配管與連接是水刀的高壓水射流設(shè)備的重要組成部分。高壓流體自泵端至噴頭間往往要經(jīng)過較長的距離，其間還應(yīng)有控制閥、各種接頭等。配管和連接是否恰當(dāng)直接影響系統(tǒng)的性能和工作壽命，必須引起高度的重視。高壓水射流系統(tǒng)的特點是壓力高、流量小，其配管主要為高壓軟管和小直徑硬管。常用管子與管路附件的公稱通徑及公稱壓力，應(yīng)根據(jù)流量、壓力、工作場合等合理選配。高壓水射流設(shè)備連接形式很多，一般可分為零件與零件連接、零件與管件連接、管件與管件連接等；根據(jù)工作壓力又可分為高壓連接、超高壓連接。
高壓軟管主要包括鋼絲編織、纏繞或纖維絲編織增強的橡膠管、樹脂管、尼龍管等。一般由內(nèi)層、增強層和外包層組成。軟管內(nèi)層為耐油、耐水的橡膠或尼龍；增強層為碳鋼絲或不銹鋼絲相互編織或纏繞而成，也有采用高強度纖維絲編織的；外層則為橡膠或樹脂覆蓋層，具有一定的耐油、耐候性。軟管總成的性能體現(xiàn)在幾個方面，包括軟管本身的性能、接頭的性能。由于高壓水射流設(shè)備工作環(huán)境復(fù)雜多變，因而軟管的使用壽命各不同。軟管的損壞以鼓包、穿刺和接頭拔脫最為常見。
高壓水射流設(shè)備用高壓軟管特點是工作壓力高，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)滯后其產(chǎn)品。GB/T3683-92規(guī)定了對鋼絲增強液壓橡膠軟管和軟管總成的有關(guān)要求，但僅限定在工作壓力為35MPa以下的3層鋼絲增強的橡膠管。
1．尺寸要求
(1)成品軟管的內(nèi)徑、增強層外徑和軟管外徑都必須滿足適當(dāng)?shù)某?/span>
寸要求。
(2)管壁厚度差按的規(guī)定。
(3)軟管應(yīng)按買方要求長度供貨，長度公差為±1%或±3mm，取其中較大值。
2．技術(shù)要求
(l)軟管的試驗壓力應(yīng)是設(shè)計工作壓力的2倍，最小爆破壓力不小于設(shè)計工作壓力的4倍。
(2)軟管應(yīng)在大于規(guī)定的最小彎曲半徑下工作。
(3)在設(shè)計工作壓力下，軟管的長度變化不得超過1%-2%。
(4)軟管及軟管組合件應(yīng)進行脈沖試驗，試驗時通徑不大T：22nlm者，可平直或彎曲90。。
(5)軟管組合件在上述試驗過程中應(yīng)無泄漏或其他異常脫象。
(6)軟管的其他工作性能應(yīng)符合。
(7)軟管不允許有氣泡、裂口、海綿、脫層、裸露鋼絲等異?，F(xiàn)象。
3．試驗方法
(1)軟管尺寸和同心度測量按GB/T9573的規(guī)定執(zhí)行；
(2)軟管的液壓性能試驗按GB/T5563規(guī)定執(zhí)行；
(3)軟管的脈沖性能試驗按GB/T5568的規(guī)定執(zhí)行（試驗過程中如接頭拔脫或鄰近接頭25mm以內(nèi)發(fā)生損傷，均視為接頭引起的損壞?？芍匦氯釉囼灒?/span>
(4)軟管組合件的泄漏試驗按GB/T5563的規(guī)定執(zhí)行；
(5)軟管低溫彎曲試驗按GB/T5564的規(guī)定執(zhí)行；
(6)軟管內(nèi)外膠層耐液體性能試驗按GB/T1690和GB5562的規(guī)定執(zhí)行；
