.jpg)
.jpg)
返回 飞托克 20D 系列中压双卡套接头详解（一）结构与性能
飞托克 20D 系列中压双卡套接头因其具有可靠的密封性、高耐压性能（最高工作压力可达 20000 psig）、良好的抗振动及耐腐蚀性能、安装便捷等特点，被广泛应用于油气、化工、电力和氢能等行业。
结构简介及工作原理
20D 系列双卡套接头由四部分组成：接头本体、前卡套、后卡套和卡套螺母（如图 1）。标准高强度 316 不锈钢双卡套接头可与 T20D 系列冷拔 1/8 硬化无缝管、T15A 系列厚壁退火无缝管及T20M 系列钢管连接。
图 1 20D 系列双卡套接头结构组成示意图
飞托克 20D 系列双卡套接头工作原理如下：
- 旋紧卡套螺母推动后卡套楔入前卡尾部，前卡套在接头本体内沿轴线方向移动，同时接头本体向内挤压前卡套，消除前卡套与管子的间隙，前卡套开始抓紧钢管；
- 进一步旋入卡套螺母，后卡套推动前卡套外锥面产生扩张变形，在前卡套与接头本体内锥面形成密封，前卡套向内收缩使钢管进一步变形，在前卡套与钢管之间形成密封。同时后卡套在前卡套及卡套螺母的作用下开始抓紧钢管；
- 继续拧紧螺母，后卡套进一步向内挤压钢管后，产生弯曲弹性变形，对前卡套产生支撑作用，防止前卡套松动，同时前卡套进一步完成扩张变形，最终达到图 2 所示状态。
图 2 20D 系列双卡套接头工作应力分布图
性能特点
经飞托克实验室及工程应用验证，飞托克 20D 系列双卡套接头可提供以下优秀性能表现：
- 可靠的密封性
- 高耐压性能
- 优秀的温差补偿性能
- 稳定的耐腐蚀性能
- 良好的抗振动性能
- 多次拆装后性能依旧可靠
可靠的密封性
飞托克 20D 系列双卡套接头的密封区域如图所示。
图 3 20D 系列双卡套接头密封示意图
飞托克通过对 20D 系列双卡套接头结构进行严谨设计及不断优化，并严格控制接头本体内锥表面及前卡套外锥面表面粗糙度及形位公差，利用先进的表面处理工艺，可保证其面与面间的接触位置紧密配合，使密封面间的间隙高度极小。接头安装时，前卡套在后卡套的作用下与接头本体、钢管紧密贴合，可保证其在介质压力下可靠的密封。
下表为对飞托克 20D 系列双卡套接头氦漏率测试的结果。执行标准 SEMI F1-96，测试环境温度 18℃(64℉)，其中：
INBOARD 测试表示接头内部抽取真空状态下，对其进行 15 s 喷氦的测试结果；
OUTBOARD 测试是在接头内部通入 1 atm 压力的氦气和 20000 psig 工作压力的氮气混合气体，1 min 内泄漏率测定结果。
表1 20D 系列双卡套接头氦检漏结果（常温）
| 外径×壁厚(in) | INBOARD | OUTBOARD | ||
| 真空度(mbar) | 氦泄漏率(mbar•L/s) | 真空度(mbar) | 氦泄漏率(mbar•L/s) | |
| 1/4×0.065 | 1.2×10-3 | 6.4×10-10 | 8.0×10-3 | 3.3×10-9 |
| 3/8×0.083 | 1.1×10-3 | 6.7×10-10 | 5.5×10-3 | 4.6×10-9 |
| 1/2×0.109 | 1.2×10-3 | 1.3×10-10 | 2.8×10-3 | 2.4×10-9 |
| 9/16×0.125 | 1.2×10-3 | 8.5×10-10 | 2.5×10-3 | 2.1×10-9 |
| 3/4×0.165 | 1.2×10-3 | 1.1×10-10 | 6.6×10-3 | 2.5×10-9 |
通过飞托克实验室测试及工程应用结果表明，飞托克 20D 系列双卡套接头具有优良的密封性能。
高耐压性能
飞托克 20D 系列双卡套接头最大工作压力为 20000 psig。搭配飞托克 T20D 系列钢管，20D 系列双卡套接头的爆破压力可达 3 倍最大工作压力，最高 60000 psig 介质压力下不松脱、无泄漏。
优秀的温差补偿性能
良好安装的飞托克 20D 系列双卡套接头，其前卡套呈现为一定形式的腰鼓状形变，这种弹塑性变形在一定程度上具有补偿能力。因此，当温度发生变化时，前卡套的弹塑性变形可以弥补因温度造成的尺寸变化，以实现持续的可靠密封。
