Фланцови съединения с болтове: въртящ момент на болтовете, последователност и превенция на течове обхваща сглобяването на фланцови връзки с гарнитури така, че натоварването на болтовете да е равномерно, правилно оразмерено и прилагано в правилния ред. Повечето течове по време на експлоатация се проследяват до монтажа, а не до проектирането: неравномерно натоварване на болтовете, неправилна последователност или пропуснато повторно затягане след термично циклиране при пускане в експлоатация.
Фланецът уплътнява, защото гарнитурата е сдърпана достатъчно, за да запълни неравностите на повърхността и да поддържа контактните напрежения по-високи от вътрешното налягане, което се опитва да ги раздели. Това притискане идва изцяло от опънa в болтовете (преднатягането). Неравномерното натоварване на болтовете оставя някои точки недостатъчно притиснати и течащи, докато други са прекалено притиснати и могат да смачкат гарнитурата или да повредят работната повърхност на фланеца. Натоварването на болтовете трябва да установи гарнитурата, да устои на вътрешното налягане, което се опитва да раздели фланците, и да запази достатъчно остатъчно натоварване през термични цикли и ползене на гарнитурата, за да остане херметично. Целта е равномерно опъване около целия кръг, а не просто „стегнато“.
Болтовете никога не се затягат последователно по часовниковата стрелка, тъй като това накланя фланеца, когато едната страна се привлича първа. Вместо това използвайте звезден (кръстовиден) модел, прилаган в прогресивни проходи:
По-големи фланци (приблизително 300 mm / 12 in и нагоре, или при голям брой болтове) често изискват четири или пет прохода вместо три.
Количеството, което всъщност уплътнява съединението, е усилието в болта (преднатягането), а не въртящият момент. Въртящият момент е само косвен начин за постигане на усилие: по-голямата част от него се изразходва за преодоляване на триенето в резбата и опорната повърхност на гайката, като само скромна част се преобразува в полезно разтягане на болта. Триенето варира според състоянието на резбата, смазката и техниката, затова управлението само по въртящ момент носи значителна вариабилност между болтовете при една и съща настройка на ключа. При критични връзки (водород, пара при висока температура, големи фланци с високо налягане) тази вариабилност е неприемлива и затягането с динамометричен ключ се заменя или допълва от хидравлични натягачи за болтове (които разтягат болта директно и в голяма степен елиминират триенето), измерване на разтягането на болта с ултразвукови уреди или екстензометри, или методи torque-turn, при които предварително прибитата гайка се завърта под определен ъгъл вместо да се доведе до стойност на въртящия момент.
Смазването пряко контролира колко от приложената въртяща сила се преобразува в усилие в болта: суха, ръждясала резба има много по-високо триене отколкото смазаната, така че една и съща настройка на въртящия момент произвежда по-малко прижимно натоварване. Винаги смазвайте резбата и опорната повърхност на гайката с уплътнението за смазване, за което е изчислена стойността на въртящия момент, и никога не сменяйте смазките по време на работа, тъй като това тихомълком променя връзката въртящ момент — усилие.
Гарнитурите също релаксират под продължително компресиране, а фланците и болтовете се разширяват с различни скорости при загряване. При горещи или високоналягани услуги стандартната практика е да се извърши затягане при работна температура (hot torque) или повторно затягане на съединението след като достигне нормалните експлоатационни условия, тъй като студеното натоварване на болтовете при монтажа не е това, което остава след циклиране и релаксация от ползене. Пропускането на повторно затягане е честа причина за появата на течове седмици след спиране за обслужване, след като съединението вече е издържало на студеното хидроизпитване.
Въртящият момент на болтовете не може да бъде правилно зададен без знанието за гарнитурата. Видовете гарнитури (спирално навити, с PTFE джоб, компресирани безазбестови влакна, метални рингови съединения) имат различни минимални и максимални допустими напрежения преди да се смачкат, и целевото натоварване на болтовете трябва да е между тези граници. Изборът на неподходяща гарнитура за класировката на фланеца, температурата или средата, или повторната употреба на гарнитура, подкопава дори перфектно изпълнена процедура за въртящ момент. Вижте избор на гарнитура за указания по класиране, и оразмеряване на предпазни клапани за това как защитата против прекомерно налягане взаимодейства с целостта на съединението.
ASME PCC-1, „Ръководство за сглобяване на болтови фланцови съединения в границата на налягането“ (Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly), е основният отрасълен референс за модел на болтовете, последователност на проходите, документиране на смазката и избор между натягачи и динамометричен ключ. Той не заменя стандарта за проектиране на фланците или гарнитурите, като ASME B16.5 за размери и класове на фланците; той регулира как съединение, изградено според тези стандарти, се сглобява на място.
| Размер на болта (метричен) | Типичен клас | Илюстративен целеви въртящ момент, смазан (N·m) | Приложим стандарт |
|---|---|---|---|
| M12 | ASTM A193 B7 | 55 до 85 | ASME PCC-1 / B16.5 |
| M16 | ASTM A193 B7 | 135 до 205 | ASME PCC-1 / B16.5 |
| M20 | ASTM A193 B7 | 265 до 400 | ASME PCC-1 / B16.5 |
| M24 | ASTM A193 B7 | 460 до 690 | ASME PCC-1 / B16.5 |
| M30 | ASTM A193 B7 | 910 до 1365 | ASME PCC-1 / B16.5 |
Тези стойности са само илюстративни диапазони и не заместват изчисление, специфично за съединението, от напрежението за установяване на гарнитурата, напрежението в болта и коефициента на гайката за използваната смазка.
Тъй като точността от въртящ момент към усилие зависи от това смазката, последователността и броят на проходите да бъдат правилно изпълнени, сглобяването на фланци е случай, в който хартиените контролни списъци губят детайлност. Логването на модела на болтовете, постигнатия въртящ момент по проходи, партидния номер на смазката и датата на повторното затягане срещу конкретния фланцов актив в система за поддръжка като Fabrico позволява на екипите по надеждност да проследят теч до конкретно монтажно събитие. Неправилно подравнен съединител или трасе на тръбата също може да натовари фланец, което никоя настройка на въртящия момент няма да поправи; вижте подравняване на съединители. Запазете демонстрация на Fabrico, за да видите как записите за болтовете се свързват с историята на активите и графика за инспекции.
Затягането по кръг притиска едната страна на гарнитурата пред другата, накланя фланеца и оставя неравномерни контактни напрежения. Съединението може да издържи на студено хидроизпитване и все пак да пропуска, след като налягането и температурата преразпределят натоварването към недостатъчно притиснатата страна.
Въртящият момент се преобразува в усилие главно чрез преодоляване на триенето в резбата и опорната повърхност на гайката, което зависи от състоянието на смазката, повредите по резбата и завършването на повърхността. Болтове, затегнати идентично, могат да имат различно прижимно натоварване, ако условията на триене се различават.
Не. Документирана, смазана процедура с многопроходно затягане в звезден модел е достатъчна за повечето стандартни фланци. Натягането с хидравлични натягачи или измерване на удължението е запазено за големи диаметри, високо налягане или критични за безопасността съединения, където вариабилността при въртящия момент не може да бъде толерирана.
Практиките варират в зависимост от средата, но повторното затягане обикновено се извършва след като системата се е стабилизирала при нормална работна температура и налягане, след първоначалната релаксация от ползене на гарнитурата, следвайки документираната процедура на обекта, а не фиксирано универсално време.
Вход
Блог