卡箍連接管道安裝要點(diǎn)及案例淺析

李潤(rùn)澤，牛緯濤

中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)公司 山東青島 266061

卡箍連接管道安裝要點(diǎn)及案例淺析

李潤(rùn)澤，牛緯濤

中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)公司 山東青島 266061

卡箍連接技術(shù)也稱溝槽管件連接技術(shù)，自1998年開始研發(fā)至今，以其操作簡(jiǎn)單、便于檢修、施工過程安全、能夠保持管道原有特性、獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，在消防管道安裝中逐漸取代了絲扣、焊接和法蘭等連接形式，并廣泛的應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑工程熱鍍鋅鋼管及鍍鋅鋼管的連接。本文依據(jù)廣西石化含硫原油加工配套工程廠區(qū)液化石油氣罐區(qū)（三）現(xiàn)場(chǎng)消防管道安裝實(shí)際情況，對(duì)比廣西石化一期工程消防管道安裝及使用情況，對(duì)卡箍連接技術(shù)的安裝要點(diǎn)和消防噴淋試噴情況做簡(jiǎn)要分析。

卡箍連接 消防管道 安裝

傳統(tǒng)的消防噴淋系統(tǒng)管道主要以絲扣和焊接法蘭連接為主。絲扣連接施工難度很大，大口徑管道容易發(fā)生漏水；焊接法蘭接口破壞了接口附近的鍍鋅層，需要二次鍍鋅處理，雖能保證工程質(zhì)量，但成本高，工期長(zhǎng)。卡箍式管道連接是用壓力響應(yīng)式密封圈套入兩連接鋼管端部，兩片卡件包裹密封圈并卡入鋼管溝槽，上緊兩圓頭橢圓錐頸螺栓，實(shí)現(xiàn)鋼管密封連接。中國(guó)石油廣西石化含硫原油加工配套工程廠區(qū)液化石油氣罐區(qū)（三）消防噴淋系統(tǒng)，控制閥以后管道均采用了內(nèi)外熱鍍鋅輸送流體用無縫鋼管，摒棄了以往的焊接法蘭連接形式，采用了更符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求的卡箍連接形式，卡箍連接的管道總工程量1190m。

1 工作原理

卡箍式管接頭主要由滾好槽的鋼管端頭、溝槽式機(jī)械卡箍件、密封膠圈套、緊固件所組成。安裝前，先將所要安裝的鋼管的端頭滾槽，把密封膠圈套在管道的端頭上，在橡膠密封圈外側(cè)再安裝卡箍件。密封膠圈的高度高于管和卡箍的高度，套好卡箍并擰緊螺栓后，當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)入C型橡膠圈，利用介質(zhì)自身的壓力使橡膠圈壓緊在管箍腔內(nèi)，保證密封，另外橡膠圈的尺寸略大于管箍和管道形成的空腔，螺栓擰緊后，橡膠圈進(jìn)一步被擠壓，密封效果進(jìn)一步加強(qiáng)。管道端面間一般留有2～3mm間隙，可以保證管道少量軸向位移。接管間隙密封是靠被壓緊的橡膠圈來實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)如圖1：

2 安裝要點(diǎn)

圖1 接管間隙結(jié)構(gòu)

2.1 安裝工藝

首先按照先裝大口徑、總管、立管，后裝小口徑、分管的原則，確定管道的走向及位置，明確機(jī)械配件和溝槽式配件的位置，然后滾槽→開孔→安裝機(jī)械彎頭、三通、四通→管道安裝→系統(tǒng)試噴。

2.2 溝槽加工要求

將管材按所需長(zhǎng)度用切管機(jī)切割，切口應(yīng)平整，并去除毛刺，將鋼管架設(shè)在滾槽機(jī)上。選擇合適的凸壓輪，用水平儀調(diào)整滾槽機(jī)尾架，使?jié)L槽機(jī)與鋼管處于水平位置，然后將鋼管端面與滾槽機(jī)輪檔板端面貼緊，使鋼管與滾槽輪檔板端面成90°，啟動(dòng)滾槽機(jī)電機(jī)，使凸壓輪均勻滾壓鋼管至設(shè)定的溝槽深度為止，用游標(biāo)卡尺檢查溝槽深度和寬度等尺寸，滿足要求后將滾槽機(jī)卸荷，最后取出鋼管。

