四种常用管螺纹综述

王振勇

(深圳市飞托克实业有限公司，广东 深圳 518109)

1 管螺纹标准

管螺纹作为管道联接的一种形式，广泛地应用于输送液体、气体的中小尺寸管路的联结与密封。管螺纹种类繁多，应用广泛。我国常用的标准有 4个：GB/T7306.1—2000《55°密封管螺纹 第 l部分：圆柱内螺纹与圆锥外螺纹》、GB/T7306.2—2000《55°密封管螺纹 第 2部分：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》、GB/T7307—2001《55°非密封 管螺纹 》和 GB/T12716—2002《60°密封管螺纹》。

55°密封管螺纹属惠氏螺纹，在欧洲和英联邦国家影响较大。在水、煤气等管道行业占垄断地位。1952年被纳入国际标准(ISO 7)行列。55°非密封管螺纹也属于惠氏螺纹，该螺纹也被纳入了国际标准(ISO 228-1)的行列。60°密封管螺纹属于布氏螺纹，它不仅应用于压力较低的水、煤气管道，也应用于高温、高压系统。4种国标管螺纹标准与 ISO和美国标准的关系见表 1。

2 密封原理

(1)无论是 55°密封管螺纹还是 60°密封管螺纹(干密封管螺纹除外)，旋合时都要在螺纹密封副内填充介质，一般是用聚四氟乙烯密封带缠敷外螺纹，根据聚四氟乙烯密封带厚度不同，缠缚的圈数从 4到 10圈不等。当牙顶和牙底间隙配合时，随着管螺纹的旋紧。内外螺纹牙侧面相互挤压，首先消除压侧面间的间隙，进而随着旋紧力的增加，牙顶逐渐变尖，牙底逐渐变钝，牙顶与牙底间的间隙逐渐消除，达到阻漏目的。当牙顶和牙底过渡或过盈配合时，牙顶和牙底首先互相挤压，牙顶逐渐变钝，牙底逐渐变尖，进而牙侧面接触E并逐渐消除间隙。从而实现管螺纹的密封功能。第二种情况，由于牙顶和牙底首先接触，对于奥氏体不锈钢等容易咬合的材料是非常不利的，非常容易导致螺纹的咬死，这主要是因为接触首先发生在牙顶牙底处，接触面积小，接触应力大，加上牙顶牙底加工时难以保证光滑，所以容易发生螺纹咬死现象。

表1 国标管螺纹标准与ISO和美国标准关系

(2)55°非密封管螺纹本身没有密封功能，螺纹只起联结作用，因此需要采用密封垫作端面密封，端面密封有两种形式，一种是在阳螺纹的端面采用平垫，一种是在阴螺纹的端面采用组合垫片(弹性垫烧结在金属圈的内侧)的形式。无论那种密封都不可以应用在高压场所。两种密封形式见图 1。

图1 55°非密封管螺纹密封形式

3 加工制造

管螺纹加工多采用车削、铣削和滚压的方式加工，而应用在普通螺纹上的丝锥和板牙加工螺纹的方法较少应用，这主要是因为丝锥和板牙加工出来的螺纹牙面粗糙，毛刺较多，难以满足管螺纹在苛刻场合应用的需要。车削、铣削加工管螺纹是采用切除材料的方法加工而来，滚压加工管螺纹是采用使材料发生塑性变形的方法加工得到，相对于车削、铣削加工管螺纹的方法具有以下特点：

(1)生产效率高;

(2)螺纹表面粗糙度小;

(3)材料纤维连续，表面产生了冷作硬化层，强度和耐磨性有较大提高;

(4)不切除切屑，材料利用率高。

其中表面粗糙度小，表面产生冷作硬化层对奥氏体不锈钢等无法通过热处理来提高硬度的材料特别重要，管螺纹表面的硬化层和小的表面粗糙度对抗咬合非常有利。因此越来越多的厂家选择滚压的方法加工管螺纹。

