Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Фланцеві зєднання (стр. 5 из 110)

За таблицею 2.4 для речовин групи А(б) при номінальному (умовному) тиску PN до 2,5 МПа для штуцерів апарата приймаємо фланці зі з’єднувальним виступом (рисунок 2.14).

Розміри фланця зі з’єднувальним виступом (виповнення 1), зі сталі 09Г2С, з номінальним розміром (умовним проходом) DN 100 мм, на номінальний тиск PN 1 МПа приймаємо за таблицею В.1:

d_в=110 мм; D=215 мм; D₁=180 мм; D₂=158 мм; b=19 мм; h=3 мм;

n=4 мм; d=18 мм; болти М16.

Умовне позначення фланця штуцера:

Фланец 1-100-10 ст.09Г2С ГОСТ 12820-80.

За таблицею Д.1 додатку Д для сухих нейтральних газів при робочих параметрах для фланців штуцерів апарата приймаємо прокладки з парониту загального призначення ПОН за ГОСТ 481-80.

За таблицею Ж.1 додатку Ж для фланців з ущільнювальною поверхнею зі з’єднувальним виступом (виповнення 1) приймаємо прокладку виповнення А.

Розміри плоскої еластичної прокладки для фланця з номінальним розміром (умовним проходом) DN 100 мм, на номінальний (умовний) тиск PN 1,0 МПа приймаємо за таблицею Ж.3 додатку Ж:

D=161 мм; d=106 мм.

Умовне позначення прокладки з номінальним розміром (умовним проходом) DN 100 мм, на номінальний (умовний) тиск PN 1 МПа, з парониту загального призначення (ПОН):

Прокладка А-100-10-ПОН ГОСТ 15180-86.

Рисунок 2.14 – Фланець штуцера апарата

Питання для самоперевірки

1 Вимоги, що пред’являються до фланцевих з’єднань.

2 Класифікації фланцевих з’єднань.

3 Конструкції фланцевих з’єднань посудин та апаратів.

4 Конструкції фланцевих з’єднань арматури, з’єднувальних частин і трубопроводів.

5 Межи застосування плоских приварних фланців.

6 Межи застосування приварних встик фланців.

7 Вибір ущільнювальних поверхонь.

8 Вибір крипільних виробів.

3 КОНСТРУКЦІЇ ТА МАТЕРІАЛИ ПРОКЛАДОК

ФЛАНЦЕВИХ З'ЄДНАНЬ

3.1 Загальні вимоги

Ущільнювальний елемент (прокладка), що виготовляється у вигляді кільця і встановлювається між фланцями, повинен відповідати наступним основним вимогам:

– бути достатньо пружним та міцним для сприймання внутрішнього тиску і температурних подовжень;

– бути хімічно стійким в агресивних середовищах;

– бути теплостійким;

– при стисненні заповнювати всі мікронерівності ущільнювальних поверхонь фланців;

– зберігати герметичність з'єднання при пружних деформаціях фланців та болтів (шпильок) від діючих навантажень (для цього матеріал ущільнювального елемента повинен мати пружні властивості);

– зберігати герметичність з'єднання при його тривалій експлуатації в умовах дії корозійних середовищ у всьому можливому діапазоні зміни температури;

– матеріал ущільнювального елементу не повинен бути дефіцитним.

Різні умови роботи прокладок обумовлюють і різноманіття застосованих матеріалів. Прокладки виготовляють:

– неметалевими (фторопласт, поліетилен, поліхлорвініловий пластикат, азбест, пароніт та гума);

– металевими (сталі марок 08, 08Х13, 08Х18Н10Т та ін.);

– комбінованими (азбест у металевому обкладанні з листового металу, полімери в поєднанні з металами).

Для того, щоб при обтисненні прокладка не зменшувала прохідний переріз фланцевого з'єднання, її внутрішній діаметр має бути на декілька міліметрів більше внутрішнього діаметра фланця.

Прокладки з неметалевих пластичних матеріалів, наприклад, з фторопласту, застосовують в з'єднаннях типу “шип-паз”.

3.2 Типи прокладок для фланцевих з'єднань

Залежно від призначення та конструкції фланців у фланцевих з'єднанях застосовуються наступні типи прокладок (рисунок 3.1):

– плоска;

– круглого перерізу; – азбометалева;

– спірально-навита;

– овального перерізу;

– восьмикутного перерізу;

– зубчаста; – лінзова.

а – плоска; б – круглого перерізу, в – азбометалева; г – спірально-навита; д –

овального перерізу; е – восьмикутного перерізу; ж – зубчаста; з – лінзова

Рисунок 3.1 – Типи прокладок

Як прокладки для апаратних фланців застосовуються наступні: плоскі, азбометалеві, спірально-навиті, восьмикутного перерізу тощо.

Як прокладки для арматурних фланців застосовуються наступні: плоскі, круглого перерізу, азбометалеві, спірально-навиті, овального та восьмикутного перерізу, лінзові.

Плоскі, азбометалеві та спірально-навиті прокладки застосовуються у фланцевих з'єднаннях з гладкою ущільнуванною поверхнєю, типів „виступ-западина” та „шип-паз”.

Прокладки круглого перерізу застосовуються для фланців з ущільнуванною поверхнєю типу „шип-паз”.

Металеві прокладки овального та восьмикутного перерізу та лінзові застосовуються для фланцевих з'єднань при номінальному (умовному) тиску більш 6,3 МПа. При цьому твердість за Бринелем матеріалу прокладки повинна бути принаймні на 20 одиниць нижче за твердість матеріалу фланців.