由于溝槽卡箍連接的特點(diǎn)，卡箍連接處的強(qiáng)度低于焊接強(qiáng)度，并且卡箍位置的管道存在兩個(gè)游離端，故連接處是管道最薄弱的環(huán)節(jié)。在施工過程中能否在管道外壁上加工合格的溝槽，是溝槽卡箍連接的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)之一，否則可能會(huì)造成接口漏水，甚至滑脫事故，因此進(jìn)行管道滾槽的加工要嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。

2.3 橡膠密封圈安裝要求

確保待裝鋼管密封面的平整、圓滑，檢查橡膠密封圈，如有破裂需及時(shí)更換；校直管道中軸線，兩端口處留有間隙，將橡膠密封圈套上另一支鋼管端部，使橡膠密封圈位于接口中間部位，不得安裝在溝槽內(nèi)，并在橡膠密封圈上涂抹潤(rùn)滑劑(潤(rùn)滑劑可采用洗潔劑等，但不得采用油性潤(rùn)滑劑)。在橡膠密封圈外側(cè)安裝卡箍件，將卡箍凸邊卡進(jìn)溝槽內(nèi)，雙手壓緊卡箍件，必要時(shí)可使用木錘，安裝緊固件應(yīng)均勻交替擰緊螺栓，擰緊力矩適中，防止螺栓受損。目測(cè)橡膠密封圈是否在卡箍件內(nèi)，兩接口處避免起皺。

3 試噴結(jié)果及分析

3.1 消防噴淋試噴結(jié)果

中國(guó)石油廣西石化廠區(qū)液化石油氣罐區(qū)（三）消防噴淋系統(tǒng)控制閥門共有三個(gè)，包括兩個(gè)蝶閥，一個(gè)電動(dòng)球閥（主線為蝶閥+電動(dòng)球閥+過濾器組成，副線由蝶閥控制）。管道設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，全廠設(shè)置獨(dú)立的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)，壓力為0.7～1.2MPa。當(dāng)關(guān)閉電動(dòng)球閥緩慢打開副線蝶閥進(jìn)水的時(shí)候，消防噴淋正常噴水，卡箍連接處正常；當(dāng)關(guān)閉副線蝶閥，電腦控制電動(dòng)球閥進(jìn)水，彎頭處卡箍連接部分有下墜、爆開的情況發(fā)生，消防噴淋不能正常使用。由于在緊急情況下廠區(qū)均采用電動(dòng)球閥控制消防系統(tǒng)，故此次試噴不合格。

3.2 結(jié)果分析

手動(dòng)蝶閥的開關(guān)為人工操作，開啟過程的時(shí)間較長(zhǎng)，水流量逐漸增加，相當(dāng)于先將管道充滿水，再將壓力升至消防噴淋工作壓力；電動(dòng)球閥的開關(guān)為電腦控制，開啟的過程較短，短時(shí)間內(nèi)水流量很大，管道壓力瞬間升至工作壓力。

溝槽卡箍的密封主要通過C型密封圈實(shí)現(xiàn)，可形成三重密封。不安裝卡箍時(shí)靠密橡膠圈形成第一道密封；卡箍安裝后，橡膠圈被卡箍進(jìn)一步壓緊形成第二道密封；當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)進(jìn)入橡膠圈的C型腔，反作用于橡膠圈的密封唇上，形成自密封。溝槽卡箍的工作狀態(tài)相當(dāng)于受壓容器，輸送介質(zhì)的軸向力由卡箍承擔(dān)，螺栓承擔(dān)徑向力。在先充滿水的狀態(tài)下，水進(jìn)入橡膠圈的C型腔，增壓后反作用于橡膠圈的密封唇上，使得密封強(qiáng)度增大；當(dāng)水流量瞬間進(jìn)入的時(shí)候，由于接觸面積較小，壓強(qiáng)較大，橡膠圈受軸向力擠壓變形，螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致卡箍最終由連接處斷開，消防噴淋不能正常使用。

