选用适合的管接头——防止流体泄漏
一．面对流体泄漏，我们要做什么？
每年因流体泄漏造成的损失达数百万美元。举个例子，一个使用100 psig（7Bar）压缩空气的设备出现小的泄漏，此造成的电力损耗成本每年达$22,000。一个价格约$100的蒸汽疏水阀，如泄漏，每星期会浪费$50；平均一个系统有成百个疏水阀，每年泄漏的疏水阀要损失成百上千的美元。另外，未曾留意的泄漏会导致停工，影响产品质量，污染环境，甚至造成伤害。
二．泄漏的原因
化学工艺装置泄漏的原因包括系统的振动，跳动和热循环/冲击。无论何种管道系统，任何类型的连接件都会发生泄漏，特别是由于机械振动的存在。这种振动疲劳是一个系统无法避免的，它是由系统负荷的不平衡导致的不适当的应力，连接件具体构造的不稳定，系统的设计特点，不正确的安装操作造成的。
人员研究了应力的激增和疲劳损坏的关系。一个交变的应力会导致接头的损坏，交变应力的振幅越大，接头承受振动的能力越差，越易失效。接头在连接管道时形成的压痕和沟槽的深度，影响连接的寿命。
三．预防泄漏
要建立一个有效的流体系统，必须恰当地选择系统部件、系统的设计和生产技术。下面两点很重要，关系到系统是否会产生泄漏：
整个系统的管道采取什么类型的管子和连接件。
安装和维护系统的人员的知识水平及实际经验。
能够保证系统零泄漏的连接是不存在的，为了预防系统的泄漏，有必要对各种管道连接类型进行评价。需要强调的是，无论采用何种连接，首先要建立一个正确、有效的系统能量管理计划，它是保证流体操作系统有效工作的重要因素。
四．关于焊接管接头
焊接管接头能够最有效地抵抗振动和疲劳，这是由它的强度和连接的整体性所决定的。
然而，焊接管接头有一些劣势。操作时需要焊接设备和专业培训的人员，成本高。另外，安装焊接管接头所需的时间要多于其它类型接头的安装时间。全面的训练才能获得高质量的焊接管道。焊接管道的维护是不易进行的，操作人员要准备焊具和锯等进入系统去操作。
五．关于螺纹管接头
流体操作系统中，最常见的连接件是螺纹管接头。
1．NPT螺纹接头。
螺纹接头在工业中用于管道的连接。NPT（国家管螺纹）接头是锥管螺纹，具有连接、密封的功能。其密封是两个金属接触面产生的形变形成的密封，发生在锥螺纹的侧面，齿顶和齿根部位。安装接头过程中，由于金属间的亲合力，特别是碳钢或不锈钢螺纹彼此咬合时，会产生螺纹的咬住和撕裂的现象。安装NPT管螺纹接头时，必须使用润滑剂或是有润滑成份的密封材料覆盖螺纹上，防止螺纹损伤。一种常用的密封材料是PTFE带。
在使用螺纹密封去润滑，埴充螺纹的侧面、齿顶、齿根时，要重点考虑下面几个方面。
当使用密封带时，对于大多数密封带，在螺纹上缠绕2到3圈就足够了。
不要让密封带超出螺纹的第一个牙外端，因为密封带会破碎进入流体系统，损坏系统部件的内部。
密封带以面对着螺纹头部顺时针的方向缠绕，如果方向不对，密封带不能恰当的密封和润滑，引起潜在的泄漏。
切下多余的密封带，拉紧密封带使其与螺纹紧密的贴合并压紧头部。如果螺纹的齿顶露出会导致咬死。
如果维护时拆下螺纹接头，要确保去除旧密封带，并使用新的密封带。螺纹上残余的旧密封带会导致随后的组装发生泄漏。
2．SAE圆柱螺纹接头
另一个普遍使用的螺纹类型是SAE（美国汽车工程师协会）圆柱螺纹。SAE圆柱螺纹是一种只起连接作用，不承担密封功能。密封作用由通常安装在外螺纹上弹性密封垫完成。弹性密封垫受外螺纹的密封座和靠近内螺纹出口的密封面的压缩，形成密封。这种螺纹密封方式具有了NPT螺纹密封的优势，对于安装人员来说，是容易维护、得到、再加工的。