Матеріали прокладок рекомендується вибирати за таблицею Д.1 додатку Д залежно від агресивності робочого середовища, температури та тиску [44].

Плоскі прокладки виготовляють завтовшки 1-3 мм з пароніту, гуми, картону, фторопласту та терморозширеного графіту ГРАФЛЕКС.

Пароніт загального призначення марок ПОН і ПОН-1 застосовують при номінальному (умовному) тиску PN до 6,3 МПа і розрахунковій температурі від мінус 182 до плюс 450 °С, а маслобензостійкий марок ПМБ і ПМБ-1 – при PN до 10 МПа і розрахунковій температурі від мінус 182 до плюс 300 °С.

Листову гуму тепло-, морозо-, кислото- та лугостійку марки ТМКЩ застосовують при номінальному (умовному) тиску PN до 1 МПа і температурі від мінус 60 до плюс 80 °С, а атмосферомаслостійку марки АМС і маслобензостійку марки МБС – при розрахунковій температурі від мінус 40 до плюс 80 °С.

Листову гуму виготовляють двох класів:

– 1 – для прокладок на номінальний (умовний) тиск PN >0,1МПа;

– 2 – для прокладок на номінальний (умовний) тиск PN до 0,1 МПа.

За ступенем твердості листову гуму розділяють на:

– м'яку – М;

– середньої твердості – С; – підвищеної твердості – Т.

Прокладковий картон просочений марки А використовують при номінальному (умовному) тиску PN до 16 МПа і розрахунковій температурі від мінус 40 до плюс 120 °С.

Азбестовий картон марок КАП і КАОН-2 застосовують при номінальному (умовному) тиску PN до 6,3 МПа і розрахунковій температурі від мінус 15 до плюс 500 °С.

Фторопласт-4 застосовують при номінальному (умовному) тиску

PN до 2,5 МПа і розрахунковій температурі від мінус 269 до плюс 250 °С для фланцевих з’єднань типу “шип-паз” зі зменшеним зазором.

Ущільнювальні матеріали марок ФУМ-В, ФУМ-Ф та ФУМ-О на основі фторопласту використовують при номінальному (умовному) тиску PN до 6,3 МПа і розрахунковій температурі від мінус 60 до плюс 150 °С.

Матеріал з терморозширеного графіту ГРАФЛЕКС застосовують на номінальний (умовний) тиск PN до 100 МПа та розрахунковій температурі від мінус 200 до плюс 1000 °С для інертних середовищ або вакууму. Температура експлуатації для окислювальних середовищ визначається хімічною стійкістю сталевих частин прокладок.

3.3 Конструкції прокладок для фланцевих з’єднань посудин та апаратів

Конструкції та розміри плоских неметалевих прокладок для апаратних фланців наведені в додатку Е [33]. Стандарт [33] поширюється на прокладки з неметалевих матеріалів до фланців посудин та апаратів за ГОСТ 28759.2-90 і ГОСТ 28759.3-90.

Стандартом передбачаються конструкції прокладок двох виповнень:

– 1 (для фланців з ущільнювальними поверхнями типів “виступзападина” та “шип-паз” виповнень 2-5, 8-10, 12-15 за ГОСТ 28759.2-90 і виповнень 1-12 за ГОСТ 28759.3-90);

– 2 (для фланців з гладкою ущільнювальною поверхнею виповнень 1, 6, 11 за ГОСТ 28759.2-90).

Конструкції та розміри плоских неметалевих прокладок наведені на рисунку Е.1 і в таблиці Е.1 додатку Е.

Товщину прокладок S приймають рівною:

– з гуми – 3 мм;

– з пароніту та картону при внутрішньому діаметрі фланця

D

1400 мм – 2 мм, а при D 1400 мм – 3 мм;

– з фторопласту-4 і фторопластової стрічки – до 3 мм.

Прокладки з фторопласту-4 застосовують для фланців виповнень

2, 3, 7, 8, 12 та 13 за ГОСТ 28759.2-90 і виповнень 3, 4, 7, 8, 11, 12 за ГОСТ 28759.3-90.

Плоскі та гофровані комбіновані прокладки виготовляють завтовшки до 4,5 мм з оболонкою зі сталі, алюмінію або міді та азбестовим сердечником і застосовують при номінальному (умовному тиску PN до 6,3 МПа і температурі від мінус 70 до плюс 425° С.

Конструкція та розміри азбометалевих прокладок для апаратних фланців наведені на рисунку Е.2 і в таблиці Е.2 додатку Е [34]. Стандарт [34] поширюється на азбометалеві прокладки для фланців посудин та апаратів за ГОСТ 28759.3-90.

Матеріал наповнювача прокладок – картон азбестовий за ГОСТ 2850-80 або папір азбестовий за ГОСТ 23779-79.

Матеріал оболонок прокладок, який вибирається у кожному окремому випадку залежно від умов експлуатації, наведений в таблиці Е.3 додатку Е.

Прокладки зубчасті, які виготовляють з металу більш м'якого ніж метал фланців (свинець, алюміній, мідь, сталь тощо), розраховані на робочий тиск до 20 МПа. Робоча температура залежить від властивостей матеріалу прокладки.

Прокладки восьмикутного перерізу [35], що виготовляються зі сталей марок 08кп, 08Х18Н10 і 08Х18Н10Т, застосовують при умовному тиску PN 6,3-16 МПа та температурі від мінус 70 до плюс 540 °С.