(7)軟管各層間黏附強度試驗按GB/T5562的規(guī)定執(zhí)行；
(8)軟管耐臭氧性能試驗按GB/T9571的規(guī)定執(zhí)行。
由于高壓水射流設(shè)備工作壓力高且確脈沖壓力存在，故而耐壓是對軟管的主要要求。JB8526-97《高壓水射流清洗作業(yè)安全規(guī)范》中規(guī)定軟管的試驗壓力為工作壓力的1.5倍，爆破壓力為工作壓力的2.5倍，這一要求緣于其工作壓力高于一般液壓軟管。
高壓軟管必須配有接頭才能使用。接頭可采用專用設(shè)備扣壓在軟管端部，也可采用螺紋或螺栓壓緊在管端成為可拆卸式連接?？蹓菏杰浌芙宇^成本低，裝配工作量小，承壓能力高。雖然高壓軟管接頭型式很多，但高壓水射流系統(tǒng)中應(yīng)用的不過以下幾種。
內(nèi)螺紋平端面軟管接頭。它可與帶O形圈或紫銅墊的管接頭或快換管接頭連接，使用最為廣泛。GB9065.3-88給出的這種接頭尺寸，其值僅適于壓力35MPa以下。外螺紋平端面軟管接頭，其最大好處是可直接接固定噴頭，以便進入管內(nèi)作業(yè)，因而應(yīng)盡量控制扳手尺寸S，使其不超過軟管外徑。錐面帶O形圈的內(nèi)螺紋軟管接頭。這種接頭在國外應(yīng)用較多，其工作壓力最高可達(dá)150MPa，通徑為4-25mm。其他類型的軟管接頭，這些接頭類型在高壓水射流設(shè)備中較少使用。彎管總成主要有30°、45。、90。三種，主要用于固定連接的特定場合。壓力較高時一般用聯(lián)通塊來改變方向，因而在高壓水射流系統(tǒng)中彎管總成應(yīng)用不多。9.2 超高壓軟管及其總成超高壓軟管系指工作壓力在IOOMPa以上的鋼絲編織、纏繞橡膠管或樹脂管，其鋼絲增強層達(dá)4-6層。軟管內(nèi)層材料為聚甲醛( polyoxymethylene)或聚酰胺(polyamide)，外層均為聚酰胺。超高壓軟管的檢驗指標(biāo)如下：
(l)爆破壓力：應(yīng)達(dá)到工作壓力的2.5倍及以上；
(2)試驗壓力：工作壓力的1.5倍，并保壓2分鐘無損壞；
(3)脈沖壓力：0壓力～工作壓力下50000次壓力脈沖無損壞，工
作壓力為l00-280MPa時脈沖頻率為15次/min，280MPa以上時為110次/min。鋼絲編織超高壓軟管規(guī)格尺寸如表9-7所示。超高壓軟管總成接頭一般采用60。錐面密封結(jié)構(gòu)，型式如表9-8所示。
9.3高壓軟管的使用
(l)壓力匹配：高壓軟管的規(guī)定使用壓力應(yīng)與高壓水射流系統(tǒng)的額
定工作壓力一致，否則會大幅度降低軟管的工作壽命。高壓軟管工作壽命和使用壓力的關(guān)系。由圖可看出，當(dāng)實際使用壓力超過規(guī)定使用壓力的1. 25倍時，軟管工作壽命即下降50%。另外，高壓泵工作過程中的壓力波動以及截流型槍（閥）關(guān)槍瞬間的壓力沖擊，也對軟管使用壽命有很大的影響，尤其是后者影響更大，因此高壓水射流系統(tǒng)應(yīng)盡可能使用溢流型槍（閥）。
(2)適當(dāng)?shù)耐◤剑焊邏核淞飨到y(tǒng)軟管長度通常在十幾米至幾十米之間，在如此長的輸送距離下，其壓力損失是相當(dāng)大的。
