SU1724999A1 - Способ герметизации фланцевых соединений трубопроводных систем - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить надежность и предотвратить разгерметизацию в процессе эксплуатации фланцевых соединений трубопроводных систем за счет снижени  релаксации напр жений и сокращени  времени достижени  стабильного состо ни  момента зат жки. Начальную зат жку крепежных болтов провод т до момента , превышающего рабочий на 25-30%, и превышают предел текучести материала уплотнительной прокладки в 3,5-4,5 раза. В период получени  наибольшей пластической деформации прокладки провод т многократное подгружение прокладки путем последовательной подзат жки противоположных крепежных болтов до начального момента с интервалами между подзат жка- ми 1-2 ч, Затем провод т выдержку соединени  в период протекани  наибольшей деформации во фланцевых и остальных элементах соединени  в пределах до двух суток . Нагружают эти элементы подзат жкой болтов до начального момента с интервалом 1-2 ч до достижени  стабильного состо ни  момента зат жки на первоначальном уровне . 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и касаетс  способов герметизации фланцевых соединений трубопроводов.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности за счет предотвращени  разгерметизации трубопроводных фланцевых соединений в процессе эксплуатации благодар  уменьшению в них релаксации напр жений и сокращению времени достижени  стабильного состо ни  момента зат жки .

На фиг. 1 показаны зависимости снижени  момента зат жки типового соединени  издели  с внутреннем диаметром 125 мм после сборки соединени  (кривые 1, 2 и 3) и после его эксплуатации (кривые 1, 2 и 3) при нормальных температурных услови х; на

фиг. 2 - изменение момента зат жки соединени  после 2-кратного охлаждени  до температуры -(120-180)°С и проведени  подзат гивани  крепежных болтов (крива  4).

При сборке соединений зат жку крепежных болтов провод т до начального момента Мнач, (фиг. 1) превышающего рабочий Мраб на величину его возможного (наибольшего ) падени  при эксплуатации в пределах 25-30%, достига  при этом напр жени  на уплотнительной прокладке 3,5-4,5 предела ее текучести ( ат.пр ).

После зат жки до начального момента Мнач. в течение периода протекани  наибольшей пластической деформации в прокладке (6-в ч) провод т 3-4-кратное подгружение прокладки путем крестообразN

sO

ю о

ной подзат жки крепежных болтов до начального момента Мнач. с интервалами между подзат жками 1-2 ч.

После данной операции провод т выдержку соединени  в течение периода про- текани  наибольшей пластической деформации во фланцах и остальных элементах соединени  (стальные гайки, болта, шайбы) в пределах 1-2 сут дл  исчерпани  в них пластической деформации. Затем подгружают эти элементы подзат жкой болтов с интервалом между зат жками 1-2 ч до достижени  стабильного (практически не мен ющегос ) состо ни  момента зат жки на первоначальном уровне.

В случае, если падение момента зат жки соединений в процессе эксплуатации превышает 30% (это имеет место в системах , работающих при циклическом воздействии криогенных сред, в частности соединени х, выполненных из нержавеющих сталей типа Х18НТ10Т, обладающих низкими релаксационными свойствами) перед подзат жками болтов провод т 1-2- кратное захолаживание соединени  до температуры -(120-180)°С (с последующим обогревом) путем прокачивани  по опо сывающему соединению трубчатому коллектору хладагента, например жидкого азота.

Указанна  операци  позвол ет более полно исчерпать пластическую деформацию в элементах соединени  и стабилизировать структуру металла, сделав ее более устойчивой к релаксации напр жений.

Пример. Экспериментальные исследовани  изменени  момента зат жки в процессе временной выдержки проведены на всех типах и типоразмерах фланцевых соединений изделий.

Зат жка соединений производилась с уровнем напр жени  в элементах соединени  (при достижении потребного удельного давлени  на прокладке) 0,7-0,5 от предела текучести материала.

Одновременно проводилась оценка снижени  момента зат жки соединений после эксплуатации изделий.

Замеры момента после эксплуатации изделий (при нормальных температурных услови х) показали его снижение на 25- 30%, а при 10-летней выдержке до эксплуатации это снижение достигало 20-25%.

Исход  из величины падени  момента при эксплуатации и выбрано его превышение на 25-30%, позвол ющее обеспечить эксплуатацию издели  при моменте не ниже рабочего (Мраб).при этом напр жение на уплотнительной прокладке дл  обеспечени  герметичности должно достигать значени  3,5-4,5 предела ее текучести ov.

Выбор указанного значени  напр жени  на прокладке (3,5-4,5) сгт обеспечивает

пластическое течение прокладки в стесненных услови х затвора с полным заполнением микрошероховатостей и тем самым созданием высокой герметичности. Здесь большие значени  напр жени  устанавливают дл  соединений малой жесткости, как правило, диаметров от 100 мм и более.

При увеличении момента Мраб. более чем на 30% интенсивнее возрастает и пластическа  деформаци  в элементах соединени , не принос  существенного выигрыша по остаточному (после эксплуатации ) моменту зат жки (Мост).

