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Solving the Problem of Pre-installation Pressure Value of American Standard Pipe Ferrule
赵子义 ZHAO Zi-yi；王砚良 WANG Yan-liang；
廉小增 LIAN Xiao-zeng；商凤新 SHANG Feng-xin
（中车唐山机车车辆有限公司，唐山 063030）
（CRRC Tangshan Co.，Ltd.，Tangshan 063030，China）
摘要：欧美国家轨道车辆制动系统管材有时采用美标管材，连接方式经常采用卡套连接方式。卡套预装压力是供应商提供的数值，他们仅提供了一个预装压力区间，但在实际操作过程中，发现使用这个区间内的压力数值，预装后的卡套有25%报废率，尤其是3/8寸和1/2寸管材。如果压力设置错误，这两种管材卡套预装报废率接近100%。为此，各生产部门需要确定具体卡套预装压力数值，以保证生产的正常进行，提高产品合格率。
Abstract: American Standard pipes are sometimes used for brake system pipes of rail vehicles in European and American countries, and ferrule connection is often used. The pre-assembly pressure of ferrule is the value provided by the supplier. They only provided a pre assembly pressure range. However, in the actual operation process, it is found that the pre installed ferrule has a 25% scrap rate, especially for 3/8-inch and 1/2-inch pipes. If the pressure setting is wrong, the scrap rate of the two kinds of pipe ferrule is close to 100%. Therefore, each production department needs to determine the specific pre assembly pressure value of ferrule to ensure the normal production and improve the qualified rate of products.
关键词：卡套式连接；公制管材；美标管材；卡套预装机；压力值
Key words: ferrule connection；metric pipe；American Standard pipe；ferrule pre-installation machine；pressure value
中图分类号：U444 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0192-02
0 引言
卡套式接头的连接原理是卡套在递进增加的拧紧力矩作用下尖锐内刃逐渐切入钢管的外壁，达到了可靠密封的管件连接目的。具体结构特点为：结构简单、密封性能可靠、使用方便、制造精良、外形轻巧美观，并且不用加垫圈、不用焊接、节省材料、反复装拆性能好。由于卡套连接不用焊接，从而减少了管道杂质对系统性能的影响。
卡套式管接头的结构主要由具有24°锥形孔的接头体，带有尖锐内卡套，起压紧作用的螺母组成。旋紧螺母时，卡套被推进24°锥孔，并随之变形，使卡套的刃口切入钢管形成环形切槽，从而起到密封作用。由于卡套有弹性，因此可承受较大的冲击。
1 公制管材与美标管材概述
1.1 公制管材
公制管材用公称直径表示，也可用英寸表示，公称直径是为了设计制造和维修的方便人为地规定的一种标准，目的是为了根据公称直径可以确定管子、管件、阀门、法兰等结构尺寸与连接尺寸。公称直径是接近于内径，但是又不等于内径的和路管子直径的规格名称。例如DN15，就是以前的1/2"管，表示的是管材内径大约是15mm。具体管子规格及有关数据见表1。
1.2 美标管材
美标管材一般是符合美国材料协会标准（American Society of Testing Materials）的管材，一般无缝钢管表面会描述诸如：ASTM A269-2015字样，意思是：普通设备用无缝和焊接奥氏体不锈钢管的标准规范。此类管材一般用外径表示，例如：1.5*0.134，表示外径为1.5寸，壁厚0.134寸。此类常用的管材规格如表2。
2 卡套预装设备
卡套预装一般有手动卡套预装及机械卡套预装两种，由于手工卡套预装应用并不广泛，只限在特殊情况下使用，所以这里不予概述，只以机械卡套预装为例，介绍卡套预装压力值确定方法。
目前流行的卡套预装机一般采用采用Parker公司的EOMAT UNI 230V卡套预装机（如图1）。
3 卡套预装压力值测定
3.1 供应商提供卡套预装压力值
由于美标管材种类繁多，在这里，仅以ASTM A269-2015标准的管材为例，介绍卡套预装压力值测定方法。
由于管材与卡套预装机的模具及挡板进行配套使用，所以在管材到达公司后，会及时采购相关配套模具，以及向供应商咨询此类管材的卡套预装压力，但是一般供应商都提供一个范围值，例如表3。
但是在实际操作过程中，采用供应商提案的预装压力值，卡套预装效果并不完美，预装后的卡套有25%报废率，尤其是3/8"和1/2"管材。这在大批量生产过程中，会产生巨大的生产浪费，因此，急需要测定一个精确预装压力值，来满足生产要求。
3.2 卡套预装压力值测定
卡套预装前先对卡套预装机的模具进行检测，一般用专用模具量规检查预装体内锥，每装150个卡套检查一次。根据生产情况，也可每天对模具进行一次检查。量具上沿高于模具上沿为合格。检验不合格的模具须进行更换。
步骤为：
①按照正确顺序在预处理完成的管路上安装螺母卡套。注意：螺母螺纹端朝向钢管管口端，卡套直径小一端朝向钢管管口端。使用EO润滑油在卡套锥面上均匀涂抹，无流滴。
注意：装配反向会造成设备损坏，模具损伤，预装前要进行检查！
②将钢管及卡套螺母放入预装机卡具内，卡套及螺母位置在预装体与挡板之间，钢管管端平面紧顶预装体内锥顶端平面。保持管子与预装模具垂直，管子较长时，需要在后面垫上支架，或者两人同时操作。
注意：确保钢管管端平面与预装体内锥顶端平面接触，将管子端面与模具完全接触，完全插到底。
③在顶紧钢管的同时，按住启动按钮开始预装，预装完毕后系统自动复位。
注意：预装完成前不允许松开钢管，较长钢管需要支架。钢管预装压力参照设备上粘贴的卡套预装压力与管径对照表。
④取出预装完成的钢管，检查预装是否正确。
⑤如果卡套刃口前端有一圈均匀饱满的隆起且隆起不中断，卡套能径向转动，轴向蹿动量小于0.5-1.0mm为合格。如果不符合以上要求，就需要重新设计压力值，具体操作过程如下：
卡套预装检查：
卡套刃口隆起检查：检查卡套刃口前应有一圈突起，隆起允许不均匀，但是不允许有隆起中断卡套能够转动。
模具检测合格后，先按供应商提供的压力值进行卡套预装，然后检测卡套预装效果，如果卡套刃口前端有一圈均匀饱满的隆起，卡套能径向转动，轴向蹿动量小于0.5-1.0mm为合格。如果不符合以上要求，就需要重新设计压力值，这里我们以1"、1/2"、3/8"管为例，实测数值过程见表4。
以上只是1"、1/2"、3/8"管材的实测数值，在实测过程中，平均每种管材进行卡套预装50根，最终测得其卡套预装压力值，其它美标管材卡套预装压力值实测方法与此类似，这里不一一论述。
4 结论
实践证明，由于美标管材与国内公制管材的尺寸、壁厚均不相同，卡套预装压力也不相同。在实际生产过程中，为了避免大批量的浪费，必须先经过实测卡套预装压力，才能批量生产，满足生产进度及质量要求。
参考文献：
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[2]胡忆沩，等.实用管工手册[M]．四版.北京：化学工业出版社，2017：10-43.
[3]张金和，等.压力管道施工[M]．上海：上海科学技术出版社，2015：32－55. |
