NPT(National Pipe Taper)是北美地区螺纹管路连接中采用的锥管螺纹。 其技术要求见 ASME B1.20.1。该螺纹的牙型角为 60°,直径锥度为 1:16。拧紧后,配合螺纹牙侧之间形成过盈接触;若要实现压力密封,NPT 接头必须配用合适的密封剂。识别 NPT 螺纹时,需要同时核对四项参数:公称尺寸、每英寸牙数(TPI)、锥度和牙型角。

公称尺寸只是规格标识,并非实测尺寸。1/2 NPT 接头的牙数为 14 TPI,对应管子的外径为 0.840 英寸。该数值指的是管子外径,而不是锥形外螺纹在任何位置都适用的通用测量值。卡尺读数会随测量位置以及螺纹状态而变化。

NPT 螺纹表:尺寸范围 1/16 至 4 英寸

可根据 TPI 和管子外径识别规格。D 表示对应管子的外径,并非螺纹检验直径。

NPT 尺寸TPI螺距(mm)管外径 D(英寸)管外径(mm)
1/16270.9410.31257.9
1/8270.9410.40510.3
1/4181.4110.54013.7
3/8181.4110.67517.1
1/2141.8140.84021.3
3/4141.8141.05026.7
111.52.2091.31533.4
1 1/411.52.2091.66042.2
1 1/211.52.2091.90048.3
211.52.2092.37560.3
2 1/283.1752.87573.0
383.1753.50088.9
483.1754.500114.3

来源: TPI 和 D 均按 ASME B1.20.1 执行。公制数值为换算结果:螺距按 25.4 ÷ TPI 计算并四舍五入至 0.001 mm,管外径四舍五入至 0.1 mm。

多个规格可能具有相同的 TPI,因此仅凭螺距无法确定尺寸。1/4 和 3/8 NPT 的牙数均为 18 TPI,1/2 和 3/4 NPT 的牙数均为 14。必须结合管外径才能加以区分。

参考尺寸:E0 和 L1

E0 表示外螺纹小端的基本中径。L1 表示外螺纹与内螺纹之间的基本手紧旋合长度。这两项均为 ASME B1.20.1 中的参考值,实际零件均受公差控制。

NPT 尺寸E0(英寸)L1(英寸)
1/160.271180.160
1/80.363510.1615
1/40.477390.2278
3/80.612010.240
1/20.758430.320
3/40.967680.339
11.213630.400
1 1/41.557130.420
1 1/21.796090.420
22.269020.436
2 1/22.719530.682
33.340620.766
44.334380.844

E0 和 L1 并非卡尺可直接判定的验收极限。E0 属于中径,而非牙顶外径;螺纹验收必须使用规定量规并按相应检验程序进行。

NPT 螺纹标注的识读方法

在 1/4–18 NPT中,“1/4”为公称管径,“18”为每英寸牙数,“NPT”为螺纹系列。产品标注中通常还会注明外螺纹(阳螺纹)或内螺纹(阴螺纹)。

其中“1/4”并不表示 0.250 英寸直径。1/4 NPT 螺纹是加工在外径为 0.540 英寸的管子上。

关于普通螺纹,请参见 我们的螺距指南 关于螺距单位换算。将 TPI 换算为毫米,只是单位发生变化;螺纹标准本身保持不变。

为何 NPT 螺纹直径会沿牙型方向变化

NPT 的牙型夹角为 60°,直径锥度为 1:16,即每英尺 3/4 英寸。其锥角半角约为 1°47′。沿轴向每 16 mm 长度,直径变化 1 mm。该比例适用于直径,不适用于半径。

NPT 直径锥度测量垂直放置的锥形螺纹包络线向本体方向逐渐增大。图中在相距 L 的两个轴向位置标出了包络线上的直径 D1 和 D2。D2 减 D1 等于 L 除以 16。NPT 直径锥度小端(先进入)D₁D₂L大端(本体侧)D₂ − D₁ = L ÷ 16D 和 L 采用相同单位锥度已夸大显示
图 1. 夸大显示锥度的 NPT 螺纹包络线。D₁ 和 D₂ 为两个轴向位置处的直径,L 为二者之间的距离。图中未显示牙型齿形和公差。

