Tipovi prirubnica

Prirubnica je način povezivanja cijevi, ventila, pumpi i druge opreme u cijevni sistem. Ova metoda povezivanja omogućava lak pristup za čišćenje, inspekciju ili modifikaciju. Prirubnice su obično navojne ili zavarene. Prirubnički spoj se sastoji od dvije prirubnice pričvršćene vijcima i brtve između njih kako bi se osigurala nepropusnost.

Prirubnice cijevi se izrađuju od različitih materijala. Prirubnice su površinski obrađene, liveno gvožđe i nodularno gvožđe, ali najčešće korišćeni materijal je kovani ugljenični čelik.

Najčešće korištene prirubnice u naftnoj i hemijskoj industriji:

  • sa vratom za zavarivanje
  • kroz prirubnicu
  • zavareni sa udubljenjem za zavarivanje
  • zavareni preklop (slobodno rotirajući)
  • navojna prirubnica
  • prirubnički čep


Sve vrste prirubnica, osim slobodnih, imaju ojačanu površinu.

Specijalne prirubnice
Sa izuzetkom gore navedenih prirubnica, postoji niz posebnih prirubnica, kao što su:

  • prirubnica dijafragme
  • duge zavarene prirubnice
  • ekspanziona prirubnica
  • prirubnica adaptera
  • prstenasti utikač (dio priključka prirubnice)
  • disk čepovi i međuprstenovi (dio prirubničkog spoja)
Materijali prirubnica
Najčešći materijali koji se koriste za prirubnice su ugljični čelik, nehrđajući čelik, lijevano željezo, aluminij, mesing, bronza, plastika itd. Osim toga, prirubnice, poput fitinga i cijevi za posebne primjene, ponekad su iznutra presvučene slojem materijala potpuno drugačijeg kvaliteta od samih prirubnica. Ovo su obložene prirubnice. Prilikom odabira cijevi najčešće se postavlja materijal prirubnica. U pravilu je prirubnica izrađena od istog materijala kao i same cijevi.

Primjer 6" prirubnice za zavarivanje - 150#-S40
Svaka ASME B16.5 prirubnica ima nekoliko standardnih veličina. Ako projektant u Japanu, ili graditelj projekta u Kanadi, ili instalater cjevovoda u Australiji, govori o prirubnici za zavarivanje 6"-150#-S40 koja je u skladu sa ASME B16.5, oni misle na prirubnicu prikazanu ispod.

U slučaju narudžbe prirubnice, dobavljač bi želio znati kvalitet materijala. Na primjer, ASTM A105 je utisnuta prirubnica od ugljičnog čelika, dok je A182 utisnuta prirubnica od legiranog čelika. Dakle, propisom, oba standarda moraju biti specificirana za dobavljača: Prirubnica za zavarivanje 6"-150#-S40-ASME B16.5/ASTM A105.

KLASA PRITISKA

Klasa pritiska ili ocjena za prirubnice bit će u funtama. Za označavanje klase pritiska koriste se različiti nazivi. Na primjer: 150 Lb ili 150 Lbs ili 150# ili Class 150, znače istu stvar.
Prirubnice od kovanog čelika imaju 7 glavnih klasifikacija:
150 lbs - 300 lbs - 400 lbs - 600 lbs - 900 lbs - 1500 lbs - 2500 lbs

Koncept klasifikacije prirubnica je jasan i očigledan. Prirubnica klase 300 može podnijeti veće pritiske od prirubnice klase 150 jer prirubnica klase 300 ima više metala i može izdržati veće pritiske. Međutim, postoji niz faktora koji mogu uticati na granicu pritiska prirubnice.

PRIMJER
Prirubnice mogu izdržati različite pritiske na različitim temperaturama. Kako temperatura raste, klasa pritiska prirubnice se smanjuje. Na primjer, prirubnica klase 150 je ocijenjena na približno 270 PSIG na ambijentalnoj, 180 PSIG na 200°C, 150 PSIG na 315°C i 75 PSIG na 426°C.

Dodatni faktori su da se prirubnice mogu napraviti od različitih materijala kao što su legirani čelik, liveno i nodularno gvožđe, itd. Svaki materijal ima različite klase pritiska.

