

 摘 要: 为了解决油气生产现场压力表安装中存在的诸多问题, 消除运行和维护中的安全隐患,提高现场标准化水平 , 通过借鉴相关技术标准和历史资料,结合生产现场的实际情况,对压力表安装过程中的各个部件及常用的螺纹形式进行对比分析, 指出工业生产中压力表安装所涉及到的常见误区,强调了系统地掌握螺纹技术知识在压力表安装方面的重要作用。 针对现场存在的问题,在物料准备、实际操作、教材修订和标准规范等方面提出了建议。

 
0 前言
油气生产领域职业技能培训系列教程中关于压力表更换的操作步骤为:将校验合格的压力表在螺纹上按逆时针方向缠上密封带,用手扶正压力表找正,把压力表正确安装在转接头上,旋上几扣后再用 17 mm 固定扳手和活动扳手上好压力表。 但参照国家和行业技术标准,发现这种安装方式不符合规范。 压力表螺纹为非密封管螺纹,其密封形式应采用端部密封,并且生料带也仅适用于密封管螺纹,在低压情况下,可能会外渗油污或者盐渍;而在高压情况下,这种安装方式存在较大的安全隐患。
 
1 螺纹
1841 年,英国惠特沃斯提出了世界上第一份螺纹标准(英制, BS ),也称惠氏螺纹,奠定了螺纹标准的技术体系。 1905 年,英国发明了螺纹量规,成为了世界上第一个全面掌握螺纹加工和检测技术的国家。 英制螺纹标准在世界范围内均得到认可,是现行螺纹标准的祖先。美国的国家螺纹(美制, N )标准是在惠氏螺纹基础上发展起来的,二次世界大战后转化为二战盟国共同使用的统一螺纹( UN ),美制螺纹是世界上第一份得到国际组织认可的国际标准。
 
公制螺纹(米制, M )源于美制螺纹,它首先在欧洲得到广泛使用,并纳入 ISO 标准,当公制单位被确定为国际法定计量单位后,又进一步提升了米制螺纹在国际贸易中的地位。
 
压力表及附属部件的安装属于管螺纹系列,目前现场使用的管螺纹主要包括: GB/T 7306.2-2000 《 55° 密封管螺纹第一部分:圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》,属于英制螺纹,用 R 表示; GB/T 12716-2011 《 60° 密封管螺纹》,属于美制螺纹,用 NPT 表示; GB/T 1414-2003 《普通螺纹管路系列》,属于公制螺纹,用 M 表示 [ 1 ] 。
 
2 部件
2.1 压力表
现场使用的压力表包括一般压力表和抗震压力表两种,技术要求分别执行 GB/T 1226-2010 《一般压力表》和 JB/T 6804-2006 《抗震压力表》,除了用户对仪表接头螺纹有特殊要求可与生产商协商解决外,其螺纹形式默认为公制外管螺纹(如常用的 M 20×1.5 、 M 14×1.5 ),此种螺纹外形为圆柱体,螺纹本身不具有密封功能 [ 2-4 ] 。
 
2.2 切断阀
压力表切断阀种类繁多,其加工制作标准主要依据JB/T 7747-2010 《针形截止阀》、 GB/T 12237-2007 《石油 石化及相关工业用的钢制球阀》 和 JB/T 8473-1996 《仪表阀组》,除了订货合同另有要求可按合同执行外,以上三项标准技术要求内提出的螺纹可以是英制也可以是美制内管螺纹(如常用的 NPT 1/2 、 R 1/2 ),此两种螺纹外形均为 1∶16 圆锥体,螺纹本身具有密封功能。 多数厂商均提示,如用户对螺纹没有特别要求,一般默认发货为NPT 螺纹。
 
2.3 转接头
由于不锈钢压力表和切断阀螺纹形式不同,因此压力表转接头应运而生。 目前关于转接头的通用标准仅在住房和城乡建设部颁布的 01 R 405-2001 《压力表安装图》 中有所体现,一种是两端均为内螺纹;另一种是一端为内螺纹,一端为焊接。 油气生产现场所使用的转接头和压力表相连一端为内螺纹,和切断阀相连一端为外螺纹。 螺纹形式和外观尺寸也有多种,压力表转接头主要执行企业自主标准,或者根据现场实际情况进行批量加工。 现场最常用的转接头为 M 20×1.5 (内)转 NPT 1/2 (外)。
 
2.4 密封
QB/T 4008-2010 《螺纹密封用聚四氟乙烯未烧结带(生料带)》 中规定了生料带主要应用于密封管螺纹,如切断阀两端的管螺纹 ( NPT ) 连接。 压力表和转接头之间为非密封公制管螺纹,其密封形式应为端面密封,一般低压情况下采用平面密封,其间填充石墨、聚四氟乙烯或者紫铜垫片;高压情况下采用锥面密封,其密封由光滑的金属锥面本身实现 [ 5 ] 。
 
