绝缘接头是燃气输配和石油管线系统中不可缺少的重要构件。它的作用是将管线与设备相互绝缘分隔,使设备免受电化学腐蚀,从而延长其工作寿命。
目前,我国燃气输配和石油输送管线上使用的绝缘接头是法兰式绝缘接头,又称绝缘法兰。其本身的结构特点决定了它在使用方面、性能方面以及维护方面诸多的限制。绝缘法兰在外观上与普通的法兰连接没有本质区别。只是两法兰间的密封垫采用绝缘材质制造;各螺栓、螺母与法兰之间采用带台阶的绝缘套筒将其互相绝缘。这种结构所能承受的轴向拉伸载荷受塑料套台阶强度的限制,不可能很高;所能承受的轴向压缩力被(密封)绝缘垫片的弹性极限限制,过大的轴向压缩力会使其失去弹性而破坏密封性能;若在弯曲载荷的作用下(密封)绝缘垫片的一侧有降低密封性的倾向,而另一侧则有因受力过大而失去弹性的可能。它的密封绝缘件直接暴露在外,与潮湿气体或土壤直接接触,其必须的绝缘性能降低。由于在实际使用中受地形、地貌和其它自然因素变化的影响,绝缘法兰的受力情况甚为复杂,从而导致两法兰面倾斜、错位,密封性受损。据一线操作、维护人员介绍,历年来燃气输配管线和石油输送管道中,经常发生泄漏需急修的部位均发生在绝缘法兰的对接密封面上,因此需要经常将法兰对接密封面重新强力撬平、校正,对它定期或不定期维护、修理。
早些时候国外也使用绝缘法兰,但据有关资料介绍从六十年代中期起就研制出了各种新型的绝缘接头。从有关资料中可知大致有以下几个过程:
1.螺纹连接替代螺栓法兰连接
螺纹连接件是利用一个单独的带螺纹的接头形式而形成可分离的机械接头。而螺栓法兰连接件要利用好几个螺栓,一个卡箍或者着两者的组合形式才能保证连接。螺纹连接件相对于螺栓法兰连接件来说内部密封件不直接与周围环境接触,密封性能好;装配过程中因为只有一个单一的螺纹元件,因此受拉时较多个螺纹元件载荷分布均匀,法兰错位或倾斜的情况大大减少。
2.整体式绝缘接头
尽管螺纹连接件较螺栓法兰连接件有了很多改进,但是在实际使用中,密封性能的好坏往往与螺纹拧紧与否有直接关系。太松,太紧对密封效果都会造成影响,且连接件本身需要良好的加工工艺和特殊的装配方法。整体式绝缘接头就是在这样的基础上产生的。1965年RMA公司(德国)的“IK”、“ET”型式采取了焊接密封代替螺纹密封结构。整体结构中用“O”密封圈进行端面密封,避免了螺纹密封可能产生的因拧紧力的大小对整体密封造成的影响。
我公司的整体式绝缘接头是针对国内绝缘法兰和繁琐的螺纹连接件的诸多缺点,并在参考了国外同类产品的结构基础上进行设计的。综合比较了各种绝缘电阻、击穿电压、工作温度等性能指标后,确定了DN40-300和DN500两种内部结构完全相同,外部因承压能力不同,焊接形式稍有差异的整体式绝缘接头。
从DAEBON KIYON (韩国)公司的“DKV”型式以及RMA公司(德国)的“IK”、“ET” 型式、NUOVA GIUNGAS公司(意大利)1975年到1995年最新型式的整体式绝缘接头的发展过程来看,市场对绝缘接头正不断提出各项要求。从大体上来说,绝缘接头将朝着以下几个方面发展:
(1)随着新科技、新技术的不断出现,新兴材料将会不断问世,采用性能指标优异,成本合理的新材料制作绝缘接头的某些零部件,是提高绝缘接头整体使用寿命的一个有效途径。
(2)随着石油、燃气行业整体水平的不断提高,对其配套设施的各项性能提出了更高的要求。为了不断适应各种地貌、地况和复杂的地理环境,需要对绝缘接头的整体力学性能进行测定,如抗弯曲能力、整体拉伸强度等等,通过提高绝缘接头的整体质量水平,以适应实际工作中恶劣的自然环境和工程技术要求。
结束语
目前,上海、杭州等城市楼栋、小区庭院管道的引入口已经基本使用整体式绝缘接头,替代了传统的绝缘法兰。从用户的信息反馈来看,整体式绝缘接头安装、使用都很便捷,性能稳定,是防电化学腐蚀的一种较好的管件。整体式绝缘接头替代绝缘法兰是一种发展趋势,它将给管道维护、使用带来诸多的便利。