PARAMETAR "PRTISK-TEMPERATURA"
Klasa pritisak-temperatura definiše radni, maksimalni dozvoljeni nadpritisak u barima pri temperaturi u stepenima Celzijusa. Za srednje temperature dozvoljena je linearna interpolacija. Interpolacija između klasa notacije nije dozvoljena.

Klasifikacije temperature i pritiska
Klasa temperatura-pritisak primjenjiva je na prirubničke spojeve koji su u skladu s ograničenjima za vijčane veze i zaptivke koji su napravljeni u skladu s dobrom praksom za montažu i poravnanje. Upotreba ovih klasa za prirubničke spojeve koji ne zadovoljavaju ova ograničenja odgovornost je korisnika.

Prikazana temperatura za odgovarajuću klasu pritiska je temperatura unutrašnjeg omotača dijela. U osnovi, ova temperatura je ista kao temperatura sadržane tekućine. U skladu sa zahtjevima važećih kodeksa i propisa, kada se koristi klasa tlaka koja odgovara temperaturi različitoj od tekuće tekućine, svu odgovornost snosi kupac. Za bilo koju temperaturu ispod -29°C, ocjena ne smije biti veća od one kada se koristi na -29°C.

Kao primer, ispod ćete naći dve tabele sa grupama materijala u skladu sa ASTM i dve druge tabele sa klasom temperatura-pritisak za ove materijale u skladu sa ASME B16.5.

Materijali ASTM grupa 2-1.1
Nazivna oznaka
Štancanje
Casting
ploče
C-Si A105(1) A216 Gr.WCB(1)
A515 Gr.70(1)
C-Mn-Si A350 Gr.LF2(1) - A516 Gr.70(1),(2)
C-Mn-Si-V A350 Gr.LF6 Cl 1(3) - A537 Cl.1(4)
3½ Ni
A350 Gr.LF3
- -
NAPOMENE:
  • (1) Kada je duže vrijeme izložena temperaturama iznad 425°C, karbidna faza čelika može se pretvoriti u grafit. Dozvoljeno, ali se ne preporučuje za produženu upotrebu iznad 425°C.
  • (2) Ne koristiti iznad 455°C
  • (3) Nemojte koristiti iznad 260°C
  • (4) Ne koristiti iznad 370°C
Klasa temperatura-pritisak za materijale ASTM Grupe 2-1.1
Radni pritisak po klasama
Temperatura °C 150 300
400
600
900
1500
2500
od 29 do 38
19.6 51.1 68.1 102.1 153.2 255.3 425.5
50 19.2 50.1 66.8 100.2 150.4 250.6 417.7
100 17.7 46.6 62.1 93.2 139.8 233 388.3
150 15.8 45.1 60.1 90.2 135.2 225.4 375.6
200 13.8 43.8 58.4 87.6 131.4 219 365
250 12.1 41.9 55.9 83.9 125.8 209.7 349.5
300 10.2 39.8 53.1 79.6 119.5 199.1 331.8
325 9.3 38.7 51.6 77.4 116.1 193.6 322.6
350 8.4 37.6 50.1 75.1 112.7 187.8 313
375 7.4 36.4 48.5 72.7 109.1 181.8 303.1
400 6.5 34.7 46.3 69.4 104.2 173.6 289.3
425 5.5 28.8 38.4 57.5 86.3 143.8 239.7
450 4.6 23 30.7 46 69 115 191.7
475 3.7 17.4 23.2 34.9 52.3 87.2 145.3
500 2.8 11.8 15.7 23.5 35.3 58.8 97.9
538 1.4 5.9 7.9 11.8 17.7 29.5 49.2
Klasa temperatura-pritisak za materijale ASTM Grupe 2-2.3
Radni pritisak po klasama
Temperatura °C 150 300
400
600
900
1500
2500
od 29 do 38
15.9
41.4
55.2
82.7
124.1
206.8
344.7
50 15.3
40
53.4
80
120.1
200.1
333.5
100 13.3
34.8
46.4
69.6
104.4
173.9
289.9
150 12
31.4
41.9
62.8
94.2
157
261.6
200 11.2
29.2
38.9
58.3
87.5
145.8
243
250 10.5
27.5
36.6
54.9
82.4
137.3
228.9
300 10
26.1
34.8
52.1
78.2
130.3
217.2
325 9.3
25.5
34
51
76.4
127.4
212.3
350 8.4
25.1
33.4
50.1
75.2
125.4
208.9
375 7.4
24.8
33
49.5
74.3
123.8
206.3
400 6.5
24.3
32.4
48.6
72.9
121.5
202.5
425 5.5
23.9
31.8
47.7
71.6
119.3
198.8
450 4.6
23.4
31.2
46.8
70.2 117.1
195.1

