Способ герметизации фланцевых соединений трубопроводов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Р 1623/ ЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 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,иможетбытьпримене-: . На фиг, 1 показано распределение (ф но в различных областях техники,:удельного давления (напряжения) по про. связанных с зксплуатацйей трубопровод- - кладке 3 приустановленныхтолькоштатных ( 1 ньх систем: .болтах 4 (зависимость "ап). 0Цель 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-" гч счет более равномерного обжатия уплотни- ние от)л) и максимального - под болтами тельной прокладки при сркранении неиз:. (значение О). Величина .гь О представляет менными веса, габаритов и условий .": разнесть междунаибольшими и наимень- ( л собираемости соединейий. : шими удельными давлениями Лц = ц - цпиДля пояснения существа предлагаемогои характерйзуечтпргйращение удельного давтехнического решения приведен чертеж, на; ления к значению цидля обеспечения трекотором, на фиг, 1 и 2, изображена разверт-: буемого обжатия прокладки на ка фланцевого соединения трубопроводов, . максимальном удалении от штатных болтов состоящего из фланцев 1 и 2, размещенной: 4. (Точное значение Ь о определяется из между ними алюминиевой прокладки 3 ирасчетных соотношений величин прогибов крепежных болтов: штатных 4, установлен- . фланцев, однако при практически расчетах ных головками на фланец 1 и ввинченных в 1(56) Волошин А.А, Расчет и конструирование фланцевых соединений, Справочник. Л,; Машиностроение, 1979, с. 8, рис. 50-52. (54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ (57) Сущность изобретения: затяжку соеди-. нений проводят группой штатных болтов, выбираемой из расчета обеспечения мини-: мально-допустимого -прогиба фланцев, Между группой штатных болтов равномерно по окружности размещают технологические болты. Затяжку каждого болта проводят одинаковым моментом из возрастания 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 течение 16 - 25 ч. После, чего технологические болты извлекают Из соединения, 2 ил.Фьг, )ззизвестных фланцев, например, изготовленных по ГОСТ 19749,84 - 19755-84 "Соединения неподвижные разъемныепневмогидросистем", Значение Лц принимается равным 0,25 опь, см, стр. 3, формула1, значение "К").На фиг, 2 показано распределениеудельного давления на прокладке 3 при установленных одновременно штатных 4 итехнологических болтах 5 (зависимость "б").Зависимость "б" показывает, что при затяжке промежуточных болтов значение Ь оуменьшается практически до нуля и потребное для обеспечения герметичности удельное давление становится равным егоминимальному значению, т.е, ц - цап. Вэтом случае потребное удельное давлениедля перевода прокладки в пластическое состояние уменьшается на величину Ьц.Технологический процесс сборки-затяжки фланцевых соединений трубопроводов состоит в следующем,Во фланцевое соединение дополнительно к штатным устанавливают технологические болты 5, изготовленныеаналогично штатным болтам 4.Болты 5 устанавливают равномерно покругу между болтами 4 головками со сторо ны фланца 2, а штатные болты 4 головкамисо стороны противоположного фланца 1, Затяжку штатных и технологических болтовпроизводят одним и тем же крутящим моментом.Момент затяжки устанавливают (уменьшают) из учета возрастания общего количества болтов 4 и 5 в соединении и повышенияза счет этого равномерности распределения удельного давления от затяжки по пери метру прокладки 3. После завершениязатяжки болтов 4 и 5 проводят временнуювыдержку соединения до обеспечения холодной свариваемости контактньх поверхностей фланцев 1, 2 и прокладки 3.Экспериментально установлено, что длясвариваемости (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) . вмикрошероховатости более твердых фланцев 1, 2. Образованное прочно-плотное соединение материалов обладает высокойстойкостью к разгерметизации при воздействии гидродинамических нагрузок, что.соединения с обеспечением их холоднойсвариваемости приведена у В,Т. Бабкина идр. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем, М.: МашиНостроение, 1977, стр, 30, рис. 18. Там же на стр. 67, рис. 38 показаны зависимости сни жения напряжения (удельного давления р) 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. 15 После укаэанной временной выдержки и схватывания поверхностей технологические болты 5 извлекают иэ соединения. Герметичность же соединения между болтами обеспечивается достигнутым за счет затяж ки болтов 5 прочно-плотным контактом холодно-сваренных поверхностей,П р и м е р. 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 штат ных болтов (без учета давления среды) Оз = (цви+ Лц)Гпр= 6875 кгс;юу= 240 кгс м. 35пшб: Расчет потребного осевого усилия и момента затяжки при установке штатных и технологических болтов, 40После установки технологических болтов расстояние между болтами уменьшается с 47 мм до 23, 5 мм, Ь цО, а ц -цвь тогда Оз = цвпЕпр = 5500 кгс; Мз = - Р -= 95 кгс м.пшб + птбТаким 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,Рпр,см г Диаметр установки болтов,О,мм87 х 91 х 2 5,51208М 10 Количество штатных и технических болтов,пш.б,пт.б.,шт Резьба болтов,мм Минимальное удельное давление на прокладке ц ь,кгс/см 2 Приращение удельного давления,Ь,кгс/см Значение, характеризующее геометрические размеры резьбового соединениями для резьбы М 10,см ( при коэффициенте трения В=0,2) Расстояние между штатными болтами, мм1000 0,25 0,276 Расстояние между болтами после установки технологических бол 23,5 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, превышаощих рабодавления по прокладке за счет отсутствия 5 чие 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 оп 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 3 о б р ет е н и я 10 лмк; рт.ст./с сохранялась начальная Способ герметизации фланцевых соегерметичность.20 динений трубопроводов, заключающийся вСнижение герметичности в соединении том, что затяжку соединений проводят груп- при отсутствии в нем болтов наступало при гной штатных болтов, выбираемой из расчета давлении 15 кгс/см, что выше рабочего обеспеченияминимально-допустимогопродавления в магистрали изделия, составляю- гиба.фланцев, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что щего 10 кгс/см.25 в нем 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.1813962Составитель В,ДанченкоРедактор . Техред М,Моргентал Корректор Н,Ревс Заказ 1821 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Проиаводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1