Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Фланцеві зєднання (стр. 3 из 110)

Радіальний зазор для плоских приварних фланців між зовнішньою поверхнею втулки (обичайки, днища) та внутрішньою поверхнею фланця не повинен перевищувати 2,5 мм.

Межі застосування апаратних фланців залежно від матеріального виповнення та розрахункової температури наведені в таблиці А.1 додатку А.

У фланцевих з’єднаннях з ущільнювальними поверхнями типів “виступ-западина” і “шип-паз”, які розташовані в горизонтальній площині, нижні фланці повинні бути, як правило, з ущільнювальними поверхнями типів „западина” або „паз”. У фланцевих з’єднаннях, які розташовані в вертикальній площині, фланці штуцерів повинні бути, як правило, з ущільнювальними поверхнями типів „западина” або „паз”.

2.2 Конструкція з’єднань з перехідними фланцями

Перехідні приварні встик фланці застосовуються переважно в кожухотрубчастих теплообмінних апаратах з плаваючою головкою. За їх допомогою кришка апарата приєднуються до кожуха.

Галузевим стандартом [36] передбачені наступні виповнення перехідних фланців під плоску прокладку:

– 1 (монометалевий з виступом);

– 2 (монометалевий з шипом);

– 3 (з виступом, наплавлений корозійностійкою сталлю); – 4 (з шипом, наплавлений корозійностійкою сталлю).

Галузевим стандартом [37] передбачені наступні виповнення перехідних фланців під металеву прокладку восьмикутного перерізу:

– 1 (монометалевий);

– 2 (наплавлений корозійностійкою сталлю).

Конструкція з’єднання з перехідними фланцями з ущільнювальними поверхнями типу “виступ-западина” наведена на рисунку 2.5, а з’єднання з перехідними фланцями з ущільнювальною поверхнею під прокладку восьмикутного перерізу – на рисунку 2.6.

Конструкції та розміри перехідних фланців наведені в додатку Б.

1 – перехідний фланець; 2 – фланець; 3 – прокладка; 4 – болт; 5 – гайка

Рисунок 2.5 – Фланцеве з’єднання типу „виступ-западина” з перехідним фланцем

Відповідні фланці, що приварюються до кришки теплообмінного апарата з плаваючою головкою, залежно від розрахункового тиску та розрахункової температури кожуха можуть бути плоскими приварними або приварними встик, а залежно від корозійних властивостей середовища – монометалевими або наплавленими корозійностійкою сталлю.

1 – перехідний фланець; 2 – фланець; 3 – прокладка; 4 – шпилька; 5 – гайка Рисунок 2.6 – Фланцеве з’єднання з ущільнювальною поверхнею під прокладку восьмикутного перерізу з перехідним фланцем

2.3 Конструкції з'єднань з арматурними фланцями

Арматурні фланці застосовуються в апаратах для з’єднання між собою окремих складових одиниць, що виготовляються з труб діаметром до 1200 мм, а також як фланці штуцерів.

Приєднання трубної арматури до апарата, а також технологічних трубопроводів для підведення та відведення рідинних та газоподібних середовищ здійснюється за допомогою штуцерів або ввідних труб.

Фланцеві штуцери (рисунок 2.7) представляють собою патрубки з привареними до них фланцями.

Арматурні фланці відрізняються за конструкцією і розмірами від фланців посудин та апаратів. Порівняно з апаратними фланцями арматурні фланці працюють в більш жорстких умовах. На ці фланці діють додаткові навантаження від ваги трубопроводів великої протяжності, від температурних коливань, вібраційні, ударні та інші.

Арматурні фланці виготовляють переважно круглої форми. Флан-

ці, що мають чотири отвори під болти (шпильки), на номінальний (умовний) тиск PN до 4,0 МПа виготовляють також квадратними.

а – штуцер з плоским приварним фланцем; б – штуцер з приварним встик

фланцем

1 – патрубок ; 2 – фланець

Рисунок 2.7 – Конструкція штуцерів посудин та аппаратів

Арматурні фланці виготовляють тільки монометалевими.

Фланці, заглушки і прокладки до них стандартизовані за номіна-

льним (умовним) тиском та умовним проходом (номінальним розміром). Умовний прохід визначає не тільки розміри труби, але і розміри приєднуваного до неї фланця. Величина умовного проходу визначається зовнішнім діаметром труби, тоді як її внутрішній діаметр залежить від товщини стінки. Так, для труб з номінальним розміром (умовним проходом) DN 50 мм зовнішній діаметр труби дорівнює 57 мм, а внутрішній діаметр змінюється залежно від товщини стінки труби.

Установлено наступний ряд номінальних розмірів (умовних проходів): 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125; 150, 200, 250, 300, 350,

400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400 та 3000 мм. Ряд номінальних (умовних) тисків для арматурних фланців: 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 8,0; 10; 16 та 20 МПа.