FLANGE SURFACE

Oblik i dizajn površine prirubnice će odrediti gdje će se zaptivni prsten ili brtva nalaziti.

Najčešće korištene vrste:

  • podignuta površina (RF)
  • ravna površina (FF)
  • O-prsten utor (RTJ)
  • sa muškim i ženskim navojem (M&F)
  • pero i utor (T&G)
SVOJSTVA (RF podignuto lice)

Uzdignuto lice, najprimjenjiviji tip prirubnice, lako se prepoznaje. Ova vrsta je tako nazvana jer površina brtve strši iznad površine vijčanog spoja.

Prečnik i visina su definisani u skladu sa ASME B16.5 korišćenjem klase pritiska i prečnika. U klasi pritiska do 300 Lbs visina je oko 1,6 mm, au klasi pritiska od 400 do 2500 Lbs visina je oko 6,4 mm. Klasa pritiska prirubnice određuje visinu podignute površine. Svrha (RF) prirubnice je koncentrisati veći pritisak na manju površinu brtve, čime se povećava granica pritiska spoja.

Za visinske parametre svih prirubnica opisanih u ovom članku koriste se dimenzije H i B, s izuzetkom prirubnice preklopnog spoja, to se mora razumjeti i zapamtiti na sljedeći način:

U klasama pritiska 150 i 300 Lbs, visina izbočina je približno 1,6 mm (1/16 inča). Gotovo svi dobavljači prirubnica u ove dvije klase navode dimenzije H i B u svojim brošurama ili katalozima, uključujući i lice (vidi sliku 1 ispod)

U klasama pritiska 400, 600, 900, 1500 i 2500 Lbs, visina izbočina je 1/4 in. (6,4 mm). U ovim klasama, mnogi dobavljači navode H i B dimenzije, ne uključujući visinu izbočina (vidi sliku 2 iznad)

U ovom članku ćete pronaći dvije veličine. Gornji red dimenzija ne uključuje visinu izbočina, a dimenzije u donjem redu uključuju visinu izbočenja.

RAVNA POVRŠINA (FF - ravna površina)
Za prirubnicu s ravnom površinom (puno lice), brtva je u istoj ravni kao i vijčani spoj. Najčešće se koriste ravne prirubnice gdje se lijevaju spojna prirubnica ili spojnica.

Ravna prirubnica se nikada ne spaja sa podignutom prirubnicom. Prema ASME B31.1, kada spajate ravne prirubnice od livenog gvožđa na prirubnice od ugljeničnog čelika, izbočenje na čeličnoj prirubnici mora biti uklonjeno i cijela površina mora biti zabrtvljena. Ovo je učinjeno kako bi se spriječilo pucanje tanke, lomljive prirubnice od lijevanog željeza zbog izbočenja čelične prirubnice.

PRIRUBNICA SA KORIJENOM ZA O-PRSTEN BRTVI (RTJ - Prstenasti spoj)
RTJ prirubnice imaju urezane žljebove na svojoj površini u koje su umetnuti čelični o-prstenovi. Prirubnice su zapečaćene zbog činjenice da kada su vijci zategnuti, brtva između prirubnica se utisne u žljebove, deformira se, stvarajući bliski kontakt metala s metalom.

RTJ prirubnica može imati ivicu u kojoj je napravljen prstenasti žljeb. Ova izbočina ne služi kao pečat bilo koje vrste. Za RTJ prirubnice koje su zapečaćene O-prstenovima, izdignute površine spojenih i zategnutih prirubnica mogu doći u dodir jedna s drugom. U tom slučaju, komprimirana brtva više neće nositi dodatna opterećenja, zatezanje vijaka, vibracije i pomicanje više neće gnječiti brtvu i smanjiti silu zatezanja.
Metalni o-prstenovi su pogodni za upotrebu na visokim temperaturama i pritiscima. Izrađuju se uz pravi izbor materijala i profila i uvijek se koriste u odgovarajućim prirubnicama, osiguravajući dobro i pouzdano brtvljenje.