3.3 問題要點(diǎn)及處理措施

3.3.1 問題要點(diǎn)

在試噴結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)將出現(xiàn)問題的卡箍連接處拆開，發(fā)現(xiàn)有以下問題：

(1)消防控制閥門后管道設(shè)計(jì)使用φ219×6的內(nèi)外熱鍍鋅輸送流體用無縫鋼管，到場(chǎng)材料外徑較大，為220.5～221mm口徑管道，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)壓槽加工后，最大張口直徑達(dá)到234.6mm，而連接所使用的彎頭均為φ219(R=1.5D)標(biāo)準(zhǔn)件，外徑相差較大，造成兩端受力不均，導(dǎo)致卡箍斷開；

(2)部分彎頭橢圓度較大，拆開下墜部分的彎頭后，發(fā)現(xiàn)橡膠密封圈有明顯的起皺變形；

(3)在橡膠密封圈安裝過程中，部分密封圈涂抹潤(rùn)滑劑不夠，卡箍連接處發(fā)澀，可能造成密封不嚴(yán)；

(4)現(xiàn)場(chǎng)消防管墩數(shù)量較少，分布不合理，在彎頭等受水流沖擊力較大處沒有安裝支撐，造成試噴結(jié)束后彎頭下墜或卡箍松動(dòng)；

(5)測(cè)量接入現(xiàn)場(chǎng)的消防管道壓力，實(shí)際為1.4MPa,高于設(shè)計(jì)要求的0.7～1.2MPa。

3.3.2 處理措施

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員分析后，將加工后張口直徑較小的管子與彎頭相連，張口直徑較大的管子相互連接，盡量減少錯(cuò)邊量，并在所有彎頭連接處增加支架，將彎頭固定。在安裝橡膠密封圈的時(shí)候均勻涂抹潤(rùn)滑劑，使之與管子和卡箍緊密貼合。在安裝完成后，為了進(jìn)一步測(cè)試卡箍連接的耐壓程度，我們將卡箍連接管道與其它部分?jǐn)嚅_，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，先將管道內(nèi)充滿水，緩慢升壓，最終升至1.5倍設(shè)計(jì)壓力（2.4MPa）后穩(wěn)壓檢查，各卡箍連接部分完好，泄壓后管箍連接處外觀良好，滿足壓力試驗(yàn)要求。

在完成以上操作后，使用電動(dòng)球閥控制進(jìn)水，重新進(jìn)行消防噴淋的試噴，在試噴過程中，原來下墜、爆開的卡箍連接處在此次試驗(yàn)中保持正常，消防噴淋能夠正常使用，試噴合格。

卡箍連接技術(shù)以其簡(jiǎn)便的操作、良好的經(jīng)濟(jì)效益、日益完善的施工技術(shù)受到越來越多的用戶青睞，以其獨(dú)特的構(gòu)造被廣泛的應(yīng)用于消防系統(tǒng)、自來水管道系統(tǒng)、石油化工管道系統(tǒng)和水處理工程等。隨著卡箍連接方式在生產(chǎn)生活中越來越廣泛的應(yīng)用，也逐漸暴露出了一些問題，比如槽溝位置的鍍鋅層時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)脫落，露出的鋼管易發(fā)生腐蝕，不適用于急速升壓的管道等，這就需要我們?cè)谑┕どa(chǎn)過程中進(jìn)一步總結(jié)改進(jìn)卡箍連接技術(shù)，以滿足更多用戶的需求。

1 王朝熙.溝槽式卡箍連接[J].建筑工人,2001,9

2 歐尚明.卡箍連接技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技,2009,16

3 CJ/T156-2001《溝槽式管接頭》

4 SH 3533-2003《石油化工給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》

TE682

B

1672-9323（2014）02-0074-02

2014-02-18）