在流体系统使用的其它类型的螺纹还有ISO圆柱和圆锥螺纹，NPTF干式密封螺纹，以及37°AN扩口接头。
3．ISO圆柱螺纹和锥螺纹接头
ISO（国际标准化组织）圆锥螺纹接头同NPT锥螺纹接头相同，依靠螺纹完成密封功能，圆柱螺纹如同SAE圆柱螺纹，依靠弹性元件、组合金属垫，或其它垫片完成密封功能。
4．NPTF锥管螺纹干式密封接头
干式密封螺纹的齿根高度相比齿顶高度要短，这样当螺纹齿合时，齿根与齿顶发生挤压变形。从而当螺纹拧入时，齿顶、齿根和齿侧面紧密接触，形成了一个无润滑的密封。不理想地方的是，一些金属如碳钢、不锈钢，由于其固有的特性，这种无润滑密封形式的螺纹接头会出现咬死的现象，造成第一次安装时比较难，不能重复使用。
5．37° AN扩口接头
这种接头使用圆柱螺纹，如同SAE和ISO的圆柱螺纹设计。这种圆柱螺纹在接头中只起连接的作用。37°AN扩口接头通常应用在液压设备中。
6．螺纹连接的劣势
虽然螺纹接头在工业流体设备是广泛使用，但在工艺、仪表管线中采用pipe管和螺纹管接头有其固有的劣势。相比于Tubing管，内表面粗糙的pipe管会导致流动摩擦阻力增大，产生更大的压力损失。另外，pipe管道系统使用的弯头产生的局部阻力更大，造成流体压头损失。
六．关于Tubing管接头
用于Tubing管连接的接头有下面几种：
1．挤压式管接头
挤压式管接头是最早开发出来的Tubing管接头，由三个部件组成：本体、螺母、卡套。这种设计是利用摩擦力抓紧管子。优点之一是安装时不需要专用工具，而不象pipe接头需要套丝机和模具加工螺纹。另外这种结构形成的的密封是线形密封，在很小的地方作用集中受力，形成了有效的金属与金属之间的密封。可是由于这种接头是靠摩擦力抓紧管子，其缺点是只能承受低的压力，只有几种材料的接头提供，大多数是黄铜，而且当出现振动、热冲击等动负荷时，不能可靠地工作。
2．扩口接头
扩口管接头是随后出现的一种Tubing管接头。对比于最初的挤压式管接头，扩口管接头可承受比较高的压力，应用范围广，可提供的材料多，并且有比较大的密封面，这样在设备维护时，接头可以重复使用。
扩口管接头由三个部件组成：螺母、管套、带锥度的本体组成。当用于薄壁的或比较软的tubing管的连接场合，管套本身有扩口的作用。这种接头的不足的方面是接头组件易松动。安装时需要专业的扩口工具。另外，在扩口部位会产生应力增加，如tubing管太薄弱或太脆弱，tubing管会出现轴向的破裂。管口加工不良也会产生不佳的密封面。
3．咬合式管接头
咬合式管接头安装时不需要专用工具，并且对比于挤压式管接头，它能适应额定压力更高的场合。它由螺母、本体、卡套构成，卡套有突出锋利的前端，可以咬入tubing管的表面，抱紧管子。第二道密封是由卡套外锥面与接头本体的内锥面形成的宽大的接合面。咬合式管接头是典型的单卡套设计，它要求卡套要完成两个功能：咬进管子并抱紧，并与管子、本体形成密封面。即一个动作承担两个任务。双卡套接头一个主要负责密封，一个负责抱紧管子，允许每个卡套根据其承担的任务进行特定的设计，从而完善了接头的性能。
4．机械抱紧式管接头
机械抱紧式管接头是典型的双卡套设计。这类接头利用了实时加载密封的特性。前卡套在一个弹性负荷的作用下挤压管子、接头本体并与之形成密封。后卡套的设计分开了管子上的抱紧受力点与振动受力点，从而增强了连接的抗振性能。与咬合式接头相比，这种设计还有一个强的优势，其复装性很好，复装时不会损坏接头部件和管子。另外，接头的制造商提供一个间隙测量规，以确保初次安装时，正确、有效地抱死管子，特别是与不锈钢这种比较硬的材料连接时，有效地防止没拧紧而造成的泄漏。