O-prstenovi su dizajnirani tako da se zaptivanje postiže "vodećom linijom kontakta" ili klinom između spojne prirubnice i brtve. Pritiskom na zaptivku kroz zavrtnje, mekši metal zaptivke prodire u finu strukturu tvrđeg materijala prirubnice i stvara vrlo čvrsto i efikasno zaptivanje.

Najčešće korišteni prstenovi:

Tip R-oval prema ASME B16.20
Pogodno za ASME B16.5 prirubnice klase pritiska 150 do 2500.

Tip R-Octagonal prema ASME 16.20
Poboljšani dizajn u odnosu na originalni R-Oval. Međutim, mogu se koristiti samo za ravne prirubnice sa žljebom. Pogodno za ASME B16.5 prirubnice klase pritiska od 15 do 2500.

PRIRUBNICE SA BRTVANJEM I POVRŠINSKIM VRSTAMA SLUŠICE (LMF - veliko muško lice; LFF - veliko žensko lice)


Prirubnice ovog tipa moraju odgovarati. Jedno lice prirubnice ima područje koje se proteže izvan granica normalne površine prirubnice ( tata). Druga prirubnica ili kontra prirubnica ima odgovarajuće udubljenje ( Majko) napravljen u njegovoj površini.

Polu-labavo polaganje

  • Dubina ureza (zareza) obično je jednaka ili manja od visine izbočine kako bi se spriječio kontakt metala s metalom kada je brtva pritisnuta
  • Dubina zareza obično nije više od 1/16" veća od visine usne

PRIRUBNICA SA ZABRTVOM
(Protrusion - Tounge Face - TF; Depression - Groove Face - GF)


Prirubnice ovog tipa također moraju odgovarati. Jedna prirubnica ima na površini ove prirubnice prsten sa izbočinom (trnom), dok je na površini parnjaka obrađen žljeb. Takve površine se obično nalaze na poklopcima pumpe i ventila.

Fiksna zaptivka

  • Dimenzije brtve su iste ili manje od visine utora
  • Brtva šira od utora ne više od 1/16"
  • Dimenzije brtve će odgovarati dimenzijama utora
  • Prilikom rastavljanja, priključak se mora odvojeno odvojiti
Osnovne površine prirubnica kao što su: RTJ, T&G i F&M se nikada ne spajaju.

RAVNA POVRŠINA I ŽLJEB


Fiksna zaptivka

  • Jedna površina je ravna, druga je urezana
  • Za primjene gdje je potrebna precizna kontrola kompresije brtve
  • Preporučuju se samo elastične zaptivke - spiralne, šuplje prstenaste, pritisnute i metalne zaptivke

POVRŠINA PRIRUBNICA
ASME B16.5 zahtijeva da površina prirubnice (izdignuta i ravna površina) ima određenu hrapavost tako da ova površina, kada je poravnata sa zaptivkom, pruža dobro zaptivanje.

Završno žljebljenje, bilo koncentrično ili spiralno, zahtijeva 30 do 55 žljebova po inču, što rezultira hrapavostom između 125 i 500 mikro inča. Ovo će omogućiti proizvođačima prirubnica da obrađuju bilo koju klasu metalnih zaptivki prirubnica.

Za cjevovode za transport tvari grupa A i B tehnoloških objekata I kategorije eksplozije nije dozvoljena upotreba prirubničkih spojeva sa glatkom zaptivnom površinom, osim u slučajevima upotrebe spiralno namotanih zaptivki.

NAJČEŠĆE KORIŠTENE POVRŠINE

Roughing

Najčešće se koristi u mašinskoj obradi bilo koje prirubnice jer je pogodna za skoro sve uobičajene uslove rada. Kada se stisne, meka površina zaptivke će zahvatiti obrađenu površinu kako bi pomogla u stvaranju brtve, a između spojenih dijelova postoji visok nivo trenja. Završna obrada ovih prirubnica se vrši rezačem radijusa 1,6 mm sa brzinom pomaka od 0,88 mm po obrtaju za 12". Za 14" i veće, obrada se radi sa glodalom radijusa 3,2 mm sa 1,2 mm pomakom obrnuto.

