Предварительное нагружение (затяжка) необходимо для обеспечения герметичности уплотнительного фланцевого соединения в рабочих условиях.
Для герметизации узлов трубопроводов высокого давления, в основном применяют , изготавливаемые по .
Широкому использованию затворов с этими крепежными деталями способствовало следующее: простота и технологичность в изготовлении; надёжные методы расчета и проектирования; многолетние традиции проектирования и изготовления СВД. Недостатки этих затворов —высокая трудоемкость переборок, связанная с длительностью завинчивания соединяемых резьбовых деталей, а также трудность механизации и автоматизации процесса сборки и разборки затвора из-за большого числа шпилек. Стремление к снижению трудоёмкости процесса переборок и его механизации привело к созданию большого многообразия конструкций специальных устройств для предварительного нагружения (затяжки) шпилек или болтов и гаек .
Затяжка крепежа приложением крутящего момента
Основные преимущества способа затяжки крепежных деталей приложением крутящего момента заключаются в его универсальности, простоте и высокой производительности. Недостатки — довольно низкий КПД (лишь 10% всей затрачиваемой на затяжку резьбового соединения работы приходится на создание осевой силы) и возникновение в процессе затяжки в шпильке напряжений кручения, снижающих .
При затяжке соединения момент М кр, прикладываемый к гайке, расходуется на преодоление трения торца гайки о неподвижную опорную поверхность и трения контактирующих поверхностей витко врезьбы гайки и шпильки:
М кр = М т + М р, (1)
где М т — момент трения торца гайки о неподвижную опорную поверхность соединяемых деталей; М р - крутящий момент в резьбе;
М т = f Т Q 3 R Т, (2)
где f Т — коэффициент трения на торце гайки; Q 3 - усилие затяжки; R T - условный радиус трения гайки;
R T = (1/3)(D Г 3 - d шб 3) / (D Г 2 - d шб 2), (3)
где DT — диаметр наружной опорной поверхности гайки; d шб - внутренний диаметр . Крутящий момент в резьбе
M p = Q 3 (P / 2π + f p d 2 / 2), (4)
где Р — шаг резьбы; f р — коэффициент трения в резьбе; d 2 — средний диаметр резьбы. Для резьбовых соединений при смазывании контактирующих поверхностей индустриальным маслом и отсутствии на них электролитических покрытий f Т = 0,12, f p = 0,20.
Затяжка крепежных деталей приложением осевых усилий к стержню болта или шпильки
От недостатков рассмотренного способа свободен способ затяжки резьбовых соединений приложением осевых усилий к стержню шпильки. Метод заключается в растяжении стержня шпильки специальным устройством (гидродомкратом)с последующим свободным завинчиванием гайки для фиксации стержня шпильки в растянутом состоянии.
Особенность метода состоит в том, что после довертывания гайки без приложения крутящего момента ненагруженными остаются элементы соединения: резьба соединения шпилька — гайка и микронеровности сопряжений гайка — шайба и . Вследствие этого после снятия растягивающей шпильку нагрузки происходит нагружение этих элементов и их деформация, в результате которой уменьшается остаточное усилие затяжки.
Измерение степени уменьшения усилия в шпильке при помощи коэффициента разгрузки
Степень уменьшения усилия в шпильке оценивают коэффициентом разгрузки . Коэффициент разгрузки шпилек учитывает уменьшение усилия в шпильках при переносе нагрузки на основную гайку после снятия нагрузки нагружающего устройства и равен отношению усилия, растягивающего шпильку, к остаточному усилию в ней.
Последовательность затяжки крепежных изделий в фланцевом соединении
В связи с тем, что при затяжке практически нагружается одновременно лишь одна или несколько шпилек (группа шпилек) то необходимо соблюдать определенную последовательность при затяжке каждой шпильки или отдельных групп одновременно затягиваемых шпилек. Соблюдение определенной последовательности при затяжке шпилек обусловлено особенностями затяжки группового резьбового соединения, которые состоят в следующем. Затяжка на трубопроводах высокого давления приводит к осевому смещению уплотняемой поверхности фланца или заглушки вследствие уменьшения линейных размеров уплотнительного кольца в осевомирадиальном направлениях, деформации микронеровностей контактирующих поверхностей, к сжатию материалов фланца корпуса сосуда и крышки в зоне уплотнительных поверхностей и к другим деформациям. В результате этих деформаций происходит осевое перемещение плоскости крышки, на которую опираются гайки основного крепежа.
