軌道交通空氣管路系統(tǒng)管接頭泄漏分析

錢科婭

（廣州電力機(jī)車有限公司，廣東 廣州510850）

0 引言

在城市軌道交通空氣管路系統(tǒng)中，管接頭作為空氣管路的聯(lián)接件，其性能不達(dá)標(biāo)會直接引起制動系統(tǒng)的泄漏，影響車輛正常運(yùn)行，在機(jī)車上如果發(fā)生管接頭松脫現(xiàn)象，將導(dǎo)致管路大量排風(fēng)以致列車發(fā)生機(jī)破；對于穿梭在城市間承載著眾多市民的地鐵交通系統(tǒng)，泄漏嚴(yán)重將導(dǎo)致制動性能失效，甚至引發(fā)安全事故。管接頭在空氣管路系統(tǒng)中的重要性無可厚非，基于此，本文主要從空氣管路系統(tǒng)中常用管接頭的結(jié)構(gòu)形式、安裝工藝及密封性能著手，逐步探究在空氣管路系統(tǒng)中管接頭泄漏的原因以及防治措施。

1 常用管接頭結(jié)構(gòu)形式

1．1 焊接式管接頭

焊接式管接頭（圖1）適用于以氣、油、水為介質(zhì)的管路系統(tǒng)，與管道焊接后，具有結(jié)構(gòu)簡單、連接牢靠、耐高壓、密封性能好等特點(diǎn)，對配用鋼管的規(guī)格要求比較靈活，因而在空氣管路系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

圖1 焊接式管接頭

1．2 卡套式管接頭

1．2．1 結(jié)構(gòu)形式

卡套式管接頭（圖2）由外套螺母、卡套、襯套、接頭體組成，它是剛性密封，其密封原理是：卡套在受控壓力下逐漸切入鋼管，當(dāng)A、B刃口切入到設(shè)計(jì)深度時(shí)，止動邊C限制了刃口過量切入，確保不會因?yàn)榍腥脒^深而破壞鋼管；螺母擰緊后，預(yù)緊力通過外套螺母傳遞至卡套上。

圖2 卡套式管接頭結(jié)構(gòu)

如圖3所示，卡套E點(diǎn)與接頭體內(nèi)錐面緊密接觸，F(xiàn)段形成彈性隆起，由此產(chǎn)生的彈性效應(yīng)可避免金屬接觸密封產(chǎn)生的應(yīng)力松弛現(xiàn)象。

圖3 卡套式管接頭接觸點(diǎn)

1．2．2 安裝工藝

卡套式管接頭使用專門的卡套預(yù)裝機(jī)進(jìn)行預(yù)裝，目的是使卡套與鋼管緊密結(jié)合?？ㄌ最A(yù)裝機(jī)效率高，操作方便，在城市軌道交通上廣泛應(yīng)用。壓裝前要注意卡套的方向，選到對應(yīng)的模具，在預(yù)裝體內(nèi)錐孔表面涂少許潤滑油，可以有效延長模具的使用壽命。在壓裝過程中，必須保證管子端部與預(yù)裝體內(nèi)錐孔底部相貼，達(dá)到工藝文件規(guī)定的壓力值后停止壓裝，維持壓力數(shù)秒后松開油壓開關(guān)卸壓，如圖4所示。

圖4 卡套式管接頭預(yù)裝

1．3 橡膠密封式管接頭

1．3．1 結(jié)構(gòu)形式

橡膠密封式管接頭又叫FBO管接頭，由外套螺母、開口彈性卡環(huán)、平墊圈、橡膠密封環(huán)和接頭體組成，如圖5所示。其密封原理是：FBO管接頭是彈性密封，接頭擰緊后，外套螺母推動卡環(huán)、平墊圈，壓縮橡膠密封環(huán)，使密封環(huán)產(chǎn)生變形，與接頭體內(nèi)表面、鋼管外表面緊密接觸，從而保證密封。安裝時(shí)，管子插入管接頭后，外套螺母在接頭體上順時(shí)針轉(zhuǎn)動，彈性卡環(huán)由于外套螺母的擠壓，產(chǎn)生一個(gè)軸向力和一個(gè)徑向力，軸向力使彈性卡環(huán)帶動平墊圈擠壓橡膠環(huán)，填充接頭體與管子的間隙，產(chǎn)生密封作用；徑向力使帶缺口的彈性卡環(huán)收口，進(jìn)而夾緊管子。

圖5 FBO管接頭組成部件

1．3．2 安裝工藝

在進(jìn)行安裝時(shí)，必須按照圖6所示序號1～5的順序依次安裝，每一個(gè)零件都不能裝反，零件之間順序不能弄錯(cuò)，擰緊時(shí)要用開口扳手打住接頭體中部保持不動，再用開口扳手逐漸擰緊兩邊的外套螺母，切勿用開口扳手分別打住兩邊外套螺母互相擰緊，如圖7所示。

