Способ герметизации разъемного соединения криогенных трубопроводов

0 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НИ(56) 23.09.83 В.Г,Данч .Косинск 621,643, 1. Биргевые со вин ич Г,Б. Машинометич . й гидрав" остроение" 1(088,8 И.А. И инения,3, с. 2силе Резьбо е строение", 192, Бабкин ность неподви лических сист 1977, с.69 (и Ге н"Маши м. М отот МЕТИЗАЦИИ РАЗЬЕИ"ИОГЕННЫХ ТРУБОПРО- .уплотнительнуюельно всесторон-вливают между кой".ями фланцев трубо-.стягивают рабочимтличающий(54) (57) СПОСОНОГО СОЕДИНЕНВОДОВ, при котпрокладку предне обжимают, у тактными повер проводов, а флусилием затяж Е Я КР ором вари стан хнос анцы) 26.04.82Бюл. Р 3енко; Ф,П.С с я тем, что, с целью повышения гер-. метичности соединения при многократных циклических изменениях температуры; первоначально соединение сос" тавляют из отдельно взятых фланцев с .уплотнительной прокладкой между ними, охлаждают до криогенной темпера туры, отогревают в нормальных температурных условиях, затем подгружают фланцы до. восстановления первоначального контактного давления и вновь повторяют. циклы охлаждения, нагрева и подгружения до отсутствия снижения контактного давления при рабочем усилии затяжки, после чего соединение разбирают, фланцы устанавливают на трубопроводах и размещают между ними новую прокладку, которую предварительно подвергают ана: логичному термоциклированию, но при усилии обжатия, не приводящем к ее смятию,Изобретение относится к машиностроению, в частности к трубопроводной арматуре, и может быть примененодля герметизации разъемных соединений магистралей криогенного оборудования.Известен способ герметизации разьемных соединений магистралей, по которому для повышения остаточного напряжения обжатия уплотнительной про- . 1 Окладки через расчетные промежуткивремени эксплуатации соединение подтягивают до первоначального значения контактного напряжения. Снижение напряжения на стыке фланец-прокладка по этому способу, в основномвызвано текучестью мягкой алюминиевой прокладки, часть металла которой, вод постоянной нагрузкой во временирасходуется на более полное заполнение микрошероховатостей уплотнительных поверхностей фланцев и вытекает в установочный зазор между обжимаемыми деталями 11,Однако, такой способ связан созначительными трудностями при проведении подзатяжек, так как к рядусоединений затруднен доступ для обслуживания и требуется сброс давления рабочей среды из подтягиваемыхузлов. Кроме того, правильность проведения подтяжки соединений в рядеслучаев контролируется их переиспытанием на герметичность, что удлиняет цикл работы и требует дополнительных расходов контрольного газагелия.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ герметизации разъемного соединения криогенных трубопроводов,при котором уплотнительную проклад"ку всесторонне обжимают, устанавливают между контактными поверхнос"тями фланцев трубопроводов, а флан.цы стягивают рабочим, усилием затяжки 2 .Недостаток известного способазаключается в том, что наружная по"верхность прокладки после обжатиязаметно упрочняется и требуются 50гораздо большие усилия ее обжатиядля обеспечения прежней герметичности, причем герметизация посредствомобжатой или необжатой прокладок вкриогенных средах имеет свои специфические особенности, заключающиесяв том, что во фланцах, изготавливаемых из аустенитных сталей марок Х 18 Н 10 Т, 12 Х 18 Н 10 Т, в месте их кон"такта с уплотиительной прокладкойпротекают структурные превращения.Эти превращения протекают с умень- шением исходного напряженного состояния, в результате чего областьметалла вокруг прокладки сжимается,отстает от прокладки и становитсяменее напряженной и более пористой.В свою очередь, при охлаждении модули упругости контактируемых материалов возрастают и в месте внедрения металла фланцев в тело прок.- ладки возникают дополнительные силы их взаимного расталкивания. При этом надо учитывать, что прокладка настолько сильно сжата при затяжке, что ее усадка при охлаждении незначительна и значительно уступает возросшим силам упругости взаимного расталкивания фланцев (принцип охлаждаемой пружины, сжатой двумя поверхностями), Укаэанное расталкивание происходит, в первоначальный момент захолаживания, когда прокладка и нижние слоифланцев охлаждены и сжаты, а болты,имея прежнюю температуру, "провисают", не передавая или существенноснижая напряжение сжатия фланцев,Укаэанному расталкиванию способствует и давление среды. При дальнейшем охлаждении слоев соединения болты дополнительно поджимают фланцы к прокладке, но при этом часть гребеш-. - ков, микровыступов уже не попадает в свои прежние места, а сминает соседние, еское не подверженные смятию, гребешки. После сброса криогенной среды и отогрева соединения до нормальной температуры напряженное состояние на сть 1 ке фланец - прокладка, вызванное криогенными температурами, снижается. Кроме этого, снижение напряжения происходит вследствие сжа" тия металла более податливого "рыхлого" приконтактного слоя и смятияновых гребешков микрошероховатостейуплотнительных поверхностей.