Чтобы получить герметичное фланцевое соединение, необходима правильная установка прокладки, болты должны быть установлены с правильным натяжением болтов, а общая прочность болта должна быть равномерно распределена по всей поверхности фланца.

С помощью крутящего момента затяжки (приложения предварительного натяга к крепежу путем поворота гайки крепежа) можно обеспечить правильное натяжение болта.

Правильная затяжка болта означает максимально эффективное использование его упругих свойств. Чтобы работать хорошо, болт должен вести себя как пружина. В процессе затяжки на болт создается осевое предварительное натяжение. Эта растягивающая нагрузка, конечно, равна силе сжатия, приложенной к собранным компонентам, и противоположна ей. Ее можно назвать «затягивающей нагрузкой» или «растягивающей нагрузкой».

www.enerpac.com

Динамометрический ключ

Динамометрический ключ — это общее название ручного инструмента для завинчивания, который используется для точной установки силы крепления, такого как гайка или болт. Это позволяет оператору измерять вращающую силу (крутящий момент), приложенную к болту, чтобы ее можно было подобрать в соответствии со спецификациями.

Ручной и гидравлический ключ

Выбор подходящей техники затяжки фланцевых болтов требует опыта. Успешное применение любой техники также требует квалификации как инструментов, которые будут использоваться, так и бригады, которая будет выполнять работу. Ниже приведены наиболее часто используемые методы затяжки фланцевых болтов.

• Ручной ключ
• Ударный ключ
• Молотковый ключ
• Гидравлический динамометрический ключ
• Ручной динамометрический ключ с балкой и шестерней
• Гидравлический натяжитель болтов

Потеря крутящего момента

Потеря крутящего момента присуща любому болтовому соединению. Совместное воздействие релаксации болтов (приблизительно 10 % в течение первых 24 часов после установки), смещения прокладки, вибрации в системе, теплового расширения и упругого взаимодействия во время затяжки болтов способствует потере крутящего момента. Когда потеря крутящего момента достигает предельного значения, внутреннее давление превышает силу сжатия, удерживающую прокладку на месте, и происходит утечка или выброс.

Ключом к снижению этих эффектов является правильная установка прокладок. Медленное и параллельное соединение фланцев при установке прокладки и выполнение как минимум четырех проходов затяжки болтов и соблюдение правильной последовательности затяжки болтов окупаются снижением затрат на техническое обслуживание и повышением безопасности.

Правильная толщина прокладки также важна. Чем толще прокладка, тем выше ее ползучесть, что, в свою очередь, может привести к потере крутящего момента. На стандартных фланцах с выступом ASME обычно рекомендуется использовать прокладку толщиной 1,6 мм. Более тонкие материалы прокладок могут выдерживать более высокую нагрузку на прокладку и, следовательно, более высокое внутреннее давление.

Смазка уменьшает трение

Смазка уменьшает трение во время затяжки, снижает вероятность выхода из строя болтов во время установки и увеличивает срок службы болтов. Изменение коэффициентов трения влияет на величину предварительной нагрузки, достигаемой при определенном крутящем моменте. Более высокое трение приводит к меньшему преобразованию крутящего момента в предварительную нагрузку. Для точного определения требуемого значения крутящего момента необходимо знать значение коэффициента трения, указанное производителем смазочного материала.

Смазку или противозадирные составы следует наносить как на опорную поверхность гайки, так и на наружную резьбу.

Последовательность затяжки

При первом проходе слегка затяните первый болт, затем переместите его прямо поперек или на 180 градусов для второго болта, затем переместите на 1/4 оборота по кругу или на 90 градусов для третьего болта и прямо поперек для четвертого. Продолжайте эту последовательность действий, пока все болты не будут затянуты.
При затяжке фланца с четырьмя болтами используйте крест-накрест.

Последовательность затяжки

Подготовка фланца к болтам

Во фланцевом соединении все компоненты должны быть правильными для обеспечения герметичности. Наиболее распространенной причиной негерметичности прокладок соединений является неправильный порядок установки.

