Щоб фланцеве з’єднання було герметичним, необхідна належна установка прокладки, болти мають бути правильно натягнуті, а загальна міцність болтів має бути рівномірно розподілена по всій поверхні фланця.

За допомогою затягування крутним моментом (прикладення попереднього натягу до кріпильного елемента шляхом обертання гайки кріпильного елемента) можна забезпечити правильний натяг болта.

Правильне затягування болта означає найкраще використання пружних властивостей болта. Щоб добре працювати, болт повинен поводитися так само, як пружина. Під час роботи процес затягування чинить осьове натяг перед натягом на болт. Це навантаження на розтяг, звичайно, дорівнює силі стиснення, що прикладається до зібраних компонентів, і протилежна їй. Його можна назвати «навантаженням, що стягує» або «навантаженням розтягування».

www.enerpac.com

Динамометричний ключ

Динамометричний ключ — це загальна назва інструменту для загвинчування з ручним керуванням, який використовується для точного встановлення зусилля кріплення, наприклад гайки чи болта. Це дозволяє оператору вимірювати силу обертання (крутний момент), прикладену до болта, щоб його можна було узгодити зі специфікаціями.

Ручний та гідравлічний ключ

Вибір правильної техніки затягування фланцевих болтів вимагає досвіду. Успішне застосування будь-якої техніки також вимагає кваліфікації як інструментів, які будуть використовуватися, так і бригади, яка виконуватиме роботу. Нижче подано підсумок найбільш часто використовуваних методів затягування фланцевих болтів.

• Ручний гайковий ключ
• Ударний гайковерт
• Молоток гайковий ключ
• Гідравлічний динамометричний ключ
• Ручний динамометричний гайковий ключ із балкою та редуктором
• Гідравлічний натягувач болтів

Втрата крутного моменту

Втрата крутного моменту притаманна будь-якому болтовому з’єднанню. Комбінований вплив розслаблення болта (приблизно на 10% протягом перших 24 годин після встановлення), повзучості прокладки, вібрації в системі, теплового розширення та пружної взаємодії під час затягування болта сприяє втраті крутного моменту. Коли втрата крутного моменту досягає екстремального значення, внутрішній тиск перевищує силу стиснення, що утримує прокладку на місці, і відбувається витік або вибух.

Ключем до зменшення цих ефектів є правильна установка прокладки. Завдяки повільному та паралельному з’єднанню фланців під час встановлення прокладки та здійсненню щонайменше чотирьох проходів затягування болтів, дотримуючись правильної послідовності затягування болтів, є виграш у зменшенні витрат на обслуговування та підвищенні безпеки.

Правильна товщина прокладки також важлива. Чим товщі прокладка, тим вище повзучість прокладки, що, у свою чергу, може призвести до втрати крутного моменту. Для стандартних фланців з рельєфною поверхнею ASME зазвичай рекомендується прокладка товщиною 1,6 мм. Більш тонкі матеріали для прокладки можуть витримати більшу навантаження на прокладку і, отже, більший внутрішній тиск.

Змащення зменшує тертя

Змащування зменшує тертя під час затягування, зменшує поломку болта під час встановлення та збільшує термін служби болта. Зміна коефіцієнтів тертя впливає на величину попереднього натягу, що досягається при певному крутному моменті. Більше тертя призводить до меншого перетворення крутного моменту в попереднє навантаження. Значення коефіцієнта тертя, надане виробником мастила, має бути відоме, щоб точно встановити необхідне значення крутного моменту.

Мастило або суміші проти задирів слід наносити як на опорну поверхню гайки, так і на зовнішню різьбу.

Послідовність затягування

Під час першого проходу злегка затягніть перший болт, потім перемістіть поперек або на 180 градусів для другого болта, потім перемістіть на 1/4 оберту по колу або на 90 градусів для третього болта і прямо поперек для четвертого. Продовжуйте цю послідовність, доки всі болти не будуть затягнуті.
При затягуванні фланця з чотирма болтами використовуйте хрест-навхрест.

Послідовність затягування

Підготовка кріплення фланців

У фланцевому з'єднанні всі компоненти повинні бути правильними, щоб досягти герметичності. Найпоширенішою причиною негерметичних з’єднань є неправильне встановлення.