Целью изобретения является повышение герметичности соединений при многократных циклическйх изменениях температуры.Указанная цель достигается тем, что согласно способу герметизации разъемного соединения криогенных трубопроводов, при котором уплотнительную прокладку всесторонне обжимают, устанавливают между контактными поверхностями фланцев трубопроводов,1043411 а фланцы стягивают рабочим усилием затяжки, первоначальное соединение составляют иэ отдельно взятых фланцвв с уплотнительной прокладкой между ними, охлаждают до криогенной температуры, отогревают в нормальных температурных условиях, затем подгружают фланцы до восстановления первоначального контактного давления и вновь повторяюТ циклы 1 О охлаждения, нагрева и подгружения: до отсутствия снижения контактного давления при рабочем усилии затяжки, после чего соединение разбирают, фланцы устанавливают на трубопроводах, которую предварительно под, вергают аналогичному термоциклированию, но при усилии обжатия не приводящем к ее смятию.На фиг, 1 представлено соедине" ние, собранное из отдельно взятых фланцев (стрелками указана реакция прокладки); на фиг. 2 - график стабилизации напряжения в зоне контак та прокладки и фланцев этого соеди" нения ,вертикальные линии - подзатяж" ка после каждого термоцикла до исход-ного напряжения); на фиг, 3 " соединение в системе с приваренными Флайцами к отрезкам труб и замененной прокладкой. Способ герметизации разъемногосоединения криогенных трубопроводов за- . ключается в следующем. Снацала соби, рают трубопроводный узел из отдель-:35 но взятых фланцев с уплотнительной , прокладкой между ними и сжимают этифланцы рабочим усилием затяжки, на" гружая при этом их контактные поверхности.40 Далее .охлаждают. соединительные узлы до 183 - 196 оС помещая их, например, в ванну с жидким азотом, где выдерживают после полного охлаждения 15-30 мин и затем, вынув45 отогреваютв нормальных температур- . ных условиях. Сниженное после термоцикла напряжение затяжки восстанав" ливают до исходного значения и далее повторяют описанный цикл охлаж- , дения, нагрева и воСстановления на-. пряжения до отсутствия его снижения при рабочем нагружении (или снижении не более заданного уровня). 4После этого соединительный узелразбирают; фланцы приваривают ксмежным трубам (узлам) , которыезатем устанавливают на изделие,причем повторную сборку этого же соединительного узла, но уже в систе"ме, производят с новой прокладкой,подвергнутой аналогичному термоциклированию, но под нагрузкой нижепредела ее смятия., после каждого цикла, происходит вслед-ствие многократного обдавливания опрокладку контактных поверхностейфланцев, при котором притираютсяуплотнительные поверхности и уплот.няется "рыхлый" приконтактный слойметалла фланцев, также происходитперестройка кристаллической структуры металла деталей с ее ориентацией в направлении сил приложениянагрузки.После 3-5 разового термоциклирования происходит почти полное исчерпание необратимой (пластической)деформации и ее замена упругой деформацией при восстанавливающих подзатяжках,Подвергнутая такому термоциклированию структура металла становитсяустойчивой и сохраняет неизменнымполученные характеристики и послеснятия нагрузкиПосле проведения термоциклирования и достижения стабильного состояния напряжения затяжки при рабочихнагрузках соединительные узлы разбирают и фланцы приваривают к соответствующим трубам. В случае, еслипри сварке температура у основаниявтулки фланца превышает 100 С, тоцелесообразно применять теплосьемники, например, из меди или алюминия.Повторную сборку данного соединительного узла в системе производятс новой прокладкой, предварительно подвергнутой аналогичному термоциклированию, но под нагрузкой нижепредела ее смятия.Технико"экономический эффектпредлагаемого способа заключаетсяв повышении герметичности соедине"ния при многократных циклических изменениях температуры.1043411 ФиаР г Составитель Л,ФедотоваКоссей Техред Д.ИмкешКорректор И,Демчик едактор Зак Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,7309/40 Тираж 92 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Иосква, Я,дкопичвст 3 отермы Юоф Подписноео комитета СССРи открытийРаушская наб., д.Ф