Последовательное уменьшение силы затяжки фланцевого крепежа
Режимы нагружения шпилек фланцевого соединения
Режимы нагружения шпилек фланцевого соединения подразделяют на
- единовременный и
- групповой.
Единовременный режим затяжки фланцевого крепежа
Наиболее быстрым, надежным и идеальным с точки зрения обеспечения точности и равномерности нагружения является метод единовременной затяжки всех шпилек соединения. При этом все шпильки соединения нагружаются одновременно усилиями равных текущих значений.
Групповые методы затяжки шпилек или болтов фланцевых соединений
При невозможности создания единовременного режима нагружения используют групповые режимы. При групповом режиме затяжки все шпильки затворов делят на группы одновременно затягиваемых шпилек . Группы шпилек должны быть равномерно распределены по периметру болтовой окружности. Число шпилек в группе должно быть кратно общему числу шпилек фланцевого соединения.
Групповой режим затяжки может быть
- однообходным и
- многообходным.
Групповой однообходный режим затяжки крепежных изделий фланцевого соединения
При однообходном режиме нагрузку прикладывают последовательно к каждой группе одновременно затягиваемых шпилек только один раз. При этом нагрузка на шпильки каждой группы изменяется от максимальной (для первой группы) до расчетного усилия затяжки (для последней группы). Преимущество такого режима затяжки: сравнительно малая продолжительность процесса затяжки шпилек, а так же более высокая точность нагружения (по сравнению с многообходным режимом), вследствие большого числа обходов и связанных с этим погрешностей нагружения. Основной недостаток — относительно большое усилие нагружения шпилек первой группы по сравнению с усилием нагружения последней группы (нередко различаются в 8-10 раз ).
В связи с указанными недостатками препятствием для использования однообходного режима затяжки могут являться:
- недостаточная мощность нагружающего устройства ;
- недостаточная прочность монтажного хвостовика шпильки , которая должна соответствовать усилию нагружения шпилек первой группы.
Групповой многообходный режим затяжки фланцевых шпилек с гайками
В таком случае применяют многообходный режим групповой затяжки . Этот режим заключается в проведении нескольких, следующих последовательно один за другим обходов нагружения шпилек всех групп соединения. Усилие нагружения шпилек при этих обходах зависит от принятого варианта многообходного режима затяжки. Наиболее распространенный вариант многообходного режима затяжки - пообходно-уравнительный .
Расчет режимов затяжки фланцевых шпилек и гаек
Расчет режимов затяжки шпилек. Единовременный режим затяжки шпилек представляет собой частный случай однообходного группового режима затяжки, при котором число групп шпилек n =1, т.е. все шпильки фланца нагружают одновременно. При однообходном режиме затяжки шпилек текущее усилие нагружения очередной группы шпилек (РД26-01-122-89)
где K z 1 - коэффициент разгрузки шпилек соответствующей группы; Q n - окончательная сила затяжки шпилек последней группы; n = m /i —число групп шпилек в затворе; m — число шпилек в затворе; i — число одновременно действующих нагружающих устройств (гидродомкратов); z —порядковый номер нагружаемой группыш пилек затвора. Окончательная сила Q n , приходящаяся на одну группу шпилек в конце процесса затяжки,
Q n = Q 3 /n, (6)
где Q 3 — суммарная сила затяжки всех шпилек затвора.
Коэффициент относительной податливости уплотнительной прокладки
α =λ 0 / λ Ш (Q ), (7)
λ 0 и λ Ш (Q ) - осевые податливости уплотнительной прокладки и группы шпилек. Текущее значение силы нагружения одной шпильки соответствующей группы
Q z = Q z / i . (8)
Текущее значение силы нагружения одной шпильки первой группы Q" z=1 сравнивают с допускаемой нагрузкой на одну шпильку [Q "]; при этом должно соблюдаться условие
Q" z=1 ≤ [Q "] (9)
Допускаемую нагрузку на одну шпильку [Q "] принимают равной меньшему из двух значений:
1. из условия обеспечения прочности монтажного участка резьбы шпильки
[Q" ] ≤ 0,8 σ 20 ТШ F Ш, (10)
где σ 20 ТШ - предел текучести материала шпильки при температуре 20°С; F Ш -площадь поперечного сечения монтажного участка шпильки;
2. или по рабочему усилию нагружающего устройства (гидродомкрата)
[Q" ] ≤ Q н.у. . (11)
Если не выполняется условие (9), то необходимо рассчитать пообходно-уравнительный режим затяжки шпилек, причем текущее значение усилия нагружения очередной группы шпилек при соответствующем обходе
, (12)
[Q ] = i [Q" ]. (13)
Необходимое число обходов
(14)
где K z2 - коэффициент разгрузки шпилек при пообходно-уравнительном режиме затяжки.