外螺纹的小端首先进入接头,且直径沿向本体方向逐渐增大。将卡尺分别置于靠近端部和靠近本体的位置进行测量,读数会不同,但两者都可能是正确的。

应区分三种直径:管子无螺纹外径(D)、牙顶大径以及中径(小端处为 E0)。螺纹几何由中径决定。仅凭管外径表,不能替代规定的螺纹尺寸或量规检验。

NPT 与 BSP、NPTF 和 NPSM 的区别

多种管螺纹外观相近,区分它们最快的方法是观察牙型角和锥度。NPT 采用 60° 牙型角,而 BSP 螺纹采用 55° 惠氏牙型。

螺纹标准角度锥度密封方式备注
NPTASME B1.20.160°1:16 锥度螺纹密封剂北美地区常用
NPTF(干密封)ASME B1.20.360°1:16 锥度牙顶与牙底过盈配合;通常仍需使用密封剂牙型角、锥度和 TPI 与 NPT 相同
NPSMASME B1.20.160°直螺纹(无锥度)通常依靠独立密封界面,取决于接头设计直螺纹机械连接
BSPT(R,Rc)ISO 7-155°1:16 锥度螺纹密封剂惠氏牙型,牙顶和牙底为圆弧过渡
BSPP(G)ISO 228-155°直螺纹(无锥度)垫圈、粘结密封件或 O 形圈平行螺纹
NPT 60° 牙型角与 BSP 55° 牙型角对比两种示意螺纹轮廓具有相同的螺距。NPT 轮廓的牙型夹角为 60°,BSP 轮廓的牙型夹角为 55°,并按相同螺距绘制。牙型角:NPT 与 BSPNPT:60° 牙型角60°BSP:55° 牙型角55°螺距相同;省略牙顶和牙底形式
图 2. 等螺距下的理想化侧角对比:NPT 为 60°,BSP 为 55°。图中省略牙顶截平、牙底圆角及锥度。该图并非制造用轮廓。

螺距可作为第二道核对依据。BSP 的 1/8、1/4 和 3/8 规格分别为 28、19 和 19 TPI,而 NPT 分别为 27、18 和 18。BSP 的 1 至 2 英寸规格为 11 TPI,而 NPT 为 11.5。1/2 和 3/4 规格在两大系列中的 TPI 相同,因此牙型角成为关键差异。仅凭 TPI 一致,并不能判定兼容。

如何识别未知的 NPT 螺纹

1. 记录零件信息和测量位置

在清洁之前,先读取任何尺寸标记并拍摄连接部位的照片。对于外螺纹端,应在未损伤的完整牙顶处测量,避开入口倒角和不完整螺纹,并记录卡爪的放置位置。

2. 核对螺距

使用英制螺纹螺距规跨越多个完整牙进行比对。合适的量规片应能无明显间隙地啮合。若采用人工测量,应统计牙顶之间的间隔数,而不是牙顶本身。测量 10 个间隔后再除以 10,可降低读数误差。

统计螺纹间隔,而不是牙顶六个示意牙顶围成五个等距螺距间隔。测量跨度应除以间隔数,而不是牙顶数。统计牙顶之间的间隔6 个牙顶围成 5 个间隔123456测量跨度 = 5 个螺距间隔螺距 = 跨度 ÷ 5
图 3. 连续六个牙顶包含五个间隔。该示意仅用于说明螺距计数,不表示完整的 NPT 轮廓或锥度。

3. 确认螺纹系列

核对锥度、牙型角以及任何标识或设备文件。使用螺纹样板或投影仪可将 60° 与 55° 直观区分。随后还应确认直径和适用标准,因为仅凭牙型角和 TPI 不能准确判定螺纹系列。

