Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Фланцеві зєднання (стр. 2 из 110)

– 13 (з шипом, наплавлені корозійностійкою сталлю);

– 14 (із западиною, наплавлені корозійностійкою сталлю); – 15 (з виступом, наплавлені корозійностійкою сталлю).

Приварні встик фланці посудин та апаратів за конструкцією підрозділяються на наступні виповнення (рисунки Б.16-Б.27 додатку Б):

– 1 (монометалеві із западиною);

– 2 (монометалеві з виступом);

– 3 (монометалеві з пазом);

– 4 (монометалеві з шипом);

– 5 (із западиною, облицьовані листом із корозійностійкої сталі); – 6 (з виступом, облицьовані листом із корозійностійкої сталі);

– 7 (з пазом, облицьовані листом із корозійностійкої сталі); – 8 (з шипом, облицьовані листом із корозійностійкої сталі);

– 9 (із западиною, наплавлені корозійностійкою сталлю);

– 10 (з виступом, наплавлені корозійностійкою сталлю); – 11 (з пазом, наплавлені корозійностійкою сталлю); – 12 (з шипом, наплавлені корозійностійкою сталлю).

Приварні встик фланці посудин та апаратів під прокладку восьмикутного перерізу за конструкцією підрозділяються на наступні виповнення (рисунки Б.28-Б.31 додатку Б):

– 1 (монометалеві під прокладку восьмикутного перерізу);

– 2 (під прокладку восьмикутного перерізу, наплавлені корозійностійкою сталлю).

Фланцеве з'єднання (рисунки 2.1, 2.2) складається з фланців 1, 2, болтів (шпильок) 3, гайок 4 та ущільнювального елементу (прокладки) 5, який установлюється між ущільнювальними поверхнями фланців і забезпечує герметичність при затягуванні болтів або шпильок.

На рисунку 2.1 представлені апаратні фланцеві з'єднання з плоскими приварними фланцями з гладкою ущільнювальною поверхнею і ущільнювальними поверхнями типів “виступ-западина” та “шип-паз”.

Плоский приварний фланець є плоским кільцем, що приварюється до краю обичайки (втулки), завдяки чому фланець і обичайка працюють під навантаженням як єдине ціле.

6

а – з гладкою ущільнювальною поверхнею; б – типу „виступ-западина”; в – типу „шип-паз”

1, 2 – фланці; 3 – болт; 4 – гайка; 5 – прокладка; 6 – втулка (обичайка)

Рисунок 2.1 – Апаратні фланцеві з’єднання з плоскими приварними фланцями

а – типу „виступ-западина”; б – типу „шип-паз”; в – з ущільнювальною поверхнею під прокладку восьмикутного

перерізу

1, 2 – фланці; 3 – шпилька; 4 – гайка; 5 – прокладка

Рисунок 2.2 – Апаратні фланцеві з’єднання з приварними встик фланцями

На рисунку 2.2 представлені апаратні фланцеві з'єднання з приварними встик фланцями із ущільнювальними поверхнями типів “виступзападина”, “шип-паз” та під прокладку восьмикутного перерізу.

Приварний встик фланець має конічну втулку яка приварюється до обичайки стиковим швом. Ці фланці застосовуються при більш високих тисках і температурах та при більшій кількості циклів навантаження (понад 2000) ніж плоскі приварні.

Перевагою фланців з гладкою ущільнювальною поверхнею є простота конструкції (технологічність виготовлення).

Для забезпечення взаємозамінності фланців всіх типів їх приєднувальні розміри (зовнішній діаметр, діаметр болтової окружності, кількість і діаметр болтових отворів) і розміри ущільнювальних поверхонь стандартизовані [29-31] і прийняті однаковими при одному і тому ж умовному тиску і внутрішніх діаметрах незалежно від конструкції та матеріалу фланця.

Межі застосування апаратних фланців наведені в таблиці 2.1 [28].

Форма ущільнювальної поверхні вибирається залежно від конструкції фланця та групи апарата.

Плоскі приварні фланці з гладкою ущільнювальною поверхнею застосовуються на умовний тиск від 0,3 до 1,6 МПа для посудин 3, 4 і 5 груп.

Фланці з ущільнювальними поверхнями типу “шип-паз” рекомендуються для прокладок, які необхідно поміщати в замкнутий об'єм (наприклад, з фторопласту), для апаратів, які працюють під вакуумом (абсолютний тиск від 0,05 до 0,001 МПа), а також для герметизації середовищ з високою проникаючою здатністю (водень, гелій, високотемпературні органічні теплоносії).

Матеріали фланців слід приймати за таблицею А.1 додатку А залежно від матеріалу обичайки (з тієї ж марки сталі або близької за властивостями), розрахункового тиску та розрахункової температури [28].

Фланці з недорогих вуглецевих і низьколегованих марок сталей виготовляють монометалевими, а фланці з аустенітних корозійностійких сталей – монометалевими переважно при невеликих розмірах. Фланці відносно великих діаметрів виготовляють облицьованими або наплавленими, при цьому несуча частина фланця виконується з вуглецевих або низьколегованих сталей, а поверхні, які торкаються середовища, захищають корозійностійкими марками сталей.