Введення понять номінального розміру (умовного проходу) та номінального (умовного) тиску дозволяє звести до мінімуму весь типорозмірний ряд арматурних фланців. Всі типи фланців з міркувань взаємозамінності на даний умовний прохід і умовний тиск мають однакові приєднувальні розміри.

Залежно від тиску і фізико-хімічних властивостей середовища передбачаються наступні виповнення ущільнювальних поверхонь фланців:

– 1 (з приєднувальним виступом);

– 2 (з виступом);

– 3 (із западиною);

– 4 (з шипом);

– 5 (з пазом);

– 6 (під лінзову прокладку);

– 7 (під прокладку овального перерізу); – 8 (з шипом під фторопластову прокладку); – 9 (з пазом під фторопластову прокладку).

Плоский приварний фланець представляє собою плоске кільце, яке приварюється до краю труби. Завдяки цьому фланець і труба працюють під навантаженням як єдине ціле.

Плоскі приварні фланці рекомендується застосовувати при номінальному (умовному) тиску PN від 0,1 до 2,5 МПа і температурі від мінус 70 до плюс 300 ºС.

Плоскі арматурні фланці за конструкцією підрозділяються на наступні виповнення (рисунки В.1-В.3 додатку В):

– 1 (зі з’єднувальним виступом); – 2 (з виступом); – 3 (із западиною).

Допускається виготовлення плоских приварних фланців із ущільнювальними поверхнями виповнень 4, 5, 8 і 9 (рисунки В.4, В.5 додатку В). Розміри ущільнювальних поверхонь фланців виповнень 4, 5 наведені в таблиці В.1, а виповнень 8, 9 – в таблиці В.2 додатку В.

На рисунку 2.8 представлені фланцеві з’єднання з плоскими приварними фланцями з ущільнювальними поверхнями зі з’єднувальним виступом (з гладкою ущільнювальною поверхнею) і типу “виступзападина”.

а – зі з’єднувальним виступом (з гладкою ущільнювальною поверхнею);

б – типу “виступ-западина”

1, 2 – фланці; 3 – прокладка; 4 – болт; 5 – гайка; 6 – патрубок

Рисунок 2.8 – Фланцеві з'єднання з плоскими приварними арматурними фланцями

На рисунку 2.9 представлені фланцеві з’єднання з приварними встик фланцями з ущільнювальними поверхнями зі з’єднувальним виступом, типів “виступ-западина”, “шип-паз” і під прокладку овального перерізу.

На рисунку 2.10 представлені фланцеві з’єднання з приварними встик фланцями з ущільнювальною поверхнею під лінзову прокладку.

Фланцеве з’єднання складається з фланців 1 і 2, ущільнювального елементу (прокладки) 3, який встановлюється між ущільнювальними поверхнями фланців і забезпечує його герметичність, болтів (шпильок) 4 та гайок 5.

а – зі з’єднувальним виступом; б – типу “виступ-западина”; в – типу “шип-паз”; г – з ущільнювальною поверхнею під прокладку овального перерізу 1, 2 – фланці; 3 – прокладка; 4 – болт (шпилька); 5 – гайка

Рисунок 2.9 – Фланцеве з'єднання з приварними встик фланцями

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

Рисунок 2.10 – Фланцеве з'єднання з приварними встик арматурними фланцями і ущільнювальною поверхнею під лінзову прокладку

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

Приварні встик арматурні фланці рекомендується застосовувати на номінальний (умовний) тиск PN від 0,1 до 20,0 МПа і при температурі від мінус 253 до плюс 600 ºС.

Приварні встик арматурні фланці за конструкцією підрозділяються на наступні виповнення (рисунки В.7-В.13 додатку В):

– 1 (зі з’єднувальним виступом);

– 2 (з виступом);

– 3 (із западиною);

– 4 (з шипом);

– 5 (з пазом);

– 6 (під лінзову прокладку);

Конструкцію фланців вибирають залежно від розрахункового тиску і розрахункової температури.

Типи і межі застосування арматурних фланців залежно від умовно-

го проходу, умовного тиску та температури наведені в таблиці 2.2 [20].

Таблиця 2.2 – Типи і межі застосування арматурних фланців

Тип фланця	Тиск номінальний (умовний) PN, МПа	Прохід умовний (номінальний розмір) DN, мм	Розрахункова температура, ºС
Фланці арматури, з’єднувальних частин і трубопроводів сталеві плоскі приварні	0,25	10-2400	від мінус 70 до плюс 300
	0,6	10-1600
	1,0	10-1600
	1,6	10-1200
	2,5	10-800
Фланці арматури, з’єднувальних частин і трубопроводів сталеві приварні встик	0,25; 0,6	10-1600	від мінус 253 до плюс 600
	1,0; 1,6; 2,5	10-1200
	4,0; 6,3	10-1200
	10,0	10-400
	16,0	10-300
	20,0	10-250

Форма ущільнювальної поверхні арматурних фланців вибирається залежно від конструкції фланця і групи трубопроводу.