圖6 FBO管接頭部件安裝順序

圖7 FBO管接頭安裝

之后用扭力扳手緊固FBO管接頭達(dá)到規(guī)定的扭力值。緊固標(biāo)記直線要貫穿管子表面、外套螺母，并且粗細(xì)均勻；開口彈性卡環(huán)的開口應(yīng)有間隙，不允許閉合；鋼管端部的裝配線外露在管接頭邊緣處，且兩邊基本對稱。

2 泄漏原因分析

2．1 卡套式管接頭泄漏原因

卡套式管接頭可以通過卡套預(yù)裝機(jī)或接頭體進(jìn)行預(yù)裝，但是如果在進(jìn)行裝壓卡套時(shí)沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的壓力值，或者卡套螺帽在擰緊時(shí)力矩值達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)值，在車輛巨大風(fēng)壓的沖擊下，卡套就會松動，進(jìn)而導(dǎo)致泄漏。

卡套管接頭在反復(fù)多次使用中，如果由于拆缷時(shí)用力不當(dāng)而發(fā)生卡套失圓、刃口損傷的問題，再用這樣的管接頭必定會導(dǎo)致密封程度不夠，進(jìn)而造成泄漏。

管子材料的硬度也會影響管接頭的密封性?？諝夤苈废到y(tǒng)中一般采用符合GB／T14976要求的鋼管，如果管子硬度太大，使卡套不能很好地咬入鋼管，也會使管接頭發(fā)生泄漏。

2．2 FBO管接頭泄漏原因

FBO管接頭是橡膠密封式管接頭，采用彈性密封，在連接管路時(shí)對管接頭與管子之間的同軸度要求甚高，而在組裝時(shí)該同軸度又沒有專用的工具測量，導(dǎo)致管子與管接頭的間隙不均，管子存在憋力，在風(fēng)壓很大的情況下容易沖脫管接頭。

FBO管接頭的安裝工藝要求也很高，由于直通式橡膠管接頭中間是通孔，2根管子在對接時(shí)必須把控管子伸進(jìn)接頭的長度，而很多工人在安裝時(shí)由于經(jīng)驗(yàn)不足或其他原因會使2根管子頂死而沒有縫隙，這樣一來，在環(huán)境溫度過高的情況下，鋼管會有熱脹現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼管之間相互擠壓、變形，產(chǎn)生作用力，引起泄漏。

橡膠式管接頭由于橡膠在長時(shí)間的使用過程中容易老化變硬，如果不能完全填充接頭體與鋼管的間隙，就會失去這種密封效能，致使管接頭發(fā)生泄漏。

3 改進(jìn)措施

（1）對于焊接式管接頭，密封性能主要取決于焊縫的質(zhì)量，只要焊縫質(zhì)量有所保證，密封性就會很好，不存在泄漏隱患，但安裝時(shí)焊接量大，焊接質(zhì)量要求高。

（2）FBO管接頭由于對同軸度的要求高，通常采用在管接頭兩端加裝管卡來固定，以防沖擊及振動，也能保證管接頭與管子軸線的整齊度，在運(yùn)行時(shí)防范管接頭被沖脫的危險(xiǎn)。

（3）為了保證FBO管接頭在連接管子時(shí)管子之間不頂死，如果是直通式管接頭，要求2根管子之間的距離在2～10mm之間，在安裝工藝上可以通過在管子外部畫線的方式保證，一般保證管端到畫線的距離至少超過相應(yīng)規(guī)格組裝好后的直通式管接頭總長的一半。

（4）對于卡套式管接頭，由于現(xiàn)在的軌道交通對其都采用卡套預(yù)裝機(jī)進(jìn)行預(yù)裝，按標(biāo)準(zhǔn)正確操作的情況下，卡套與鋼管之間的咬合有所保證，從車輛在線上運(yùn)行的情況來看，F(xiàn)BO管接頭由于管卡松脫、安裝不當(dāng)?shù)确矫娴脑驅(qū)е鹿芙宇^被沖脫的危險(xiǎn)性較大，而卡套式管接頭防沖脫、防振動、抵抗外力的性能相比FBO管接頭較好，建議優(yōu)先選用卡套式管接頭。

（5）在某些腐蝕性較強(qiáng)的場合，或者存在拉力的管路，或者當(dāng)卡套式管接頭還不能滿足需要時(shí)，可以選用焊接式管接頭。

4 結(jié)語

本文通過對焊接式管接頭、卡套式管接頭及FBO管接頭的分析，找出管接頭在實(shí)際運(yùn)行線路上發(fā)生泄漏的原因，并提出了防治措施，有效降低了管接頭多次發(fā)生泄漏的可能，保證了列車運(yùn)行的安全性。

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