4 检验

中国企业管螺纹普遍采用综合测量的检验方式，目前我国只制定了 55°管螺纹量规标准 GB/T 10922—2000 《55°密封管螺纹量规》、JB/T10031—1999《用螺纹密封的管螺纹量规》和 GB 10922—1989《非螺纹密封管螺纹量规》，而 60°密封管螺纹并无相应的量规标准，量规的制造和检验依据 ASME B1.20.1—1983(1992)《密封管螺纹》中量规的规定。螺纹塞规和螺纹环规的检定依据 JJG 888—1995《圆柱螺纹量规检定规程》。螺纹量规传递系统见图 2。

图2 螺纹量规传递系统

管螺纹的检验的工作塞规和工作环规都是削平牙顶和牙底的量规，可以综合检验管螺纹的作用中径，但并不能检测管螺纹的大径和小径，对于阳螺纹工件的大径可采用直接测量的方法测量，对于阴螺纹工件的小径可采用光滑塞规检测。而对于阳螺纹工件的小径和阴螺纹工件的大径无法直接测量，容易被一般公司忽略，导致工件的阳螺纹小径和阴螺纹大径不合格而被拒收。工件的阳螺纹小径和阴螺纹大径不合格会导致密封管螺纹密封副无法密封，非密封管螺纹采用全牙型时会出现阳螺纹工件旋合不进阴螺纹工件的情况。有两种间接的方法可以用来监测阳螺纹工件的小径和阴螺纹工件的大径是否超差，其一是监控加工螺纹的刀具或滚压轮，检验刀具或滚压轮是否磨损，从而判断工件阳螺纹的小径和阴螺纹的大径是否超差，其二是制作专用的检验螺纹规，这种螺纹规可以放宽除阳螺纹的大径和阴螺纹的小径之外参数的公差，来减小制作成本，一般选择阳螺纹的大径和阴螺纹的小径公差合理的工件作检验螺纹规。

5 旋紧扭矩

我们国家和国际标准化组织并没有专门的标准规定管螺纹的旋紧扭矩，加上各个公司制造的管螺纹质量参差不齐，管螺纹的旋紧扭矩都是凭安装工人自己把握，一般是直到旋不动为止，值得一提的是过大的安装扭矩对于容易咬合材料的管螺纹安装是非常不利的。美国标准 UL842—2007《可燃流体用阀门》规定了 60°密封管螺纹的扭矩，经测试该扭矩值对 55°密封管螺纹也是合适的，具体值见表 2。

综上，管螺纹是比普通螺纹要求更高的螺纹，它需要在加工、检验以及安装方面采取严格的控制，目前国内企业制作的管螺纹与国外还存在相当的差距，国外管螺纹的各个参数都比标准上要求的更为严格，他们不仅满足标准而且还高于标准，这需要国内企业根据自己企业的情况，在管螺纹的加工、检测上采取更为严格的制造、检验体系。

表2 60°密封管螺纹扭矩值

[1] 吴宗泽.机械设计师手册[Z].2002.

[2] 王先逵.机械加工工艺手册(单行本)螺纹加工[Z].2008.

[3] GB/T7306.1— 2000，55°密封管螺纹 第 1部分：圆柱内螺纹与圆锥外螺纹[S].

[4] GB/T7306.2— 2000，55°密封管螺纹 第 2部分：圆锥内螺纹与圆锥外螺纹[S].

[5] GB/T7307— 2001，55°非密封管螺纹[S].

[6] GB/T12716— 2002，60°密封管螺纹[S].

[7] GB/T 10922— 2000，《55°密封管螺纹量规[S].

[8] JB/T10031—1999，用螺纹密封的管螺纹量规[S].

[9] GB 10922—1989，非螺纹密封管螺纹量规[S].

[10] 60°锥管螺纹国标工作组.60°管螺纹质检和试验验证[S].1992.

[11] UL842—2007，可燃流体用阀门[S].