Коэффициент разгрузки шпилек для фланцевых соединений
Различие коэффициента разгрузки фланцевого крепежа для уплотнительных прокладок различного сечения
Максимальные значения коэффициента К n разгрузки шпилек при однообходном режиме затяжки (первой группы крепежа) для уплотнительного кольца соответствующего типа приведены в таблице ниже.
| Вид сечения стальной прокладки | Максимальное значение K n | |
| прокладка двухконусная | 1,4 | |
| прокладка треугольного сечения | 1,45 | |
| Рис. 1.
Зависимость коэффициента ψ
z от С увеличением нагрузки осевые податливости фланцевых деталей уменьшаются , а следовательно, уменьшается и коэффициент разгрузки шпилек . В связи с этим коэффициенты разгрузки шпилек разных групп соединения различны. Для первой группы шпилек, которую нагружают максимальной нагрузкой, коэффициент разгрузки минимален; для последней группы шпилек коэффициент разгрузки максимален. Коэффициент разгрузки для группы шпилек соответствующего порядкового номера K z = ψ z К n , (15) где ψ z — коэффициент, зависящий от типа уплотнительного кольца, числа групп шпилек в фланцевом соединении и порядкового номера группы (рис.6.35,6.36).
Рис. 1.
Зависимость коэффициента ψ
z от Для затворов с уплотнительным кольцом восьмиугольного сечения и с плоской металлической прокладкой принимают ψ z = 1, так как разность усилий нагружения групп шпилек невелика и, следовательно, коэффициент разгрузки практически постоянен и равен максимальном узначению К n . Коэффициент разгрузки шпилек для первого обхода при пообходно-уравнительном режиме затяжки определяют, как и для однообходного режима затяжки. При последующих обходах коэффициент разгрузки для каждой группы шпилек принимают равным коэффициенту разгрузки для последней группы шпилек первого обхода. Если нагружающее устройство (гидродомкрат)снабжено механизмом для завинчивания гаек с контролем крутящего момента, то при растянутой шпильке этот момент определяют по эмпирической формуле M Kpz = 7,7.10 6 F ш d p , (16) где M Kpz - крутящий момент, H·м; F ш - площадь сечения шпильки, м 2 ; d p - диаметр резьбы крепежного изделия, м. При этом коэффициент разгрузки шпилек (болтов) K zM = 0,85 (K z - 1) + 1. (17) ЗаключениеПрименение рассмотренных методов последовательной затяжки фланцевого крепежа обеспечивает равномерность обжима уплотнительной прокладки, а следовательно, надежность и герметичность фланцевого соединения. Список литературы
Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете |
мента, указанного в таблице ниже.
a Приводимая ниже таблица применима к болтам, показанным на рис. А.
2. Таблица моментов затяжки болтов фланцевых соединений
a Если нет особых указаний, при затяжке болтов фланцевых соединений пользуйтесь нор"
мативами, приведенными ниже.
3. Таблица моментов затяжки втулок трубных соединений с уплотнительным кольцом
a Если нет особых указаний, при затяжке втулок разъемов трубопроводов с уплотнительным
кольцом пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.
4. Таблица моментов затяжки заглушек с уплотнительным кольцом
a Если нет особых указаний, при затяжке заглушек с уплотнительным кольцом пользуйтесь
нормативами, приведенными ниже.
5. Таблица моментов затяжки для шлангов (с коническим и торцевым уплотнениями)
a Если нет особых указаний, при затяжке шлангов (с коническим и торцевым уплотнениями)
пользуйтесь нормативами, приведенными ниже
a Приведенные ниже моменты применяются при нанесении на резьбу моторного масла.