Перш ніж розпочати процес кріплення болтів, виконайте такі попередні кроки, щоб уникнути проблем у майбутньому:

• Очистіть поверхні фланців і перевірте наявність рубців; грані повинні бути чистими і без дефектів (задирок, ямок, вм’ятин тощо).
• Візуально перевірте всі болти та гайки на наявність пошкоджених або корозійних різьб. За потреби замініть або відремонтуйте болти чи гайки.
• Видаліть задирки з усіх ниток.
• Змастіть різьбу болта або шпильки, а також поверхню гайки, що примикає до фланця або шайби. Загартовані шайби рекомендуються для більшості застосувань.
• Встановіть нову прокладку та переконайтеся, що прокладка правильно відцентрована. НЕ ВИКОРИСТОВУЙТЕ стару прокладку повторно або КІЛЬКА прокладок.
• Перевірте вирівнювання фланців ASME B31.3 технологічного трубопроводу:
  …поверхні фланців мають бути паралельні в межах 1/16 дюйма на фут діаметра, а отвори для болтів фланців мають бути вирівняні з максимальним зміщенням у межах 1/8 дюйма.
• Відрегулюйте положення гайок так, щоб над верхньою частиною гайки було видно 2-3 нитки.

Незалежно від того, який метод затягування використовується, зазначені вище перевірки та підготовка завжди повинні виконуватися.

Зауваження автора…

Мій власний досвід про…динамометричні ключі

• У минулому я зібрав сотні герметичних фланцевих з’єднань від NPS 1/2 до NPS 24 і більше. Тому я рідко використовував динамометричний ключ.
  На практиці «звичайні» фланцеві з’єднання труб майже ніколи не збираються за допомогою динамометричного ключа. Найважчими з’єднаннями для мене завжди були «маленькі», а особливо тип піднятого обличчя вище класу 300 (висота RF = приблизно 6,4 мм).
  Відносні поверхні фланців у фланця NPS 1/2 менші, ніж, наприклад, у фланця NPS 6, і, на мій погляд, ймовірність зсуву набагато більша.
  На практиці я регулярно зустрічаю фланцеві з'єднання, де центрування не в межах допуску. Якщо просто дотримуватись порядку процедури затягування, механік не дуже зайнятий. Можливо, слід починати з болта шість, а не з болта один. Під час монтажу фланців дивіться очима, це дуже важливо та сприяє герметичному з’єднанню

Неправильні фланцеві з’єднання – болти занадто короткі!

що ти можеш зробити

• На малюнку показано неправильно прикручений фланець, тому що два болти занадто короткі, а гайки не повністю на болтах. Це означає, що з’єднання може бути не таким міцним, як хотілося б. Фланці сконструйовані таким чином, щоб уся комбінація гайка-болт утримувала зусилля на фланці. Якщо гайка нагвинчена на болт лише частково, з’єднання може бути недостатньо міцним.
• Якщо ваша робота включає збирання обладнання, збірку фланцевої труби, кріплення кришки люка та інших болтових з’єднань на обладнанні або збирання іншого обладнання, пам’ятайте, що робота не буде завершена, доки всі болти не будуть належним чином встановлені та затягнуті.
• Деяке обладнання потребує спеціальних процедур затягування болтів. Наприклад, вам може знадобитися використовувати динамометричний ключ, щоб правильно затягнути болти відповідно до специфікації, або затягнути болти в спеціальному порядку. Переконайтеся, що ви виконуєте правильну процедуру, використовуєте правильні інструменти та що ви належним чином навчені процедурі складання обладнання.
• Перевірте труби та обладнання на наявність належним чином закріплених фланців у рамках інспекцій безпеки підприємства. Як просте керівництво, болти, які не виходять за межі гайок, повинні бути перевірені майстром або інженером з трубопроводів.
• Якщо ви помітили неправильно закріплені болтами фланці на вашому підприємстві, повідомте про це, щоб їх можна було відремонтувати, і переконайтеся, що необхідні ремонти виконано.
• Перед запуском перевірте нове обладнання або обладнання, яке було повторно зібрано після технічного обслуговування, щоб переконатися, що воно правильно зібрано та закріплено болтами.

Яка правильна довжина шпильки?
Як правило, можна використовувати: Вільна різьба болта над верхньою частиною гайки дорівнює 1/3 діаметра болта.