Spiralni zarez
Ovo može biti kontinuirani ili fonografski spiralni žljeb, ali se razlikuje od grubog po tome što se žljeb dobiva korištenjem glodala od 90 stupnjeva koji stvara V-profil sa uglom od 45°.

Koncentrični zarez.
Kao što ime govori, obrada se sastoji od koncentričnih žljebova. Koristi se rezač od 90° i prstenovi se ravnomjerno raspoređuju po cijeloj površini.

Glatka površina.
Takva obrada vizualno ne ostavlja tragove alata. Takve površine se obično koriste za metalne brtve kao što su dvostruki plašt, ravni čelik ili valoviti metal. Glatka površina pomaže u stvaranju pečata i ovisi o ravnosti suprotne površine. Ovo se obično postiže kontaktnom površinom zaptivke formiranom od kontinuiranog (ponekad zvanog fonografski) spiralnog žleba napravljenog rezačem radijusa 0,8 mm, sa brzinom pomaka od 0,3 mm po obrtaju, 0,05 mm dubine. Ovo će dovesti do hrapavosti između Ra 3,2 i 6,3 mikrometara (125-250 mikro inča)

GASKETS
Da bi se napravio čvrst prirubnički spoj, potrebne su brtve.

Brtva su komprimirani listovi ili prstenovi koji se koriste za stvaranje vodootporne veze između dvije površine. Zaptivke su proizvedene da izdrže ekstremne temperature i pritiske i dostupne su u metalnim, polumetalnim i nemetalnim materijalima.
Na primjer, princip zaptivanja može biti sabijanje brtve između dvije prirubnice. Zaptivka ispunjava mikroskopske prostore i površinske nepravilnosti prirubnica, a zatim formira brtvu koja sprečava curenje tečnosti i gasova. Potrebna je ispravna i pažljiva instalacija brtve kako bi se spriječilo curenje u prirubničkom spoju.

Ovaj članak će opisati zaptivke u skladu sa ASME B16.20 (metalne i polumetalne zaptivke prirubnice cijevi) i ASME B16.21 (nemetalne, ravne zaptivke prirubnice cijevi)

BOLTS
Za spajanje dvije prirubnice jedna na drugu su potrebni vijci. Broj će biti određen brojem rupa na prirubnici, a promjer i dužina vijaka ovisit će o vrsti prirubnice i njenoj klasi pritiska. Najčešće korišteni vijci u naftnoj i hemijskoj industriji za ASME B16.5 prirubnice su klinovi. Svornjak se sastoji od šipke s navojem i dvije matice. Druga dostupna vrsta vijaka je običan šesterokutni vijak sa jednom maticom.

Dimenzije, tolerancije dimenzija itd. su definisani u ASME B16.5 i ASME B18.2.2, materijali u različitim ASTM standardima.

TORQUE

Da bi se postigao čvrst spoj prirubnice, brtva mora biti pravilno postavljena, vijci moraju imati ispravan moment zatezanja, a ukupni napon zatezanja mora biti ravnomjerno raspoređen po cijeloj prirubnici.

Neophodno rastezanje vrši se zbog momenta zatezanja (primjena prednaprezanja na učvršćivač okretanjem njegove matice).

Ispravan moment zatezanja zavrtnja omogućava najbolje korišćenje njegovih elastičnih svojstava. Da bi dobro obavljao svoj posao, vijak se mora ponašati kao opruga. Tokom rada, proces zatezanja postavlja aksijalno, predopterećenje na vijak. Naravno, ova vlačna sila je jednaka suprotnim silama pritiska primijenjenim na komponente sklopa. Može se nazvati sila zatezanja ili sila zatezanja.

TORQUE WRENCH
Moment ključ je generički naziv za ručni alat koji se koristi za primjenu preciznog momenta na spoj, bilo da je to vijak ili matica. Ovo omogućava operateru da izmjeri rotirajuću silu (moment) primijenjenu na vijak, koja mora odgovarati specifikaciji.