6. Таблица моментов затяжки для соединений с торцевым уплотнением
a Затягивайте соединения с торцевым уплотнением (накидные гайки) на трубах низкого
давления из плакированной стали, используемые на двигателях, до моментов, представ"
ленных в следующей таблице.
a Прикладывайте следующие моменты затяжки к соединениям с торцевым уплотнением,
предварительно нанеся на их резьбовые участки слой моторного масла.
Для справки: В зависимости от конкретных технических характеристик используются соединения с
торцевым уплотнением, размеры которых указаны в скобках ().
7. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (болты и гайки)
a Если нет особых указаний, при затяжке болтов и гаек с метрической резьбой на
8. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (шарнирные соединения)
a Если нет особых указаний, при затяжке шарнирных соединений с метрической резьбой на
двигателях серии 102, 107 и 114 пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.
9. Таблица моментов затяжки для двигателей серии 102, 107 и 114 (Винты с конической
резьбой)
a Если нет особых указаний, при затяжке винтов с конической резьбой (ед. изм: дюйм) на
двигателях серии 102, 107 и 114 пользуйтесь нормативами, приведенными ниже.
Фланцевое соединение - наиболее уязвимое и слабое место трубопровода.
Сборка труб с фланцами является одной из наиболее распространенных и ответственных операций при изготовлении и монтаже трубопроводов, так как расстройство фланцевого соединения вызывает необходимость отключения трубопровода.
Пропуски среды через неплотности фланцевых соединений в процессе испытания и эксплуатации трубопроводов происходят вследствие слабой затяжки фланцев, перекосов между плоскостями фланцев, некачественной очистки уплотнительных поверхностей фланцев перед установкой новой прокладки, неправильной установки прокладки между фланцами, применения.некачественного прокладочного материала или материала, который не соответствует параметрам среды, дефектов на уплотнительных поверхностях (зеркалах) фланцев.
Процесс сборки фланцевого соединения состоит из установки (напасовки), выверки и крепления фланцев на концах труб, установки прокладки и соединения двух фланцев болтами или шпильками. Соединяемые участки труб перед сборкой фланцевого соединения выверяют на прямолинейность их осей.
При напасовке фланцев на трубы в соответствии со СНиП ШТ.9-62 должны быть соблюдены следующие требования.
Отклонение от перпендикулярности фланца п к оси трубы (перекос), измеренное по наружному диаметру фланца (рис. 99, а) не должно превышать 0,2 мм на каждые 100 мм диаметра трубопровода, предназначенного для работы под давлением до 16 кгс/см 2 , 0,1 мм - под давлением от 16 кгс/см 2 до 64 кгс/см 2 и 0,05 мм под давлением выше 64 кгс/см 2 .
Устанавливать фланцы надо так, чтобы отверстия для болтов и шпилек были расположены симметрично главным осям (вертикальной и горизонтальной), но не совпадали с ними (рис. 99,6). Смещения осей болтовых отверстий во фланцах т относительно оси симметрии не должны превышать ± 1 мм при диаметре отверстий 18-25 мм, ±1,5 мм - при 30-34 мм и ±2 мм - при 41 мм.
Смещение осей отверстий фланца по окружности трубы проверяют с помощью отвеса или уровня, по которым находят вертикальную или горизонтальную ось, а затем линейкой контролируют смещение отверстий.
Перпендикулярность фланца проверяют контрольным угольником (рис. 100) и щупом. Зазор между фланцем 2 и угольником 1 замеряют в точках, диаметрально противоположных точкам касания.
Для напасовки на трубы с условным проходом до 200 мм плоских и приварных встык фланцев с центровкой их по внутреннему диаметру трубы применяют приспособление, показанное на рис. 101. Приспособление состоит из рычажного устройства 1 установленного на штоке 3, и диска 5 . Для установки фланца 6 рычажный механизм вставляют внутрь трубы 2. При вращении штока 3 по часовой стрелке рычаги расходятся, прижимая планки 4 к стенке трубы, при этом диск устанавливается строго перпендикулярно оси трубы. Плоские фланцы устанавливают по диску приспособления (положение 1 ), а приварные встык - по торцу трубы и планкам приспособления (положение II ). После выверки положения фланца его прихватывают электродуговой сваркой.
