Способ герметизации фланцевых соединений трубопроводов

 

Сущность изобретения: затяжку соедйнений проводят группой штатных болтов, выбираемой из расчёта обеспечения мини;;;;;;;;-; ;.;; ; ;- Г ;;... ; ;:- . мально-допустимого прогиба фланцев. Между группой штатных болтов равномерно по окружности размещают технологические болты. Затяжку каждого болта проводят одинаковым моментом из воЈрастания их общего количества в соединении и равномерности распределения нагрузки по прокладке; Затем проводят временную выдержку до обеспечения холодной свариваемости контактных поверхностей фланцев и прокладки в теч1ение 16-25 ч. После, чего технологические болты извлекают МЗ соединения.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я „„1813962 А1 (я)5 F 16 1 23/00

ГОСУДАРСТВЕЯ-ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 мально-допустимого -протиба фланцев, Между группой штатных болтов равномерно по окружности размещают технологические болты. Затяжку каждого болта проводят одинаковым моментом из возрастания их общего количества в соединении

1 (21) 4917009/29 (22) 11.01.91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Конструкторское бюро "Южное" (72) В.Г. Данченко (56) Волошин А.А, Расчет и конструирование фланцевых соединений. Справочник. Л.; и равномерности распределения нагрузки по прокладке; Затем проводят временную выдержку до обеспечения холодной свариваемости контактных поверхностей фланМашиностроение, 1979, с. 8, рис. 50-52. (54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ (57) Сущность изобретения: затяжку соеди- . цев и прокладки в течение 16 — 25 ч. После нений проводят группой штатных болтов, чего технологические болты извлекают из соединения, 2 и,л. выбираемой из расчета обеспечения мини Фь г, ч0 состоящего из фланцев 1 и 2, размещенной:: 4. (Точное значение Ь q определяется из между ними алюминиевой прокладки 3 и крепежных болтов:. штатных 4, установленных головками на фланец 1 и ввинченных в расчетных соотношений величин прогибов фланцев, однако при практически расчетах

Изобретение относится к трубопровод- тело фланца 2 (фиг. 1; 2), и технологических ной технике, а более конкретно к обеспече- . болтов 5, установленных на противоположнию герметйчности фланцевых соединений; : ный фланец 2 и ввинченных в тело фланца 1 уплотняемых деформируемыми металличе- (фиг. 1, 2).

: скими прокладками, и может быть примене- . На фиг. 1 показано распределение СО но в различных областях техники,: удельного давления (напряжения) по про- а . связанных с зксплуатацйей трубопровод- - кладке3приустановленныхтолькоштатных (1 ных систем.:, .: -- болтах 4 (зависимость "ап). О

Цель изобретения — повышение герме-: . Зависимость ма" характеризует распретичности фланцевых соединений с дискрет-" деление по прокладке удельного давления". ным приложением нагрузки от болтов за:- .. минимального — между болтами(значе- счет более равномерного обжатия уплотни-:: ние Оть) и максимального — под болтами тельной прокладки при сркранении неиз-:. (значение q). Величина .гь q представляет менными веса, габаритов и условий :. разнесть между наибольшими и наимень- ь собираемости соединейий. : . шими удельными давлениями Aq = q — qmln

Для пояснения существа предлагаемого .:. и характерйзует приращение удельного давтехнического решения приведен чертеж, на; ления к значению qmin4iist обеспечения трекотором, на фиг. 1 и 2, изображена разверт-: - буемого обжатия прокладки на ка фланцевого соединения трубопроводов, . максимальном удалении от штатных болтов

1813962 известных фланцев, например, изготовленных по ГОСТ 19749,84 — 19755-84 "Соединения неподвижные разъемные пневмогидросистем". Значение Aq принимается равным 0,25qmin, см, стр. 3, формула

1, значение "K").

На фиг, 2 показано распределение удельного давления на прокладке 3 при установленных одновременно штатных 4 и технологических болтах 5 (зависимость "б").

Зависимость "б" показывает, что при затяжке промежуточных болтов значение Л р уменьшается практически до нуля и потребное для обеспечения герметичности удельное давление становится равным его минимальному значению, т.е. q — qmin. В этом случае потребное удельное давление для перевода прокладки в пластическое состояние уменьшается на величину Aq.

Технологический процесс сборки-затяжки фланцевых соединений трубопроводов состоит в следующем.

Во фланцевое соединение дополнительно к штатным устанавливают технологические болты 5, изготовленные аналогично штатным болтам 4.

Болты 5 устанавливают равномерно по кругу между болтами 4 головками со сторо ны фланца 2, а штатные болты 4 головками со стороны противоположного фланца 1. Затяжку штатных и технологических болтов производят одним и тем же крутящим моментом.

Момент затяжки устанавливают (уменьшают) из учета возрастания общего количества болтов 4 и 5 в соединении и повышения за счет этого равномерности распределения удельного давления от затяжки по пери метру прокладки 3. После завершения затяжки болтов 4 и 5 проводят временную выдержку соединения до обеспечения холодной свариваемости контактных поверхностей фланцев 1, 2 и прокладки 3.

Экспериментально установлено, что для свариваемости (схватывания) контактных, поверхностей с алюминиевой и медной прокладками требуется на менее, чем 16-25 ч, Свариваемость обеспечивается за счет затекания материала прокладки (при ее пластической . деформации) . в микрошероховатости более твердых фланцев 1, 2. Образованное прочно-плотное соединение материалов обладает высокой стойкостью к разгерметизации при воздействии гидродинамических нагрузок, что, подтверждейо экспериментально.