4. 使用规定量规进行验收

卡尺和螺距规只能用于识别螺纹,不能作为验收依据。验收必须依据适用标准和图纸中规定的螺纹量规及检验程序。

如需测量管子本体,请使用单独的 管径测量指南。其中说明了量具的放置位置,以及如何区分管外径与内孔直径。

示例:检查 14 TPI 螺纹候选件

假设一段带外螺纹的钢制接头,其未螺纹段外径约为 0.840 inch,且外螺纹与 14-TPI 规片相符。图表中有两个条目采用 14 TPI:1/2 NPT 和 3/4 NPT。0.840-inch 的外径指向 1/2 NPT,因为 3/4 NPT 对应的是 1.050-inch 管子。

螺距为 25.4 ÷ 14 = 1.814 mm,取整后为 1.814 mm。7 个螺距间隔约为 12.7 mm,这也印证了该螺距读数。随后再确认 60° 螺纹角,并核对标识或图纸。

在螺纹尖端附近,直径小于 0.840 inch 属于锥管螺纹的正常特征,不应因此判定该件不合格。

NPT 螺纹识别的常见错误

在识别 NPT 螺纹时,以下三类错误最为常见。

按实测直径直接订购。 采购人员测得管子外径为 0.840 inch,便搜索“0.840-inch 接头”。正确的检索方式应使用公称规格,即 1/2 NPT。

将 11 TPI 与 11.5 TPI 混为一谈。 1-inch BSPT 与 1-inch NPT 外观几乎一致。但在 10 个螺距间隔上,NPT 的长度为 22.09 mm,BSPT 为 23.09 mm。这个 1 mm 的差值用卡尺很容易测出,肉眼却不易分辨。

在倒角处测量。 卡爪如果放在入口倒角或已压平的牙顶上,读数会偏低,并导致规格判断错误。测量前应移动到完整、未损伤的螺纹段。

下一步:选择接头

在确定螺纹后,接下来需要确认材质、压力等级和温度上限。这些参数取决于实际部件及其工况,而非螺纹代号。请在我们的 不锈钢螺纹管件 系列。

如需了解弯头、三通、活接头和变径接头的概览,请参阅我们的 管件类型。

如需了解其他材质和连接形式,请浏览我们的 管件 系列。

常见问题

NPT 与 NPTF 管件可以混用吗?

由于 NPTF(Dryseal,ASME B1.20.3)与 NPT 具有相同的牙型角、锥度和每英寸牙数(TPI),两者在螺纹上可以旋合,但这并不意味着该组合适用,也不会继承 Dryseal 的密封性能。Dryseal 的密封效果是针对配对的 NPTF 零件设计的。若元件制造商允许混用,应严格遵循其装配与密封剂使用说明。切勿假定混合连接即可获得 Dryseal 性能。

NPT 螺纹是否需要缠带或密封剂?

大多数情况下需要。锥度配合会使螺纹相互楔紧,但通常仍会保留一条细小的螺旋泄漏通道。PTFE 生料带或管螺纹密封膏可用于填充该通道。应根据介质、温度和材质选择额定适用的密封剂,并按照密封剂及管件说明进行涂覆,通常施加在外螺纹上。

NPT 管件应拧紧到什么程度?

并不存在适用于所有 NPT 管件的统一扭矩或旋入圈数。装配连接时应确保系统已泄压,并严格遵循管件制造商的紧固要求。过大的拧紧力可能导致内螺纹接口开裂,尤其是在铸铁或黄铜本体上;不锈钢则更易发生咬合。随后应按照规定的试验程序检查是否泄漏。

磨损后的 NPT 连接能否可靠识别?

只有在原始几何特征仍保留足够多,或存在可靠技术资料时,才能较为准确地识别。牙顶磨平、腐蚀以及先前的乱扣都会使测量结果失真。若判断仍不确定,不应勉强按最接近的图表项套用,而应保留待确认状态。

是否可以用 NPT 丝锥修整未知螺纹,以便识别其规格?

不建议这样做。切削会改变原始特征,并可能破坏按其他标准制成的连接。应先识别原始螺纹,再判断该部件是否允许修复。

技术参考

ASME B1.20.1 — 通用英制管螺纹 规定了 NPT 及其他管螺纹系列的尺寸与量规检验要求。ASME B1.20.3 规定了 Dryseal(NPTF)螺纹。制造和检验时,应采用适用版本标准及零件图样。

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