通常軟管允許流速不超過6m/s，也就是說通徑10mm的軟管流量不應(yīng)超過28L/mm。實際使用中，由于大直徑管承壓較低，特別是高壓下，流速遠(yuǎn)超過此值，因而軟管壓力損失不容忽視。例如，流量為70L/min時，選用≠8管壓力損失為0. 547MPa/m；如選直徑為5mm的軟管則壓力損失
高達(dá)6. 9MPa/m。軟管的壓力損失。壓力損失也可用下述公式計算。從壓力損失的角度來講，軟管尺寸越大壓力損失越低，但從實用的角度來看，軟管直徑小更為有利。原因如下：其一，直徑小，則軟管本身以及內(nèi)部液體均較輕，更易于操作；其二，軟管更易進入管道內(nèi)部，可直接用柔性管清洗；其三，承壓能力相同的情況下，直徑小的軟管相對更便宜。
一般情況下，50L/min以下流量可選通徑6- 8mm軟管；70 -130L/min選8-12mm軟管；超過l30L/min選12mm以上軟管。一般水射流作業(yè)6-12mm通徑的軟管完全可以滿足使用要求。
(3)彎曲半徑：軟管在使用過程中不得扭曲，并應(yīng)盡量避免彎曲。如確需彎曲，其彎曲半徑應(yīng)不小于規(guī)定值，否則會導(dǎo)致增強層外側(cè)鋼絲被拉伸，內(nèi)側(cè)鋼絲被極度壓縮，而降低整個軟管的耐壓強度，進而影響使用壽命。彎曲半徑與使用壓力的關(guān)系。由圖可知，若使用彎曲半徑為規(guī)定最小彎曲半徑的1/2時，則使用壓力僅為規(guī)定值的1/3。 對于軟管的使用、存放、保管等還有一些其他要求，應(yīng)盡可能遵照執(zhí)行。軟管使用時，應(yīng)避免重物碾壓、銳器碰傷以及表面膠層的過度磨損，發(fā)現(xiàn)有鼓包應(yīng)立即降壓使用或予以更換。為確保安全，相連軟管的接頭處應(yīng)安有柔性扣）以防接頭突然斷裂或拔脫傷人。柔性扣可用短鋼絲繩或纜繩制作，直接扣在兩根軟管的端部。在軟管與手持噴槍連接處萬一此處軟管破裂或接頭損壞，護管可使操作者免受傷外加設(shè)鋼絲編織護套，這種護套既可承受軟管的質(zhì)量，用于軟管懸空作業(yè)，又可防止軟管甩脫傷人。
不銹鋼無縫鋼管（又叫硬管）廣泛用于高壓水射流系統(tǒng)中。雖然高壓水射流設(shè)備工作介質(zhì)溫度不高，但存在壓力脈動以及高壓閥的頻繁動作，形成交變載荷，引起管路的振動和疲勞破壞，必須在設(shè)計中加以重視。
超高壓硬管的設(shè)計主要集中在材質(zhì)、尺寸規(guī)格、加工工藝等方面。通常選擇強度高、塑性好、沖擊韌度高、疲勞強度高、組織致密均勻的鋼材。常用材料包括lCr13，ICrl8Ni9Ti，40CrNiMo，OCrl8Ni9，40CrN12MoA等。
由于國內(nèi)尚無統(tǒng)一的超高壓無縫鋼管系列，因此選用購買均比較麻煩，早期高壓聚乙烯裝置中大多采用進口管。部分小直徑硬管使用情況。
高壓水射流設(shè)備用鋼管通常通徑較小，一般在2-10mm之間，壁厚必須在2. 5mm以上。通徑在3mm以內(nèi)、外徑約7mm的小直徑管，用于水射流切割系統(tǒng)或者清洗設(shè)備中清洗細(xì)管的噴桿；而大直徑管用于自主機（泵或增壓器）至工作區(qū)主管路，在高壓水射流清洗系統(tǒng)中用作槍管、噴桿等。在480MPa壓力下，不銹鋼材料OCr18Ni9、ICrl8Ni12M02Ti均可使用，其鋼管規(guī)格（外徑／mm）×(壁厚／mm)為6.4×2.4.9.6×3.15.