Odabir prave tehnike zatezanja vijaka prirubnice zahtijeva iskustvo. Ispravna primjena bilo koje od tehnika također zahtijeva kvalifikacije i alata koji će se koristiti i stručnjaka koji će obaviti posao. Ispod su najčešće korištene metode zatezanja vijaka:

  • zatezanje ručno
  • pneumatski ključ
  • hidraulični moment ključ
  • ručni moment ključ sa klackalicom ili zupčanikom
  • hidraulički zatezač vijaka
GUBITAK OBRTNOG MOMENTA
Gubitak obrtnog momenta je svojstven svakom vijčanom spoju. Kombinovani efekat otpuštanja zavrtnja (oko 10% tokom prva 24 sata nakon ugradnje), puzanja zaptivke, vibracija u sistemu, termičkog širenja i elastične interakcije tokom zatezanja vijka doprinose gubitku obrtnog momenta. Kada gubitak obrtnog momenta dostigne kritičnu tačku, unutrašnji pritisak premašuje silu kompresije koja drži zaptivku na mestu, u kom slučaju može doći do curenja ili izduvavanja.

Ključ za smanjenje ovih efekata je pravilno postavljanje zaptivača. Prilikom ugradnje zaptivke potrebno je spojiti prirubnice i glatko i paralelno, uz najmanji moment zatezanja, zategnuti 4 vijka, slijedeći pravilan redoslijed zatezanja. To će smanjiti operativne troškove i poboljšati sigurnost.

Važna je i pravilna debljina zaptivke. Što je brtva deblja, to je veće njeno puzanje, što zauzvrat može dovesti do gubitka momenta zatezanja. ASME standard za nazubljene prirubnice općenito preporučuje brtvu od 1,6 mm. Tanji materijali mogu raditi pri većim opterećenjima zaptivki i samim tim većim unutrašnjim pritiscima.

PODMAZIVANJE SMANJUJE TRENJE
Podmazivanje smanjuje trenje tokom zatezanja, smanjuje osipanje vijaka tokom ugradnje i produžava vijek trajanja. Promjena koeficijenta trenja utječe na količinu prednaprezanja koja se postiže pri datom momentu zatezanja. Veći koeficijent trenja rezultira manjom konverzijom momenta u predopterećenje. Vrijednost koeficijenta trenja koju daje proizvođač maziva mora biti poznata kako bi se precizno podesila potrebna vrijednost momenta.

Masti ili smjese protiv zagrijavanja moraju se nanijeti i na površinu matice ležaja i na vanjski navoj.

SEKVENCIJA ZATEZANJA
Prvo prođite, lagano zategnite prvi vijak, zatim sljedeći nasuprot njemu, zatim četvrtinu okreta u krug (ili 90 stepeni) da zategnete treći vijak i, nasuprot njemu, četvrti. Nastavite ovim redoslijedom dok se svi vijci ne pritegnu. Prilikom zatezanja prirubnica s četiri vijka, koristite unakrsni uzorak.

PRIPREMA FIKSIRANJA PRIRUBNICE
Da bi se postigla nepropusnost prirubničkih spojeva, potrebno je da sve komponente budu tačne.

Prije početka procesa povezivanja, potrebno je poduzeti sljedeće korake kako biste izbjegli probleme u budućnosti:

  • Očistite površine prirubnica i provjerite ima li ogrebotina, površine moraju biti čiste i bez ikakvih nedostataka (izbočina, udubljenja, udubljenja, itd.)
  • Pregledajte sve vijke i matice na oštećenja ili koroziju navoja. Zamijenite ili popravite vijke ili matice po potrebi
  • Uklonite neravnine sa svih niti
  • Podmažite navoje vijaka ili svornjaka i površine matica uz prirubnicu ili podlošku. U većini primjena preporučuju se kaljene podloške.
  • Ugradite novu brtvu i provjerite je li centrirana. NEMOJTE KORISTITI STARU BRTVU ili koristiti više zaptivki.
  • Provjerite poravnanje prirubnice prema standardu za procesne cijevi ASME B31.3
  • Podesite položaj matica kako biste bili sigurni da su 2-3 navoja iznad vrha navoja.
Bez obzira na to koji se način zatezanja koristi, prvo se moraju izvršiti sve provjere i pripreme.