卡箍连接管道安装要点及案例浅析

李润泽，牛纬涛

中国石油天然气第七建设公司 山东青岛 266061

卡箍连接管道安装要点及案例浅析

李润泽，牛纬涛

中国石油天然气第七建设公司 山东青岛 266061

卡箍连接技术也称沟槽管件连接技术，自1998年开始研发至今，以其操作简单、便于检修、施工过程安全、能够保持管道原有特性、获得良好的经济效益，在消防管道安装中逐渐取代了丝扣、焊接和法兰等连接形式，并广泛的应用于工业与民用建筑工程热镀锌钢管及镀锌钢管的连接。本文依据广西石化含硫原油加工配套工程厂区液化石油气罐区（三）现场消防管道安装实际情况，对比广西石化一期工程消防管道安装及使用情况，对卡箍连接技术的安装要点和消防喷淋试喷情况做简要分析。

卡箍连接 消防管道 安装

传统的消防喷淋系统管道主要以丝扣和焊接法兰连接为主。丝扣连接施工难度很大，大口径管道容易发生漏水；焊接法兰接口破坏了接口附近的镀锌层，需要二次镀锌处理，虽能保证工程质量，但成本高，工期长。卡箍式管道连接是用压力响应式密封圈套入两连接钢管端部，两片卡件包裹密封圈并卡入钢管沟槽，上紧两圆头椭圆锥颈螺栓，实现钢管密封连接。中国石油广西石化含硫原油加工配套工程厂区液化石油气罐区（三）消防喷淋系统，控制阀以后管道均采用了内外热镀锌输送流体用无缝钢管，摒弃了以往的焊接法兰连接形式，采用了更符合现场施工要求的卡箍连接形式，卡箍连接的管道总工程量1190m。

1 工作原理

卡箍式管接头主要由滚好槽的钢管端头、沟槽式机械卡箍件、密封胶圈套、紧固件所组成。安装前，先将所要安装的钢管的端头滚槽，把密封胶圈套在管道的端头上，在橡胶密封圈外侧再安装卡箍件。密封胶圈的高度高于管和卡箍的高度，套好卡箍并拧紧螺栓后，当管道内介质进入C型橡胶圈，利用介质自身的压力使橡胶圈压紧在管箍腔内，保证密封，另外橡胶圈的尺寸略大于管箍和管道形成的空腔，螺栓拧紧后，橡胶圈进一步被挤压，密封效果进一步加强。管道端面间一般留有2～3mm间隙，可以保证管道少量轴向位移。接管间隙密封是靠被压紧的橡胶圈来实现的，结构如图1：

2 安装要点

图1 接管间隙结构

2.1 安装工艺

首先按照先装大口径、总管、立管，后装小口径、分管的原则，确定管道的走向及位置，明确机械配件和沟槽式配件的位置，然后滚槽→开孔→安装机械弯头、三通、四通→管道安装→系统试喷。

2.2 沟槽加工要求

将管材按所需长度用切管机切割，切口应平整，并去除毛刺，将钢管架设在滚槽机上。选择合适的凸压轮，用水平仪调整滚槽机尾架，使滚槽机与钢管处于水平位置，然后将钢管端面与滚槽机轮档板端面贴紧，使钢管与滚槽轮档板端面成90°，启动滚槽机电机，使凸压轮均匀滚压钢管至设定的沟槽深度为止，用游标卡尺检查沟槽深度和宽度等尺寸，满足要求后将滚槽机卸荷，最后取出钢管。

由于沟槽卡箍连接的特点，卡箍连接处的强度低于焊接强度，并且卡箍位置的管道存在两个游离端，故连接处是管道最薄弱的环节。在施工过程中能否在管道外壁上加工合格的沟槽，是沟槽卡箍连接的关键控制环节之一，否则可能会造成接口漏水，甚至滑脱事故，因此进行管道滚槽的加工要严格按照规范进行。

2.3 橡胶密封圈安装要求

确保待装钢管密封面的平整、圆滑，检查橡胶密封圈，如有破裂需及时更换；校直管道中轴线，两端口处留有间隙，将橡胶密封圈套上另一支钢管端部，使橡胶密封圈位于接口中间部位，不得安装在沟槽内，并在橡胶密封圈上涂抹润滑剂(润滑剂可采用洗洁剂等，但不得采用油性润滑剂)。在橡胶密封圈外侧安装卡箍件，将卡箍凸边卡进沟槽内，双手压紧卡箍件，必要时可使用木锤，安装紧固件应均匀交替拧紧螺栓，拧紧力矩适中，防止螺栓受损。目测橡胶密封圈是否在卡箍件内，两接口处避免起皱。