表 2、表 3 案例表明，飞托克 20D 系列双卡套接头极端高低温情况下性能依然优秀。
表 2 飞托克 20D 系列双卡套接头某低温应用性能表现（节选）（吸枪法）
| 外径×壁厚(in) | 温度(℃) | 内部压力(MPa) | 真空度(mbar) | 氦泄漏率(mbar•L/s) |
| 1/4×0.065 | -197 | 42 | 3.9×10-2 | 2.7×10-7 |
| 3/8×0.083 | -197 | 42 | 8.3×10-2 | 2.8×10-7 |
| 1/2×0.109 | -197 | 42 | 1.8×10-2 | 2.1×10-7 |
| 9/16×0.125 | -197 | 42 | 3.4×10-2 | 1.4×10-7 |
| 3/4×0.165 | -197 | 42 | 4.8×10-2 | 2.1×10-7 |
表 3 飞托克 20D 系列双卡套接头在某高温应用下性能表现（节选）
| 外径×壁厚(in) | 高温保压过程 | 室温密封测试 | |||||
| 压力/psi | 温度/℃ | 时间/h | 结果 | 压力/psi | 时间/h | 结果 | |
| 1/4×0.065 | 11850 | 427 | 2 | 无压降 | 15000 | 1 | 无压降 |
| 3/8×0.083 | 11850 | 427 | 2 | 无压降 | 15000 | 1 | 无压降 |
| 1/2×0.109 | 11850 | 427 | 2 | 无压降 | 15000 | 1 | 无压降 |
| 9/16×0.125 | 11850 | 427 | 2 | 无压降 | 15000 | 1 | 无压降 |
| 3/4×0.165 | 11850 | 427 | 2 | 无压降 | 15000 | 1 | 无压降 |
注：427℃ 下温压系数为 0.79
稳定的耐腐蚀性能
材料腐蚀造成的损耗会减小元件的壁厚，并使其更易于引发机械故障。
飞托克 20D 系列双接头采用特殊定制的高强度 316 不锈钢材料，其耐腐蚀性能得到大大提高。
表 4 飞托克 316 不锈钢部分成分（%）
| 碳 | 锰 | 磷 | 硫 | 硅 | 铬 | 镍 | 钼 |
| 0.04-0.065 | 2.00 | 0.045 | 0.030 | 1.00 | 17.0-18.0 | 12.0-14.0 | 2.0-3.0 |
美国材料与试验学会 (ASTM) 要求 316 不锈钢中的镍含量至少为 10％，铬含量至少为 16%。飞托克 316 不锈钢的镍和铬含量超出行业标准要求，其更高的镍和铬含量保证产品具有更优异的耐腐蚀性能和抗氢脆性能。对于高压氢气、海洋腐蚀环境等严苛工况的应用，飞托克还可提供飞托克定制 316/316L，其钼含量 ≥ 2.6%，镍含量 > 12%，镍当量 ≥ 28.5%，具有更出色的的耐腐蚀性能和抗氢脆性能。
根据 ISO 9227-2006 标准执行的盐雾试验，测试表明：在 5% 盐雾浓度下，20D 系列双卡套接头在 144 小时内无腐蚀现象。目前，飞托克 20D 系列接头已通过 EC79/2009/406/2010 的相关认证。
良好的抗振动性能
飞托克 20D 系列双卡套接头在安装过程中，前卡套在抱紧钢管的同时，其独特的结构设计使密封锥面与本体作用产生了塑性变形及弹性变形，弹性变形的存在使密封锥面能够耐受一定的振动干扰。另外，后卡套在挤压前卡套的时候，能够在恰当的时机楔入并夹紧钢管，提供充足抓紧力的同时对前卡套产生有效支撑，防止前卡套松动。
前、后卡套有效的支撑及可靠的抓紧使得 20D 系列产品具有优良抗振动性能。
多次拆装后性能依旧可靠
重复使用接头组件可为您节省大量的成本，飞托克 20D 系列双卡套接头凭借优异的结构设计、精密的公差控制及良好的表面处理工艺实现了其可多次重复安装的特点。测试表明，反复拆装 25 次后的接头仍能保持良好的密封性能和耐压性能。
注意：
1、本文列举的相关测试结果是实验室条件下得到的，在此条件之外不应被认为是有效的，实验室测试不能复制各种实际操作条件，测试结果并不具有统计学意义。
2、限于文章发布的时效性，本文列举相关测试数据仅做参考，最新数据请联系飞托克公司。
相关文章：