Рис. 99. Положение фланца при установке на трубе:
а - отклонение от перпендикулярности фланца к осн. трубы,
б - смещение осей болтовых отверстий во фланцах относительно оси симметрии
Рис. 100. Контрольный угольник:
I - угольник, 2 - фланец, 3 - труба
Рис. 101. Приспособление для напасовки фланцев с центровкой по внутреннему диаметру трубы:
1 - рычажное устройство, 2 - труба, 3 - шток с воротком, 4 - планка, 5 - диск, 6 - фланец
При сборке элементов и узлов трубопроводов на сборочных стендах для напасовки фланцев применяют специальные передвижные приспособления.
Для напасовки фланцев приварных встык с условным проходом до 5О0 мм наиболее рационально приспособление, показанное на рис. 102, а. Привариваемый фланец устанавливают на сменные контрольные штифты 1 , изготовленные в соответствии с диаметром болтового отверстия фланца. Эти штифты с помощью двухзаходного винта 2 и рукоятки 3 разводят и фиксируют положение болтовых отверстий фланца симметрично вертикальной оси. Перпендикулярность фланца продольной оси трубы достигается прижатием его зеркала к плоскости установочной каретки 4. Совпадение оси фланца с осью трубы достигается перемещением каретки с фланцем по вертикали с помощью винта 5 и рукоятки 6. Приспособление установлено на направляющих роликах 7, и после сборки и прихватки элемента легко откатывается.
При сборке на таком приспособлении плоского фланца внутрь его вставляют установочное кольцо, чтобы труба не доходила до торца каретки (плоскости фланца) на требуемую величину. Недостаток данной конструкции заключается в необходимости индивидуальной центровки внутреннего отверстия фланца и трубы при сборке.
На рис. 102,6 показано приспособление для напасовки плоских фланцев с условным проходом до 500 мм. Оно отличается от описанного выше тем, что на установочной каретке вместе контрольных штифтов закреплена оправка 8, имеющая сери» цилиндрических выступов, диаметры которых соответствуют внутренним диаметрам собираемых фланцев. Ширину выступов принимают с учетом величины, на которую не доводят фланец. Торцовые поверхности выступов обработаны строго перпендикулярно продольной оси. Фланец надевают на трубу и прижимают зеркалом к торцовой поверхности оправки. Установочную каретку перемещают с помощью винта 5, чтобы она по высоте находилась на одной оси с трубой.
Рис. 102. Приспособления для напасовки фланцев:
а
- приварных встык, б
- плоских приварных; 1
- контрольный штифт, 2
- двухзаходный винт,
3, 6
- рукоятки, 4
- установочная каретка, 5
- винт, 7
- направляющие ролики, 8
- оправка
Если фланец не имеет перекоса или величина перекоса допускаемая, производят окончательную сборку соединения с установкой прокладок. Мягкие прокладки (из паронита, картона, асбеста) перед установкой смачивают водой и натирают с обеих сторон сухим графитом. Смазывать прокладки мастиками или графитом, разведенным на масле, нельзя, так как мастика и масло пригорают к зеркалам фланца и портят их поверхность.
Плотность фланцевого соединения в значительной степени зависит не только от чистоты поверхности зеркал фланцев, качества и размеров прокладки, но и от тщательной и умелой сборки и затяжки гаек. Перед сборкой фланцевых соединений с выступом и впадиной следует убедиться в том, что выступ одного фланца свободно входит во впадину сопрягаемого с ним фланца, а прокладка не имеет смещений в ту или иную сторону.
Сборка труб со свободными фланцами на приварном кольце или отбортованной трубе ничем не отличается от вышеизложенного и сводится в основном к подготовке конца трубы.
Исправление перекоса фланцев при их сборке путем натяга болтов или шпилек, а также устранение зазоров установкой клиновых прокладок не допускается. Такой натяг вызывает одностороннее сжатие прокладки и недопустимую вытяжку болтов или шпилек, в результате чего соединение становится неплотным. Перетянутые болты или шпильки в процессе эксплуатации могут разорваться.
Гайки фланцевых соединений с паронитовыми прокладками затягивают по способу крестообразного обхода. Сначала затягивают одну пару противоположно лежащих болтов, затем вторую пару, находящуюся под углом 90° к первой. Постепенно поперечным завертыванием гаек затягиваются все болты. При такой последовательности затяжки гаек не образуется перекосов во фланцевых соединениях.