Прежде чем приступить к процессу крепления болтами, выполните следующие предварительные шаги, которые позволят избежать проблем в будущем:

• Очистите поверхности фланцев и проверьте их на наличие рубцов; торцы должны быть чистыми, без дефектов (заусенцев, ямок, вмятин и т.п.).
• Визуально осмотрите все болты и гайки на наличие повреждений или коррозии резьбы. При необходимости замените или отремонтируйте болты или гайки.
• Удалите заусенцы со всех резьб.
• Смажьте резьбу болта или шпильки, а также поверхность гайки, прилегающую к фланцу или шайбе. В большинстве случаев рекомендуется использовать закаленные шайбы.
• Установите новую прокладку и убедитесь, что она правильно отцентрирована. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ старую прокладку повторно и НЕ используйте НЕСКОЛЬКО прокладок.
• Проверьте выравнивание фланцев. Технологические трубопроводы ASME B31.3:
  …поверхности фланцев должны быть параллельны в пределах 1/16 дюйма на фут диаметра, а отверстия под болты фланца должны быть совмещены с максимальным смещением в пределах 1/8 дюйма.
• Отрегулируйте положение гаек так, чтобы над верхушкой гайки было видно 2–3 витка резьбы.

Независимо от того, какой метод затяжки используется, всегда необходимо выполнять указанные выше проверки и приготовления.

Замечание(я) Автора…

Мой собственный опыт использования… динамометрических ключей

• В прошлом я собрал сотни герметичных фланцевых соединений от NPS 1/2 до NPS 24 и больше. Поэтому я редко использовал динамометрический ключ.
  На практике «обычные» фланцевые соединения труб почти никогда не собираются с помощью динамометрического ключа. Самыми сложными соединениями для меня всегда были «маленькие», а особенно соединения с выступающей поверхностью выше класса 300 (высота RF = примерно 6,4 мм).
  Что касается фланцев NPS 1/2, то они меньше, чем, например, у фланца NPS 6, и вероятность несоосности, на мой взгляд, намного больше.
  На практике я регулярно сталкиваюсь с фланцевыми соединениями, соосность которых не попадает в пределы допуска. Если просто соблюдать порядок затяжки, механик не будет сильно занят. Возможно, придется начинать с шестого болта, а не с первого. Используйте свои глаза во время сборки фланца, это очень важно и, скорее всего, способствует герметичному соединению.

Неправильные фланцевые соединения – болты слишком короткие!

Что ты можешь сделать?

• На рисунке показан фланец, прикрученный неправильно, потому что два болта слишком короткие, а гайки не до конца сидят на болтах. Это означает, что соединение может быть не таким прочным, как должно быть. Фланцы сконструированы таким образом, что вся комбинация гайка-болт воспринимает усилия, действующие на фланец. Если гайка навинчена на болт лишь частично, соединение может оказаться недостаточно прочным.
• Если ваша работа включает в себя сборку оборудования, сборку фланцевой трубы, завинчивание крышек люков или других болтовых соединений на оборудовании или сборку другого оборудования, помните, что работа не завершена, пока все болты не будут правильно установлены и затянуты.
• Некоторое оборудование требует специальных процедур затяжки болтов. Например, вам может потребоваться использовать динамометрический ключ, чтобы правильно затянуть болты в соответствии со спецификацией, или затянуть болты в особом порядке. Убедитесь, что вы соблюдаете правильную процедуру, используете правильные инструменты и что вы правильно обучены процедуре сборки оборудования.
• Проверьте трубы и оборудование на предмет правильности крепления фланцев в рамках проверок безопасности вашего предприятия. Простой совет: болты, которые не выходят за пределы гаек, должны быть проверены мастером или инженером по трубопроводам.
• Если вы заметили на своем заводе неправильно закрепленные болтами фланцы, сообщите об этом, чтобы их можно было отремонтировать, и убедитесь, что необходимый ремонт завершен.
• Перед запуском осмотрите новое оборудование или оборудование, которое было повторно собрано после технического обслуживания, чтобы убедиться, что оно правильно собрано и надежно закреплено болтами.

Какова правильная длина шпильки?
Как правило, можно использовать: Свободная резьба болта над верхушкой гайки равна 1/3 диаметра болта.