涉氫管路螺紋鎖死機理及預防措施

涉氫管道一般采用S31603不銹鋼，其連接形式除焊接以外，均采用卡套或螺紋等形式連接，主要依靠不銹鋼螺紋進行連接緊固，連接扭矩達130-350N·m，遠高于碳鋼螺紋扭矩。較高的扭矩和不銹鋼的特性造成螺紋在安裝和拆卸的過程中易發生鎖死現象，鎖死輕則引起拆卸困難，重則造成無法拆卸，需要采用破壞性手段將管件及管道全部拆卸更換，造成維修難度和維修成本的增加。因此有必要對不銹鋼螺紋連接的鎖死機理及改善方法進行分析，采取有效措施進行預防。

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鎖死樣品的損傷分析

為了探明不銹鋼螺紋發生鎖死的原因，利用線切割機將發生鎖死的不銹鋼卡套樣品沿著軸線切開（圖1），對鎖死后螺牙損傷形貌進行觀察。內外螺紋連接處在激光共聚焦顯微鏡下的形貌（圖2）?？梢?，內外螺牙均發生嚴重磨損，有的螺牙在高度方向上磨掉約70%，并且磨屑在螺牙間堆積，成為一個整體。

將剖切卡套樣品分離，卡套樣品的典型損傷形貌（圖3）?？梢?，發生嚴重磨損，螺牙存在撕裂現象。磨屑在螺牙間堆積，對螺紋的旋入和旋出產生了阻塞作用，使得螺紋徹底鎖死。

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鎖死過程和實驗分析

不銹鋼螺紋在鎖死過程中發生了嚴重磨損現象。為了分析不銹鋼螺紋的鎖死過程，對比在無涂層和未作處理螺紋不同拆卸次數下的磨損的特征，采用反復預緊與拆卸的方式進行分析，次數分別為1次、5次和10次。所有試驗的卡套均未發生鎖死。試驗后，將卡套從螺牙底部沿著垂直于軸線方向進行線切割分析：

（1）1次預緊與拆卸后，螺牙表面就出現犁溝，這說明螺牙表面發生磨粒磨損。（圖4）。

（2）5次預緊與拆卸后，螺牙表面發生黏著磨損，螺牙頂部出現了由于黏著磨損而引起的撕裂和剝離現象。（圖5）

（3）10次預緊與拆卸后，黏著磨損加劇，螺牙頂部發生撕裂和剝離的材料體積增加。（圖6）

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防鎖死措施的效果分析

為應對鎖死現象，采用具備抗咬合圖層（鍍銀圖層）和涂抹防咬合脂的管件進行測試，管件不銹鋼螺紋經過10次預緊與拆卸后都未出現鎖死現象。顯微鏡形貌（圖7、8）與圖4、5、6對比，螺牙表面的損傷程度大幅度減輕。

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結論及預防措施

從上述分析可得，隨著預緊和拆卸次數增加，螺牙表面的磨損機制由磨粒磨損轉變為黏著磨損，且黏著磨損引起的損傷程度逐漸增加。隨著螺牙表面磨損的加劇，由于剝離和撕裂產生的磨屑逐漸在螺牙間堆積，這阻礙了螺牙的旋合過程并最終引起了鎖死現象。通過具備抗咬合圖層管件或涂抹防咬合脂可以有效降低鎖死現象發生。

為有效抵御黏著磨損造成不銹鋼螺紋連接抗鎖死，提高不銹鋼螺紋使用壽命，降低維修成本，不銹管管件安裝和使用過程還需要注意以下四點：

①.安裝前不銹鋼螺紋表面清潔，無污漬和雜質；

②.安裝前應對管件進行外觀檢查，不得有缺陷；

③.安裝時螺紋與管道中心線重合，偏轉角≤2°；

④.無涂層管件安裝應涂抹抗咬合脂或特殊密封脂。