Гайки с металлическими прокладками затягивают по способу кругового обхода, т. е. при трех- или четырехкратном круговом обходе равномерно затягивают все гайки. Гайки фланцевого соединения затягивают ручными и механизированными гаечными ключами с трещотками. К механизированным инструментам относятся ключи-гайковерты с электрическим или пневматическим приводом. Равномерность затяжки и величину холодного натяга шпилек фланцевого соединения и крышек арматуры на трубопроводах высокого давления контролируют динамометрическими ключами- путем измерения удлинения шпильки при затяжке. Допускаемый размер холодного натяга шпилек находится в пределах от 0,03 до 0,15 мм на каждые 100 мм длины шпильки.
Очень часто можно услышать, что «прокладка протекает». Данное утверждение не всегда является справедливым. На самом деле, всегда протекает соединение, а прокладка является только одним из его компонентов. Зачастую ожидается, что прокладка способна компенсировать недостатки обработки рабочих поверхностей фланцев и смещение фланцев в результате изменений рабочих температуры и давления, вибрации и т.д. Во многих случаях прокладки на это способны, но только при правильном выборе их типа и материала, а также при соблюдении правильной процедуры установки.
А) Что нужно делать и чего нельзя допускать при установке прокладок
- Основной и ответный фланец должны быть одного типа и правильно выровнены. Суммарная несоосность фланцев не должна превышать 0,4 мм.
- Недопустимо пытаться стянуть фланцы, находящиеся далеко друг от друга с помощью крепежа. В таких случаях необходимо использование проставок с использованием прокладок с обеих сторон проставки.
- Крепеж должен быть подобран таким образом, чтобы его предел упругости не превышался при приложении требуемой нагрузки.
- Дополнительная затяжка болтов после того, как соединение с плоской неметаллической прокладкой было подвержено действию повышенных температур, недопустимо. (Прокладка может затвердеть, и дополнительное усилие приведет к ее разрушению).
- Необходимо убедиться в отсутствии коррозии на крепеже, так как ее наличие приводит к снижению способности крепежа нести нагрузку.
- Необходимо убедиться, что материал прокладки соответствует спецификации для данного соединения.
- Необходимо убедиться в том, что на рабочих поверхностях прокладки отсутствуют задиры и царапины, особенно в радиальном направлении.
- Материал следует выбирать таким образом, чтобы допустимая нагрузка на гайки была на 20% выше, чем допустимая нагрузка на шпильки или болты. Следует всегда использовать шайбы из того же материала, что и гайки.
- При необходимости на резьбу следует наносить смазку, но только равномерным тонким слоем. При использовании крепежа из нержавеющей стали следует убедиться, допустимо ли использование смазки конкретного типа.
- Недопустимо повторное использование крепежа и прокладок.
- Следует всегда использовать прокладки минимально допустимой толщины.
- При вырезании прокладок для плоских фланцев отверстия под болты должны вырезаться до вырезания внешнего и внутреннего диаметра прокладки. В случае, когда отверстия под болты расположены близко к внешнему диаметру прокладки, их вырезание после вырезания прокладки может привести к нарушению ее формы.
- Прокладки следует хранить в сухом прохладном месте вдали от источников тепла, влажности, масел и химикатов. Их также следует хранить плоскими в горизонтальном положении (т.е. не подвешивать на крюки).
- Следует избегать нанесения смазки на прокладки и рабочие поверхности фланцев.
Б) Затяжка болтов фланцевого соединения.
Соединения следует затягивать равномерно в три или даже четыре прохода, последовательностью «крест-накрест», как показано на рисунке. Имейте в виду, что при данной последовательности затяжка одного из болтов может привести к ослаблению другого (других), поэтому в качестве последней операции рекомендуется дополнительная затяжка всех болтов по кругу. Некоторые соединения необходимо повторно затягивать непосредственно перед вводом в эксплуатацию с целью компенсации релаксации прокладок и крепежа. Ожидаемая релаксация - 10% по моменту в течение первых суток. Также в некоторых случаях при использовании прокладок определенных типов совместно с фланцами некоторых форм присоединительной поверхности на теплообменниках необходимо осуществлять дополнительную затяжку соединения при начальном нагреве теплообменника.
