蔡 娟 肖 梅 闞興棟（新疆油田公司采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

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金屬管與軟管接頭的研制與應(yīng)用

蔡 娟 肖 梅 闞興棟
（新疆油田公司采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

摘 要：金屬管與軟管的連接在生產(chǎn)和生活中隨處可見(jiàn)，其連接方式也是多種多樣。本文對(duì)生產(chǎn)生活中金屬管與軟管的連接方式、方法的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，對(duì)各種連接方式的優(yōu)點(diǎn)與不足進(jìn)行了分析，介紹了筆者發(fā)明的一種金屬管與軟管接頭的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用效果。

關(guān)鍵詞：金屬管；軟管；快速連接；安全可靠

與金屬硬管相比較，各種非金屬軟管與金屬硬管的連接在使用中，具有連接兩個(gè)點(diǎn)且不需要像金屬硬管那樣要求準(zhǔn)確的走向和卡度，連接后可以相對(duì)隨意地挪動(dòng)。在日常生產(chǎn)和生活中，金屬管與各種非金屬軟管的連接極為普遍：油田生產(chǎn)中，井口盤(pán)管爐火嘴與氣體管線的連接；計(jì)量站水套爐點(diǎn)火管與氣流管線的連接；注水井現(xiàn)場(chǎng)校對(duì)流量計(jì)時(shí)，膠皮管與注水井流量計(jì)出口管線的連接；蒸汽車(chē)蒸汽出口與蒸汽噴管的連接；現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)計(jì)量分離器時(shí)，分離器加水，排水管線的連接；在日常生活中，液化石油氣罐，天然氣氣液管線與熱水器、燃?xì)鉅t灶的連接；淋浴噴頭與冷熱水開(kāi)關(guān)的連接；綠化水膠皮管與自來(lái)水管線的連接（生產(chǎn)用：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣源管路的連接）等。由于在生產(chǎn)生活中，現(xiàn)有金屬管與軟管連接方式、方法在操作上有許多不便；連接后不夠可靠，部分連接軟管在經(jīng)濟(jì)上不合算，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種金屬管與軟管的接頭。

1 現(xiàn)有金屬管與軟管連接方式效果分析

1.1 鐵絲捆扎的連接方法

長(zhǎng)期以來(lái)，金屬管與軟管的連接一直采用鐵絲捆扎的方法，這種方法在操作前需要預(yù)備捆扎用的鐵絲和手鉗。操作時(shí)先將軟管用力套入金屬硬管，再將捆扎鐵絲繞在金屬管和軟管重合段外面。用手鉗夾住兩股扭在一起的鐵絲，用力扭幾圈，使鐵絲吃入軟管表面一定深度，將軟管固定在金屬硬管上。采用這種連接方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)。

1.1.1 連接不牢靠

連接操作時(shí)將軟管套入金屬硬管較為困難，不同的操作者套入深度不同，會(huì)影響連接的牢固程度，用鐵絲捆扎時(shí)，不同的操作者手法也不同，用力小一點(diǎn)，連接就會(huì)不牢靠，用力大一些，捆扎鐵絲會(huì)被擰斷；此外，鐵絲捆扎后在鐵絲扭緊的部位，金屬管與軟管貼合不嚴(yán)密，可能出現(xiàn)泄漏。

1.1.2 連接用時(shí)長(zhǎng)

采用鐵絲捆扎的連接方法一般會(huì)有三個(gè)步驟：

（1）將原連接管取下，在實(shí)際操作中，將原來(lái)連接好的金屬管與軟管分開(kāi)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，較為困難；