14.4×4.8。當(dāng)雷諾數(shù)小于15000時，管路壓力損失可由下述方程確定超高壓鋼管在制造加工的過程中都有嚴(yán)格的要求。鋼管坯料須由真空冶煉，并經(jīng)電渣重熔，其化學(xué)成分、力學(xué)性能都應(yīng)專門檢測并符合要求。對鋼管成品還應(yīng)進行下列檢查：
(1)鋼管尺寸公差：外徑、內(nèi)徑、壁厚；
(2)力學(xué)性能：抗拉強度、屈服點、伸長率、斷面收縮率、硬度；
(3)鋼管內(nèi)表面：裂紋、缺陷、表面粗糙度、脫碳層厚度；
(4)鋼管外表面：各種缺陷及表面粗糙度；
(5)彎曲度要求；
(6)冷彎試驗；
(7)爆破試驗。
鋼管內(nèi)表面粗糙度應(yīng)達(dá)到R。3.2，外表面粗糙度應(yīng)在R。6.3以上，以提高疲勞壽命并降低管路壓力損失。鋼管爆破壓力應(yīng)不低于下式的計算值，取樣長度≥0.5m。
超高壓硬管的端部螺紋超高壓硬管端部一般做成螺紋以便于連接。由于螺紋根部形狀的影響，極易造成螺紋根部的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在壓力脈動以及管道振動等因素影響下，發(fā)生疲勞破壞，造成根部斷裂。一般管端螺紋的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)加工方便但應(yīng)力集中較圖。結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。為了提高螺紋的疲勞極限，應(yīng)確保螺紋的加工精度和表面粗糙度。300MPa管子端部螺紋型式與尺寸。對螺紋部分的基本技術(shù)要求如下：
(1)螺紋基本尺寸符合GBl9681的規(guī)定，公差按達(dá)到GBl97-81規(guī)定的二級精度要求，螺紋牙型槽底為圓弧形；
(2)螺紋收尾槽符合GB3-79的規(guī)定；
(3)螺紋表面不應(yīng)有裂紋、凹陷等影響強度的缺陷，并清除第一圈不完整的螺紋；
(4)d與D。軸心線應(yīng)重合；
(5)螺紋部分應(yīng)采取措施以防咬傷。
由于高壓水射流設(shè)備用管較長，管端錐面和螺紋不能在車床上加工時，可采用專門手動工具完成。
超高壓水切割系統(tǒng)的硬管必須具備要求的冷彎形狀。冷彎工藝多采用手動或氣動液壓彎管機實現(xiàn)。液壓壓力為70MPa，氣動壓力為0.2-0. 8MPa。硬管冷彎的最小彎曲半徑見表9-12?？梢?，彎曲半徑：通常是管子外徑的5-10倍左右。250MPa下管子彎曲半徑可參考下表。冷加工彎曲后應(yīng)進行退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力，但退火處理溫度不能超過鋼管調(diào)質(zhì)處理時的回火溫度。冷彎后的高壓管還應(yīng)檢查其壁厚減薄率及內(nèi)圓變化情況。通常，300MPa左右壓力下，壁厚減薄率應(yīng)在7%以下，橢圓度在3%左右。
彎曲蛇管是硬管常用的彎曲形式，它是將硬管繞成扭轉(zhuǎn)彈簧狀以實現(xiàn)柔性連接。通過選擇進出水管相對于蛇管的位置，可在運動點間實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、平移及兩者的復(fù)合運動，而無需硬管及其接頭間的相對運動。這種硬管常用外徑為6. 3mm。彎曲蛇管用于兩座標(biāo)線性運動的調(diào)節(jié)，即相對于管子軸線的平行和垂直運動；用于局部旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的角運動型彎曲蛇管。這些彎曲蛇管的設(shè)計可參考標(biāo)準(zhǔn)扭轉(zhuǎn)彈簧的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并考慮由于內(nèi)壓所產(chǎn)生的應(yīng)力。用彎曲蛇管連接的可靠性很高，只要運動和空間允許就應(yīng)該優(yōu)先采用這種方法。高壓旋轉(zhuǎn)接頭使得相連硬管可相對旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)接頭空間緊湊，用于有連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動場合。典型超高壓旋轉(zhuǎn)接頭可完成單軸旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)接頭配以各種彎曲蛇管即可完成直通、擺動、旋轉(zhuǎn)及各種復(fù)合運動。根據(jù)使用場合不同，水刀高壓密封壽命在40-500h，擺動比連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動密封壽命要短。
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