Разумное требование - затягивать сперва не более чем на 80% от максимума, указанного в таблице , подтянуть при необходимости, максимум не превышать ни в коем случае. При этом класс прочности болтов или шпилек обычно применяется не ниже 5.8
В) Устранение неисправностей
| НЕИСПРАВНОСТЬ | ВОЗМОЖНАЯ ПРИЧИНА | СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ |
| Течь возникла сразу при подаче среды в трубопровод | Недостаточная или избыточная нагрузка в соединении или нагрузка приложена неравномерно | Аккуратно вставьте новую прокладку. Проверьте выравнивание фланцев, их рабочие поверхности и затяните болты в соответствии с описанной процедурой. |
| Течь возникла после непродолжительной эксплуатации |
|
|
| Течь возникла после нескольких часов или дней эксплуатации | Химическое воздействие на прокладку со стороны среды или ее механическое разрушение. | Проверьте химическую совместимость материала прокладки со средой данной концентрации при рабочих условиях. Проверьте правльность выбора типа прокладки. |
При монтаже трубопроводов для соединения отдельных элементов, чаще всего, применяется сварка. Но иногда необходимо сделать соединение разборным либо произвести стыковку элементов, изготовленных из разных материалов. В этом случае может быть использовано фланцевое соединение труб. Разберемся, как оно выполняется.
Фланцевые соединения применяются при монтаже трубопроводов большого диаметра, так как фланцы, применяемые для стыковки деталей, достаточно громоздкие и тяжелые. Существует несколько разновидностей фланцевых соединений, но все они выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ. Разберемся, какие варианты соединений при помощи фланцев используются чаще всего.
Общее описание
Для соединения двух труб используются фланцы, представляющие собой плоское кольцо (фланец может иметь и другую форму, например, квадратной рамки). В центре детали располагается отверстие, в которое вставляется торец трубы.
По контуру «рамки» расположено четное количество монтажных отверстий, предназначенных для установки крепежных деталей. Для крепления могут применяться болты или шпильки с гайками.
При использовании фланцев места стыков получаются разъемными. Для того чтобы соединение получилось герметичным, устанавливают уплотняющие прокладки. Используются фланцы для стыковки труб между собой, а также при присоединении трубы к емкости, имеющей вводящий патрубок, к которому приварен фланец.
Материалы изготовления и виды
Для выполнения соединения металлических труб могут быть использованы фланцы, изготовленные из следующих материалов:
- Чугун серый. Детали изготавливают методом литья. Использовать эти детали разрешено при интервале рабочего давления до 16 МПа. Температура транспортируемой среды должна быть в пределах от -15 до +300.
- Чугун ковкий. Изготавливаются детали методом литья. Разрешено применять для монтажа трубопроводов с рабочим давлением до 4 МПа, а вот рабочий диапазон температур более широкий – от -30 до +400.
- Сталь. Литые стальные фланцы могут быть использованы для соединения труб из разных материалов. Максимальное рабочее давление – до 20 МПа, температурный диапазон очень широк – от -250 до +600 градусов.
- Сталь. Фланцы приварные используют для сборки трубопроводов, работающих при небольшом давлении — до 2,5 МПа.
Совет! Для изготовления фланцев используются разные виды стали – легированная, углеродистая, нержавеющая.
Относительно недавно стали использовать фланцы из полимерного материала. Применяют полипропиленовые детали на пластиковых трубопроводах, работающих без давления (или с незначительным давлением). В зависимости от назначения выделяют два вида фланцев:
- Проходные. Их используют для соединения трубы с другими деталями трубопровода.
- Глухие. Устанавливают в тупиковых ветках магистрали.
Принцип
Чтобы осуществить соединение труб фланцами, необходимо, чтобы на торцах обоих соединяемых деталей были установлены крепежные детали. Причем эти детали должны быть идентичными, иначе провести герметичное соединение деталей будет невозможно.
Совет! Фланцы, устанавливаемые на концах свариваемых деталей, называют ответными.
Крепится фланец на торец трубы одним из двух способов:
- на резьбу (применимо только для безнапорных трубопроводов);
- при помощи сварки.
После того, как оба ответных фланца будут установлены, их соединяют и стягивают при помощи крепежных деталей.
Совет! Шпилька, в отличие от болта, не имеет головки. Резьба нарезана на шпильке с двух сторон. Благодаря этому, при выполнении соединения можно затягивать фланцы с двух сторон, накрутив гайки на обе стороны шпильки.
Выбор
Как и любая другая фурнитура, используемая для сборки трубопроводов, фланцы выпускаются разных типоразмеров. Разберемся, на какие характеристики нужно обращать внимание.