（2）將新的軟管套入金屬管上，由于金屬管外徑與配套使用的軟管內(nèi)徑相近，且相互摩擦力較大，套入也要耗費(fèi)一定時(shí)間；

（3）用鐵絲捆扎，包括用手鉗截取一定長(zhǎng)度鐵絲，將鐵絲繞在金屬管與軟管連接段外，用力擰緊鐵絲，一般情況下，完成這三個(gè)步驟，需要五分鐘以上。

1.1.3 產(chǎn)生廢棄物

捆扎后的鐵絲被卸下后通常就被丟棄，造成資源浪費(fèi)，長(zhǎng)期積累，浪費(fèi)量也不少。

由于鐵絲捆扎的連接方法存在著以上缺點(diǎn)，目前在油田生產(chǎn)中已不再使用。

1.2 打卡子的連接方法

這種連接方法有以下缺點(diǎn)：

1.2.1 操作不便

（1）卡子與鐵絲捆扎相同，人需要從金屬管上取下原軟管，套上新的軟管。

（2）卡子內(nèi)徑略小于套在金屬管上軟管的外徑，將卡子套入較為困難。

（3）卡子緊固螺絲很小，用扳手緊固不便，特別是在野外冬季和黑夜里操作更為不便。

1.2.2 卡子易損壞

軟管連接卡子的材料耐用度低，使用時(shí)易被損壞。

1.3 軟管與接頭一體的連接方法

這種連接方式連接速度快，連接牢固可靠，但使用一段時(shí)間后，當(dāng)軟管和兩端的連接處損壞后，雖然兩端的接頭仍完好，整個(gè)軟管及接頭不得不丟棄，這對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)是一種浪費(fèi)。家用淋浴噴頭的連接就屬于這種情況。

2 金屬管與軟管接頭的設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有金屬管與軟管連接方式存在的問(wèn)題，我們認(rèn)為新的金屬管與軟管連接工具應(yīng)具備這樣幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）連接可靠，連接后金屬管與軟管接觸面各個(gè)方向受力均勻；

（2）拆裝速度明顯快于原連接方式；

（3）連接工具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工成本低，可長(zhǎng)期使用。

從以上設(shè)計(jì)需求出發(fā)，我們將與軟管連接的金屬管部分設(shè)計(jì)成錐形，將拉緊方式設(shè)計(jì)為單螺紋，螺距較大的粗牙普通螺紋，連接工具零部件不超過(guò)三個(gè)；按照上述思路，我們經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的推敲、測(cè)算和實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了一種新型“金屬管與軟管接頭”。下面以DN15鋼管與DN15膠皮管接頭為例介紹“金屬管與軟管接頭”的設(shè)計(jì)制作過(guò)程。

圖1 拉緊螺母圖

圖2 中心管圖

圖3 壓套圖

金屬管與軟管連接主要與金屬管的外徑的軟管的內(nèi)徑有關(guān)，經(jīng)過(guò)測(cè)量，膠皮管的內(nèi)徑是20mm，DN15的鋼管外徑為22mm，將金屬管與膠皮管連接部分設(shè)計(jì)成椎體，椎體小徑應(yīng)小于20mm，以便輕松的插入外徑為20的膠片管內(nèi)，椎體的大徑應(yīng)大于22mm。金屬管與膠片管的連接工具設(shè)計(jì)成三部分，如圖1～圖3所示。

（1）中心管。中心管一頭為1/2R的管螺紋，另一頭是一個(gè)空隙椎體，中間有一個(gè)拉緊螺母用力支撐的直徑較大的圓。

（2）壓套。內(nèi)徑等于膠皮管外徑，內(nèi)部前端設(shè)計(jì)成喇叭形錐面，錐度與中心管錐體錐度相同，外部前端車(chē)普通螺紋，后部焊接兩個(gè)手柄。

（3）拉緊螺母。拉緊螺母外部焊兩個(gè)手柄，內(nèi)部前端車(chē)普通螺紋，用于與壓套連接。

金屬管與軟管接頭使用時(shí)，將拉緊螺母套入中心管帶有螺紋一頭，這一部分在將來(lái)使用中不再拆卸，將膠皮管穿入壓套后用力套在中心管椎體上（可預(yù)先在錐面涂些黃油有利于膠管沿錐面前行，有利于密封，也有利于下次拆卸）。連接壓套與拉緊螺母，在拉緊螺母的拉動(dòng)下，壓套推動(dòng)膠管不斷前行，壓套與錐面的間隙不斷減小，達(dá)到將膠管牢固的連接在中心管錐面上的目的，如圖4所示。

