Принцип ущільнення та характеристики плоского приварного фланця

вступ

Фланці є основними компонентами трубопроводу, які використовуються для з’єднання секцій труби, що дозволяє їх легко розбирати. Зварювальний фланець з плоскою поверхнею є одним із найпоширеніших стилів, знаходячи часте застосування в галузях промисловості, які передають рідини через мережі трубопроводів. Як первинний граничний елемент тиску, фланці повинні демонструвати надійні ущільнювальні здібності для забезпечення герметичності з'єднань навіть у складних умовах експлуатації. Ця стаття має на меті надати детальний огляд принципу ущільнення та ключових характеристик, які визначають ефективність плоских зварювальних фланців. Розуміючи механіку, що лежить в основі пломбування, стиль фланця можна правильно визначити та встановити для забезпечення довгострокової цілісності конструкції.

Принцип ущільнення

Досягнення ефективного ущільнення в зборі фланець-труба залежить від комбінованих дій стискаючого навантаження, інтимний поверхневий контакт, і пластична деформація. При з’єднанні фланцевої пари, затягування болта створює зовнішні радіальні сили, які міцно притягують плоскі поверхні одна до одної. Потім з’єднані грані зазнають обмеженої пружної та пластичної деформації залежно від властивостей матеріалу та прикладених навантажень.. однак, залишаються мікроскопічні дефекти поверхні, і якщо їх залишити незмінними, це призведе до витоку.

Важливим елементом ущільнення є «прокладка», зазвичай кільце або шайба, вирізана з гнучкого, але стисливого матеріалу, такого як еластомери, графіт, або метали. Встановлюється між гранями фланців, затягування призводить до того, що прокладка здавлюється і затікає в порожнечі або щілини вздовж ущільнювальних поверхонь. Важливо, він пластично деформується і твердне, а не просто пружно стискається. Цей «прокладковий потік» фізично блокує проходи рідини через будь-які нерівності, щільно вклинюючись у кожну мікроскопічну долину. При завантаженні знімає, залишкова сила затиску плюс затверділий наповнювач зберігає цілісність ущільнення при мінливих тисках і температурах.

Вибір матеріалу

Матеріали компонентів фланців безпосередньо впливають на міцність і термін служби певної конструкції ущільнення. Загальні матеріали є:

• Корпус фланця: ВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ (ASTM A105), низьколегована сталь, дуплекс/супердуплекс з нержавіючої сталі для стійкості до корозії. Головне – достатня міцність протягом усього терміну служби.

• болтове кріплення: Стандартних болтів із вуглецевої сталі достатньо для багатьох некорозійних завдань. Для офшорних/кислих послуг, сплавні болти з міцністю/стійкістю до корозії, наприклад A193 B7, Використовується ASTM A490.

-Прокладка: М'якша гума з тканиною для низького тиску 300 PSI, спірально намотане азбестове волокно для більш високого тиску до 1500 psi, гнучкі графітові або PTFE листи для >= 1500 фунтів на квадратний дюйм, включаючи застосування при високих температурах.

Комбінації матеріалів повинні уникати несумісності, наприклад гальванічної корозії, і враховувати стисливість прокладки під тиском. Належна специфікація забезпечує структурну цілісність і ефективність ущільнення протягом десятиліть служби.

Оздоблення торців фланців

Покриття лицьової сторони безпосередньо впливає на площу ущільнювального контакту та характеристики потоку прокладки:

• Оброблене обличчя (MF): Стандарт 125-250 Мікродюймова поверхня Ra з гострими краями для найкращого зчеплення металу з металом. однак, складно обробляти великі фланці.

• Зварене обличчя (WF): Зварена поверхня має підвищену шорсткість 80-160 Мікродюйми Ra, але закруглені краї полегшують установку прокладки. Трохи нижчий потенціал ущільнення, ніж MF.

• Сліпе готове обличчя (BFF): Спеціальна механічна обробка порожнить армування зварного шва, залишаючи поверхню, схожу на MF. Забезпечує найкращі переваги як ущільнення MF, так і полегшеного монтажу WF. Дорожче, ніж інші види обробки.

Вища шорсткість поверхні збільшує площу контакту з металом для герметизації, але повинна бути рівномірною та контрольованою. Гострота краю також впливає на початкове стиснення прокладки та вразливість до порізів під час циклів складання/розбирання. Правильний вибір оздоблення збалансує ефективність і економічність.

Стилі та конфігурації фланців

Разом із готовими обличчями, морфологія зовнішнього фланця впливає на гнучкість трубопроводу, спільний доступ, і довготривалий розподіл стресу:

• Приварити горловину (WN): Інтегральна трубчаста горловина, приварена до труби, створює найміцніше з'єднання. однак, менший простір для монтажу всередині фланця порівняно з накладними типами.

• Slip-On (ТОМУ): Прикручується безпосередньо до кінця труби. Більше місця всередині, але невелика горловина створює місцеве напруження. Часто використовується з додатковими кільцями для забезпечення гнучкості трубопроводу.

• Накладний суглоб (LJ): Закріплений болтами на двох кінцях труб, що стикаються. Подібний за розмірами до насувного, але вищі напруги виникають у місці перетину труби/фланця.

• Зварний шов (УВ): Внутрішнє гніздо, приварене до кінця труби, для закріплення плоскої кришки. Забезпечує найбільший внутрішній зазор і найменшу міцність з’єднання.

Правильний вибір фланця враховує напруги в з’єднанні, необхідна доступність, навантаження на трубопровід, обмеження щодо виготовлення/встановлення, і цілісність усього життя. Стандартизовані діаметри отворів спрощують інвентаризацію.

Встановлення та цілісність фланця

Правильні процедури встановлення та складання виявляються вирішальними для надійної довгострокової роботи ущільнення фланців:

• Очистіть поверхні фланців і нанесіть протизадирний склад на поверхні ковзних болтів, щоб запобігти задиранню.

• Відцентруйте та належним чином стисніть прокладку між поверхнями, не перекручуючи та не скручуючи, використовуючи мастила, якщо це необхідно.

• Затягніть болти вручну в перехресному порядку, а потім кілька разів затягніть болти відповідно до специфікації поетапно, перевіряючи рівномірне стиснення. Уникайте надмірного/недостатнього затягування.

• Виконайте останній тест на герметичність з’єднання перед нанесенням зовнішньої обробки та покриттів. Періодично перевіряйте під час роботи.

• Розглянемо сильфонні вставки, протектори або обмежувачі для вібраційних або сейсмічних навантажень, що пом’якшують навантаження при посадці/звільненні.

• Регулярно перевіряйте фланці в рамках профілактичного обслуговування, заміна прокладок, болти або фланці з ознаками пошкодження, корозії або зносу.

Висновок

Розуміння принципів ущільнення та характеристик плоских зварювальних фланців дозволяє їх надійно застосовувати для транспортування рідин через мережі трубопроводів. Вибір матеріалу, Оздоблення поверхні, конфігурація фланця та процедури встановлення безпосередньо впливають на довгострокову цілісність з’єднання. Якщо правильно вказано, виготовлені та обслуговуються, Фланці забезпечують міцне ущільнення під тиском навіть у важких умовах експлуатації, що підтримує життєво важливі галузі. Успіхи металургії, неруйнівне випробування та перевірка також гарантують ефективність фланців у майбутньому.