3 试喷结果及分析

3.1 消防喷淋试喷结果

中国石油广西石化厂区液化石油气罐区（三）消防喷淋系统控制阀门共有三个，包括两个蝶阀，一个电动球阀（主线为蝶阀+电动球阀+过滤器组成，副线由蝶阀控制）。管道设计压力为1.6MPa，全厂设置独立的稳高压消防给水系统，压力为0.7～1.2MPa。当关闭电动球阀缓慢打开副线蝶阀进水的时候，消防喷淋正常喷水，卡箍连接处正常；当关闭副线蝶阀，电脑控制电动球阀进水，弯头处卡箍连接部分有下坠、爆开的情况发生，消防喷淋不能正常使用。由于在紧急情况下厂区均采用电动球阀控制消防系统，故此次试喷不合格。

3.2 结果分析

手动蝶阀的开关为人工操作，开启过程的时间较长，水流量逐渐增加，相当于先将管道充满水，再将压力升至消防喷淋工作压力；电动球阀的开关为电脑控制，开启的过程较短，短时间内水流量很大，管道压力瞬间升至工作压力。

沟槽卡箍的密封主要通过C型密封圈实现，可形成三重密封。不安装卡箍时靠密橡胶圈形成第一道密封；卡箍安装后，橡胶圈被卡箍进一步压紧形成第二道密封；当管道内介质进入橡胶圈的C型腔，反作用于橡胶圈的密封唇上，形成自密封。沟槽卡箍的工作状态相当于受压容器，输送介质的轴向力由卡箍承担，螺栓承担径向力。在先充满水的状态下，水进入橡胶圈的C型腔，增压后反作用于橡胶圈的密封唇上，使得密封强度增大；当水流量瞬间进入的时候，由于接触面积较小，压强较大，橡胶圈受轴向力挤压变形，螺栓松动，导致卡箍最终由连接处断开，消防喷淋不能正常使用。

3.3 问题要点及处理措施

3.3.1 问题要点

在试喷结束后，现场将出现问题的卡箍连接处拆开，发现有以下问题：

(1)消防控制阀门后管道设计使用φ219×6的内外热镀锌输送流体用无缝钢管，到场材料外径较大，为220.5～221mm口径管道，经现场压槽加工后，最大张口直径达到234.6mm，而连接所使用的弯头均为φ219(R=1.5D)标准件，外径相差较大，造成两端受力不均，导致卡箍断开；

(2)部分弯头椭圆度较大，拆开下坠部分的弯头后，发现橡胶密封圈有明显的起皱变形；

(3)在橡胶密封圈安装过程中，部分密封圈涂抹润滑剂不够，卡箍连接处发涩，可能造成密封不严；

(4)现场消防管墩数量较少，分布不合理，在弯头等受水流冲击力较大处没有安装支撑，造成试喷结束后弯头下坠或卡箍松动；

(5)测量接入现场的消防管道压力，实际为1.4MPa,高于设计要求的0.7～1.2MPa。

3.3.2 处理措施

经现场技术人员分析后，将加工后张口直径较小的管子与弯头相连，张口直径较大的管子相互连接，尽量减少错边量，并在所有弯头连接处增加支架，将弯头固定。在安装橡胶密封圈的时候均匀涂抹润滑剂，使之与管子和卡箍紧密贴合。在安装完成后，为了进一步测试卡箍连接的耐压程度，我们将卡箍连接管道与其它部分断开，进行耐压试验，先将管道内充满水，缓慢升压，最终升至1.5倍设计压力（2.4MPa）后稳压检查，各卡箍连接部分完好，泄压后管箍连接处外观良好，满足压力试验要求。

在完成以上操作后，使用电动球阀控制进水，重新进行消防喷淋的试喷，在试喷过程中，原来下坠、爆开的卡箍连接处在此次试验中保持正常，消防喷淋能够正常使用，试喷合格。

卡箍连接技术以其简便的操作、良好的经济效益、日益完善的施工技术受到越来越多的用户青睐，以其独特的构造被广泛的应用于消防系统、自来水管道系统、石油化工管道系统和水处理工程等。随着卡箍连接方式在生产生活中越来越广泛的应用，也逐渐暴露出了一些问题，比如槽沟位置的镀锌层时间长了会脱落，露出的钢管易发生腐蚀，不适用于急速升压的管道等，这就需要我们在施工生产过程中进一步总结改进卡箍连接技术，以满足更多用户的需求。

1 王朝熙.沟槽式卡箍连接[J].建筑工人,2001,9

2 欧尚明.卡箍连接技术在给排水工程中的应用[J].中小企业管理与科技,2009,16

3 CJ/T156-2001《沟槽式管接头》

4 SH 3533-2003《石油化工给水排水管道工程施工及验收规范》

TE682

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1672-9323（2014）02-0074-02

2014-02-18）