Конструкція плоского приварного фланця з гладкою ущільнювальною поверхнею, облицьованого листовою корозійностійкою сталлю, наведена на рисунку 2.3,а, а наплавленого корозійностійкою сталлю – на рисунку 2.3,б.

Таблиця 2.1 – Межі застосування апаратних фланців

Тип фланця	Внутрішній діаметр апарата D, мм	Номінальний (умовний) тиск PN, МПа	Робоча температура, °С
Фланці посудин та апаратів сталеві плоскі приварні за ГОСТ 28759.2-90	400-4000 400-3200 400-2400	0,3 0,6-1,0 1,6	від мінус 70 до плюс 300
Фланці посудин та апаратів сталеві приварні встик за ГОСТ 28759.3-90	3400-4000 400-4000 400-3200 400-2000 400-1600	0,6 1,0 1,6 2,5 4,0-6,3	від мінус 70 до плюс 600
Фланці посудин та апаратів сталеві приварні встик під прокладку восьмикутного перерізу за ГОСТ 28759.4-90	400-1600 400-1500 400-1200	6,3-8,0 10,0 16,0
Примітки: 1 Фланці за ГОСТ 28759.2-90 не допускається застосовувати в посудинах та апаратах, що працюють в умовах циклічних навантажень з числом циклів понад 2·103, а також в середовищах, що викликають корозійне розтріскування. 2 Фланці виповнень 6-10 за ГОСТ 28759.2-90 і виповнень 5-8 за ГОСТ 28759.3-90 слід застосовувати при робочій температурі не більше 100 °С. 3 Для посудин та апаратів, що працюють в умовах вакууму із залишковим тиском не нижче 665 Па (5 мм рт. ст.), допускається застосовувати фланці виповнень 1-5 за ГОСТ 28759.2-90 на PN номінальний (умовний) тиск 0,3 МПа, виповнень 1-4 за ГОСТ 28759.3-90 – на номінальний (умовний) тиск PN 1,0 МПа. 4 Межі застосування фланців виповнень 11-15 за ГОСТ 28759.2-90, виповнень 9-12 за ГОСТ 28759.3-90 і виповнень 2 за ГОСТ 28759.4-90 встановлюються за таблицею А.2 залежно від матеріалу основного шару.

Конструкція приварного встик фланця з виступом, облицьованого листовою корозійностійкою сталлю, наведена на рисунку 2.4,а, а наплавленого корозійностійкою сталлю – на рисунку 2.4,б.

Конструкції та розміри плоских приварних фланців, облицьованих і наплавлених корозійностійкою сталлю, наведені в додатку Б.

Конструкції та розміри приварних встик фланців, облицьованих і наплавлених корозійностійкою сталлю, наведені в додатку Б.

Конструкції та розміри приварних встик фланців під прокладку восьмикутного перерізу, облицьованих листом або наплавлених корозійностійкою сталлю, наведені в додатку Б.

а – облицьований листом із корозійностійкої сталі; б – наплавлений коро-

зійностійкою сталлю

Рисунок 2.3 – Конструкції плоских приварних фланців, облицьованих та наплавлених корозійностійкою сталлю

Фланці, облицьовані листом з корозійностійкої сталі, застосовують при робочій температурі не більше 100 °С.

Для контролю герметичності зварних з'єднань облицьованих фланців передбачають контрольні отвори під нарізь М10. Контроль щільності зварних з'єднань облицьованих фланців виконується пневматичним випробуванням під тиском 0,05 МПа. В робочих умовах ці отвори залишаються відкритими.

Фланці для посудин із двошарових сталей слід виготовляти зі сталі основного шару або зі сталі цього ж класу із захистом ущільнювальної та внутрішньої поверхні фланця від корозії облицюванням або наплавленням корозійностійкою сталлю.

Втулки плоских приварних фланців виконань 6-15 за стандартом [29], а також облицювання та наплавлення виготовляють зі сталей марок 08Х22Н6Т, 08Х18Н10Т, 08Х17Н15М3Т, 10Х17Н13М2Т, 12Х18Н10Т за ГОСТ 5632-72.

а – облицьований листом із корозійностійкої сталі; б – наплавлений коро-

зійностійкою сталлю

Рисунок 2.4 – Конструкції приварних встик фланців, облицьованих і наплавлених корозійностійкою сталлю

Для втулки, облицювання та наплавлення фланця застосовуються корозійностійкі сталі однієї марки.

Плоскі приварні фланці з вуглецевої сталі з втулкою зі сталі аустенітного класу можуть застосовуватися при температурі не більше 100 °С, а з втулкою з біметалу (з основним шаром з вуглецевої сталі) – до 300 °С. Їх допускається приварювати безпосередньо до обичайки (днища) з товщиною рівною або більшою ніж товщина втулки.