Проход условный
Это очень важная характеристика. Условный проход фланца – это, по сути, внутренний диаметр трубы, на которую эта деталь устанавливается. Обозначается этот параметр буквенным обозначением Ду, измеряется в мм. Для приварных фланцев вместе с размером условного прохода указывается латинская буква, буквой обозначается наружный диаметр трубы.
Ряд
Детали, имеющие одинаковый условный проход, далеко не всегда одинаковые. Еще одним важным параметром является рядность. Отличия моделей:
- в разнице межосевых расстояний крепежных отверстий;
- диаметром крепежных отверстий.
Рабочее давление
При выборе арматуры очень важно обращать внимание на такой показатель, как рабочее давление в трубопроводе. Этот показатель определяется максимально возможным давлением, при котором трубопровод может функционировать без образования протечек в местах разборных соединений. Показатели условного давления зависят от следующих параметров:
- геометрические размеры деталей;
- материал изготовления;
- наличия и материала уплотнительной прокладки.
Рабочая температура
Этот показатель не менее важен, так как при превышении максимальных показателей, в местах фланцевых соединений может образоваться течь. Параметры рабочего давления и рабочей температуры зависят друг от друга, поэтому эти показатели указывают в специальных таблицах в сопроводительной документации к изделию.
Выбор прокладки
Для герметизации соединения обязательно используются прокладки. Особенно важно правильно рассчитать степень герметизации при эксплуатации трубопровода под давлением. Выбор материала для изготовления прокладок зависит от условий эксплуатации и свойств транспортируемой среды. Чаще всего применяют:
- Резину. В зависимости от свойств среды выбирают материал, устойчивый к действию кислот и щелочей, маслу и нефтепродуктам, температуре.
- Паронит. Может быть применен материал общего назначения или маслостойкий.
- Фторопласт.
- Асбестовый картон.
Прокладку вырезают по форме фланца, её толщина зависит от выбранного материала.
Как выполняется соединение?
Важнейшим моментом монтажа является затяжка фланцевого соединения. Важно добиться максимальной герметизации стыка.
Подготовительный этап
Прежде всего, нужно осмотреть соединяемые поверхности фланцев, на них не должно быть заметно дефектов в виде выбоин и царапин. Должны отсутствовать следы коррозии.
Совет! Осмотреть на предмет выявления дефектов нужно не только сами фланцы, но и крепеж – болты (шпильки) и гайки.
При разборке и последующей сборке устанавливать старую прокладку не рекомендуется. В крайнем случае, допустимо установить 2-3 прокладки, бывших в употреблении, при условии, что они не имеют явных повреждений.
Как проводится затяжка?
Для обеспечения равномерной затяжки нужно закручивать болты в определенной последовательности. Рекомендуется выполнять работу так:
- слегка накручивается первый болт (любой);
- вторым затягивают (тоже слегка) болт, расположенный напротив первого;
- третий болт, который следует слегка затянуть, расположен под углом около 90 градусов по отношению к первому и второму;
- четвертый болт, с которым нужно работать, находится напротив третьего.
Таким образом, если используется фланец с четырьмя отверстиями, то затяжка болтов ведется по принципу «крест-накрест». Если используется деталь с шестью отверстиями, то первые четыре болта затягиваются так же, затем, работают с пятым болтом, расположенным между первым и третьим, а последним подтягивают болт, находящийся между вторым и четвертым.
Завершив этот этап, начинают постепенно подтягивать болты в той же последовательности. Чтобы обеспечить герметичное соединение, болты должны быть затянуты с определённым усилием.
Если перестараться, то можно сорвать резьбу, а если затяжка будет неравномерной, то добиться герметичности не получится. Чтобы обеспечить равномерное усилие при затяжке, используют специальные приспособления:
- динамометрический ключ – ручной или гидравлический;
- пневматический гайковерт;
- натяжной механизм с гидроприводом.
После запуска трубопровода в течение первых суток эксплуатации возможно ослабление затяжки в пределах 10%. Поэтому на вторые сутки после запуска системы необходимо дополнительно подтянуть соединения.
Итак, для создания разборного соединения трубопровода могут быть использованы фланцы. Несмотря на относительную простоту выполнения фланцевых соединений, монтажные работы должны выполнять только специалисты. Особенно в том случае, если соединения выполняются на трубопроводах для транспортировки опасных сред (к примеру, бытового газа). Выполнение работ на трубопроводах, работающих под давлением, выполнение фланцевых соединений осуществляется под контролем инженеров.