3 误区
a ) 现场技能培训和安装操作中,常误认为螺纹只分为公制螺纹和英制螺纹两种,将美制螺纹和英制螺纹的概念混为一谈。实际上 GB/T 7306.2-2000 《 55° 密封管螺纹第一部分: 圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》 中螺纹规格(牙 /in. , in.=25.4 mm ) 包 括 28 、 19 、 14 、 11 牙 , 而 GB/T
12716-2011 《 60° 密封管螺纹》 中螺纹规格(牙 /in. )包括27 、 18 、 14 、 11.5 、 8 牙,当两者仅在 14 牙时,如果管径一致能够勉强破坏性安装(牙型角不同,螺纹会出现挤压变形),由原来的面密封变成线密封,降低了密封能力,这是日常操作中经常出现的情况(压力表安装绝大多数属于 14 牙系列)。
 
b ) GB/T 1414-2003 《普通螺纹管路系列》 中螺纹规格标注方式为公称直径 × 螺距,螺距包括 1 、 1.25 、 1.5 、 2 、
3 、 4 mm ,通过数据折算,所有规格都无法与英制螺纹和美制螺纹配对使用,直接将公制螺纹破坏性安装在英制螺纹或美制螺纹上的情况并不少见。
c ) 一般来讲,在管螺纹系列中每种管径只对应一种螺距(或者牙 / in. ),所以粗牙、细牙和超细牙的说法只出现在紧固连接螺纹系列中,管螺纹无此概念。
d ) 在工程项目中,经常出现作废标准仍在使用的情况,如将 R 螺纹标注为 ZG ,将 NPT 螺纹标注为 Z ,容易造成混淆,不利于工作的开展和技术的传承。
e ) 现场技术人员经常使用 JB/T 7981-2010 《螺纹样板》检测螺纹的牙型,实际上螺纹样板只具备测量螺纹螺距的功能,无法分辨牙型角究竟是 55° 还是 60° ,检测螺纹牙型应使用螺纹量规。 量规包括塞规和环规,塞规检测内螺纹,环规检测外螺纹。
f ) 生料带是带锥度的密封管螺纹的辅助材料,安装压力表操作时经常将其缠绕在压力表本体的公制非密封管螺纹上,忽视了压力表本体接头端面密封,这是石油系统内部关于压力表安装方面存在的最大问题。
g ) 当介质温度超过 60 ℃ 时, 就地安装压力表应选用冷凝管(或其它形式的散热装置),冷凝管既不具备缓冲功能,也不具备减振功能。 在压力波动较大的工艺管线或者机泵进出口安装冷凝管的做法是不科学的。
 
4 设计
目前压力表设计安装主要参照 HG/T 21581-2010《自控安装图册》,图册中介绍了承插焊连接、对焊连接、法兰连接和螺纹连接共 40 种设计安装方式。 各设计单位均在图册基础上进行了改进,归纳起来有两种:一种是切断阀螺纹选用和压力表保持一致,均为公制非密封管螺纹,中间不需加压力表转接头;另一种是切断阀选用 NPT 或者 R 密封管螺纹,压力表选用公制非密封管螺纹,中间通过压力表转接头进行转换。 第一种安装模式有两个弊端:一是此类切断阀现场使用较少,需要在订货合同中提出特殊要求, 报料和更换存在一定困难;二是切断阀与下接管连接一侧也需要加装密封垫片,对接
管壁厚有一定要求,端面需要进行特殊处理来实现密封功能,此种模式现场应用较少,而第二种安装模式则成为现场普遍采取的设计方案。 另外,如果用户在购买压力表时对压力表螺纹提出特殊要求,与切断阀保持一致且均为 NPT 螺纹,也可免安装转接头。
 
5 结论
a ) 在工业生产的各个环节, 不仅要依靠实际经验,还要加强国家、行业、地方和企业相关标准的学习,并及时关注标准的替代、合并和升级。 另外,国内螺纹标准体系引用混乱及相关技术标准的缺失也是造成认识误区的重要因素。
b ) JB/T 308-2004 《阀门型号编制方法》 标准中,阀门型号包括阀门类型、驱动方式、连接形式、结构形式、密封材料、公称压力、阀体材料,连接形式中螺纹只能反映出内与外,无法反映螺纹执行的标准,虽然厂商提示默认发货为 NPT 螺纹, 但现场仍会出现 R 螺纹切断阀,影响现场安装使用,建议物资报料时必须将螺纹形式备注清楚。
c ) 压力表转接头加工或购买时,应详细标注内外螺纹形式。
d ) 油气生产现场应严格按照密封方式进行压力表安装,非密封公制管螺纹搭配生料带的安装方式不能继续采用,务必按照标准要求更换为垫片密封。
e ) 高压情况下压力表的安装,建议采用带泄压功能的切断阀,有效降低更换压力表操作中存在的风险。
f ) 油气生产领域职业技能培训系列教程中关于压力表安装操作的具体内容应及时进行修订,避免对现场运行和维护人员造成误导。
g ) 压力表转接头可加工为活接头形式, 作用是调整压力表表盘朝向,方便操作人员观察,但实际上由于加工精度和安装问题,容易引起渗漏,且仅仅为了调整朝向,作用不大,现场应用较少。进口的美标压力表本体接头几乎全部为 NPT 螺纹, 不需要使用压力表转接头和密封垫片,既方便统一安装,又减少泄露点的数量,值得借鉴。
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