Схема контактирования поверхностей .соединения с обеспечением их холодной свариваемости приведена у В,Т. Бабкина и др. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем, M.: МашиНостроение, 1977, стр. 30, рис. 18. Там же на стр. 67, рис. 38 показаны зависимости снижения напряжения (удельного давления q) во времени, характеризующие временной характер расходования материала прокладки на заполнение шероховатостей обработки фланцев и схватывания контактных

10 поверхностей. Данные зависимости показывают завершение процесса .падения удельного давления к 16 — 25 ч, что совпадает с проводимыми исследования на штатных соединениях, разрабатываемых изделий.

После укаэанной временной выдержки и схватывания поверхностей технологические болты 5 извлекают иэ соединения. Герметичность же соединения между болтами обеспечивается достигнутым за счет затяж20 ки болтов 5 прочно-плотным контактом холодно-сваренных поверхностей, Пример. Описанный процесс рассмотрим на примере сборки-затяжки типового фланцевого соединения изделия с затвором

25 -"в замок", уплотняемого алюминиевой прокладкой, приведенного, например, в ГОСТ

19749 — 84 на стр. 9,. черт. 5.

Расчет потребного осевого усилия и момента затяжки при установке только штатных болтов (без учета давления среды)

Оз =(qmin+ Лq) Fnp = 6875 кгс; ц= 240 кгс м.

35 пшб

: Расчет потребного осевого усилия и момента затяжки при установке штатных и технологических болтов, 40

После установки технологических болтов расстояние между болтами уменьшается с 47 мм до 23, 5мм, Л q О, a q - qmin тогда

45 Оэ = qmin Fnp = 5500 кгс;

M " — "- — =95 кгс м. пш5 + птб

Таким образом, приведенный сравнительный анализ показал, что после установки дополнительно технологических болтов: уменьшается потребное для уплотнения соединения осевое усилие с 6875 кгс до

5500 кгс за счет равномерности его распределения по периметру прокладки; уменьшается потребный крутящий момент затяжки болта эа счет возрастания общего количест1813962

Исхо ные анйые

Размеры прокладки,мм

Площадь прокладки,Fop,ñì г

Диаметр установки болтов,D,ìì

87х91х2

5,5

М10

Количество штатных и технических болтов,пыл,птл.,шт

Резьба болтов,мм

Минимальное удельное давление на прокладке ц mtn,êãñ/см

Приращение удельного давления,hq,êãñ/cì

Значение, характеризующее геометрические размеры резьбового соединениями для резьбы М10,см (при коэффициенте трения !ю=0,2) Расстояние между штатными болтами, мм

1000

0,25

0,276

Расстояние между болтами после установки технологических бол23,5 тов, мм ва болтов в соединении и снижения осевого грузки от болтов предложенный позволяет усилия с 240 кгс см до 95 кгс см. обеспечить высокую герметичность соедиРавномерное распределение удельного нения при давлениях, превыша ощих рабодавления по прокладке за счет отсутствия 5 we при эксплуатации. Это достигается за прогибовфланцевпозволяетувеличитьпло- счет установки на период сборки соединещадь контактирования фланцев и проклад- ния технологических болтов, размещаемых ки и повышает прочность и плотность между штатными. Сохраняется неизменныхолодносваренных поверхностей. ми вес, габариты, условия собираемости соБыли проведены эксперименты по on- 10 единений. ределению прочности и плотности образо - Кроме того, снижается потребное знаванного контакта, при котором после чение осевого усилия и момента затяжки выдержки извлекались сначала технологи- болтов в соединении, что уменьшает в них ческие болты, затем половина штатных и . релаксацию напряжений при длительной наконец все болты в соединении. Во всех 15 эксплуатации соединений и сохраняет треслучаях при проверке герметичности соеди-, буемую герметичность. нений воздушно-гелиевой смесью методом

"Щупа". с чувствительностью не ниже 1 Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

10; рт.ст./с сохранялась начальная ° Способ герметизации фланцевых соегерметичность. " - 20 динений трубопроводов, заключающийся в

Снижение герметичности в соединении том, что затяжку соединений проводят груп при отсутствии в нем болтов наступало при пой штатных болтов, выбираемой из расчета давлении 15 кгс/см, что выше рабочего обеспечения минимально-допустимогопродавления в магистрали изделия, составляю- гиба.фланцев, отличающийся тем, что щего 10 кгс/см . 25 в HGM между группой штатных болтов равноЭксперименты с извлечением после за- мерйо по окружности размещают такие же тяжки только технологических болтов пока- технологические болты, а затяжку каждого зали, что герметичность контакта после, .из болтов проводят одинаковым моментом" .схватывания поверхностей сохраняется при из возрастания их общего количества в сое-: всех видах гидродинамических воздействий .30 динении и повышения равномерности расвыше рабочих в 2-3 раза. Причем, более пределения нагрузки по прокладке; затем слабым элементом является прочность тру- .проводят временную выдержку до обеспебы, чем нарушение прочности сформиро-: чения холодной свариваемости контактных ванного контакта прокладки с.фланцами; поверхностей фланцев и прокладки, не меПо сравнению с известными способами 35 нее, чем в течение 16 — 25 ч, после чего техгерметизации фланцевых соединений тру- нологические болты извлекают из бопроводов с дискретным приложением на-: соединения.

1813962

Составитель В,Данченко

Техред M.Ìîðãåí Tàë Корректор Н.Ревская

Редактор

Проиаводственно-издательский комбинат "Патент", i. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1821 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5