При экспериментах с прокладкой и без нее установлено, что после начальной зат жки существует промежуток в течение 6-8 часов наиболее интенсивного момента за счет ползучести материала прокладки. Если в этот период произвести 3-4-кратное под- гружение (деформацию) прокладки подзат жкой болтов, то пластическа  деформаци  в ней значительно уменьшаетс . Дл  большего снижени  пластической деформации в прокладке подзат жку болтов провод т до величины начального(наибольшего ) момента (Мнач.) и при этом делают перерывы между подзат жками 1-2 ч. Это объ сн етс  тем, что при больших нагрузках и промежутках времени выдержки происходит и более полное исчерпывание пластической деформации в материале. При .выдержке при экспериментах менее 1 ч снижение момента было недостаточным.

После всестороннего и многократного обжати  прокладки она приобретает характеристики ползучести, близкие к остальным элементам соединени  (фланцам, гайкам, шайбам, болтам). Снижение момента за счет пластической деформации в материале этих элементов, имеющих более высокий предел

текучести, наступает позже, чем за счет алюминиевой (медной) прокладки и процесс снижени  длитс  больше (до 10 сут.). Однако наиболее интенсивно момент снижаетс  в течение первых 2 сут, в пределах которых

и проводитс  выдержка соединени  перед подзат жками дл  исчерпани  в элементах пластической деформации. Наличие двух выделенных этапов протекани , пластической деформации в соединении объ сн етс  тем, что а стальных детал х, имеющих значительно больший предел текучести, чем у прокладки, накопление пластической деформации начинаетс  только после исчерпани  большей части пластической

деформации в прокладке и приобретени  его свойств ползучести, сравнимых со стальными детал ми. Причем и стальные детали , в свою очередь,  вл ютс  неодинаково нагруженными и процесс текучести менее нагруженного элемента (или более прочного) начинаетс  после снижени  части пластической деформации в более нагруженной (менее прочной) детали соединени .

Стабильное состо ние момента.на окончательном этапе зат жки (до значени  Мнач) достигаетс , как правило, уже после 2-5 подзат гиваний болтов с интервалом между зат жками 1-2 ч.

Эксперименты показали, что соединени , подвергаемые многократному погружению болтами после временной выдержки сохран ют практически неизменным момент зат жки в процессе эксплуатации при нормальных температурных услови х.

Если соединени  эксплуатируютс  при криогенных услови х, то в р де соединений за счет значительного градиента температур падение моментов достигало 35-50%. Причем проводимое подзат гивание болтов по предложенной методике уменьшаетс , но не устран ет требуемого уровн  падени  момента. Эффективным способом стабилизации момента  вл етс  предварительное (до эксплуатации) захолаживание соединени  до температуры -(120-180)°С в сочетании с подзат гиванием болтов после нагрева соединени . Дл  захолаживани  соединени  на него устанавливают трубчатый коллектор в виде змеевика со штуцера- ми и теплоизолируют, К штуцерам подсоедин ют трубопроводы дл  подвода (отвода) жидкого азота, сообщаемые с резервуарами . Жидкий азот вытесн етс  давлением газа и прокачиваетс  по змеевику, охлажда  соединение до -(120-180)°С. Достаточно 1-2-кратного захолаживани  и отогрева соединени  дл  исчерпани  пластической деформации в материале элемен- тов и стабилизации (подготовки) соединени , при которой момент зат жки в процессе эксплуатации не снижаетс  более значени  Мраб.

Изменени  момента показаны при зат жке до значений Мраб. и Мнач. (увеличенного на 25-30%) с проведением подзат гиваний болтов и без их подзат ги- вани . На кривой 3 вертикальными лини ми показано подзат гивание болтов до момен та Мнач. Кривые 1, и 2 и З характеризуют падение момента зат жки при эксплуатации соединени  в зависимости от методики его сборки (предыстории нагруженй ).

Из фиг. 1 следует, что производимое подзат гивание болтов  вл етс  эффективным средством повышени  остаточной силы зат жки при эксплуатации.

Изменени  момента (фиг. 2) при эксплуатации характеризует крива  4 и без подза- т жки 5. Приведенна  на фиг. 2 крива 

показывает эффективность проводимого охлаждени , т. е. имитаци  температурных и механических нагрузок с приспособлением к тем услови м нагружени , которым соединение будет подвергатьс  при эксплуатации

в составе издели .

Claims (2)

1.Способ герметизации фланцевых соединений трубопроводных систем, заключающийс  в том, что после начальной зат жки болтов фланцевых соединений производ т выдержку, после чего провод т подзат жку болтов, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности и предотвращени 

разгерметизации в процессе эксплуатации путем снижени  релаксации напр жений и сокращени  времени достижени  стабильного состо ни  момента зат жки, начальную зат жку крепежных болтов провод т до

момента, превышающего рабочий на 25- 30%, и превышают предел текучести материала уплотнительной прокладки в 3,5-4,5 раза, при этом в период получени  наибольшей пластической деформации прокладки

провод т многократное подгружение прокладки путем последовательной подзат ж- ки противоположных крепежных болтов до начального момента с интервалами между подзат жками 1-2 ч, после чего провод т

выдержку соединени  в период протекани  наибольшей пластической деформации во фланцах и остальных элементах соединени  в пределах до двух суток и нагружают эти элементы подзат жкой болтов до начального момента с интервалом 1-2 ч до достижени  стабильного состо ни  момента зат жки на первоначальном уровне.

2.Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности

при работе с криогенными средами, при падении момента зат жки в процессе эксплуатации более 30%, перед подзат жкой болтов провод т 1-2-х кратное захолаживание соединени  до температуры 120-180°С

с последующим отогревом путем прокачивани  по опо сывающему его трубчатому коллектору хладагента.