金屬管與膠皮管的這種連接方式，同樣可以用于燃?xì)?、熱水器和燃?xì)鉅t灶，可以制作時(shí)將其加工在這些燃?xì)庥镁呱稀?/p>

3 金屬管與軟管接頭試用效果

金屬管與軟管接頭在現(xiàn)場(chǎng)連接膠皮管安裝時(shí)，拆裝方便快捷，安裝只需要1min～2min，安裝后清水試壓1.0MPa持續(xù)30min無(wú)滲漏，憋壓到1.5MPa，5min未見(jiàn)連接處有脫出現(xiàn)象，如圖5、圖6所示。

對(duì)4個(gè)站區(qū)、18口單井使用該工具進(jìn)行管線連接操作，將驗(yàn)證結(jié)果同原有技術(shù)對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 與原工藝對(duì)比表

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）投入：每套聯(lián)接器生產(chǎn)成本為100元。

（2）產(chǎn)出。

人工成本：

單次操作節(jié)省員工操作時(shí)間：8.42× 2-1.6=15.24min

以員工月工資3000元，平均月工作日為18天，每天工作時(shí)間為8小時(shí)，進(jìn)行計(jì)算，單次操作節(jié)省人工成本：15.24×3000/（18×8×60）=5.29元

以本作業(yè)區(qū)為單位進(jìn)行效益計(jì)算，每年該項(xiàng)操作約240次，共計(jì)節(jié)省人工成本：

5.29×240=1269.6元

材料成本：作業(yè)區(qū)加工制造使用10套，每套每年可節(jié)省卡子等消耗品的材料投入約30元。

（3）獲得經(jīng)濟(jì)效益

投入與產(chǎn)出的差值為：（1269.6+30× 10）-100×10=569.6元

4.2 社會(huì)效益

采用該工具后，與設(shè)定目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，滿足所有目標(biāo)：

（1）滲漏率為零，避免因?yàn)檫B接不牢固或滲漏帶來(lái)的安全隱患，保證了站區(qū)、井場(chǎng)的清潔及員工人身安全。

（2）員工操作效率提高了90%，由原來(lái)的2人操作，平均8.42min/次，降至單人操作平均1.6min完成連接，極大地節(jié)省了工時(shí)，節(jié)約了人力投入。

（3）由于不借助其他連接材料進(jìn)行操作，節(jié)省了材料投入，實(shí)現(xiàn)材料零損耗，且該工具能長(zhǎng)期使用，極大地降低了生產(chǎn)成本。

（4）將此接頭推廣至燃?xì)庠?、燃?xì)鉄崴鞯让裼闷骶?，可消除非?zhuān)業(yè)連接帶來(lái)的不牢靠、不嚴(yán)密所帶來(lái)的安全隱患，避免人身危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失。

結(jié)論

金屬管與軟管接頭有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）在一個(gè)連接點(diǎn)上安裝一個(gè)接頭可長(zhǎng)期重復(fù)使用。

（2）接頭連接后安全可靠，可有效防止有毒有害氣體、液體滲漏。

（3）連接操作方便快捷省時(shí)省力。

（4）該接頭加工簡(jiǎn)單、成本低廉。

綜上所述，我們認(rèn)為金屬管與軟管接頭具有較好的使用和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］王同海.金屬管接頭復(fù)合成形彎曲缺陷的研究［J］.鍛壓機(jī)械，1998（3）：32-33.

圖4 連接操作步驟示意圖

圖5 水井量水接口聯(lián)接

圖6 水套爐點(diǎn)火控制閥聯(lián)接

中圖分類(lèi)號(hào)：TE256

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A