Vrste prirubnica

Prirubnica je način spajanja cijevi, ventila, pumpi i druge opreme u cjevovodni sustav. Ova metoda spajanja omogućuje jednostavan pristup za čišćenje, pregled ili modifikaciju. Prirubnice su obično navojne ili zavarene. Prirubnički spoj sastoji se od dvije prirubnice učvršćene vijcima i brtvom između njih kako bi se osigurala nepropusnost.

Prirubnice za cijevi izrađuju se od raznih materijala. Prirubnice su površinski strojno obrađene, od lijevanog željeza i nodularnog željeza, ali najčešće korišteni materijal je kovani ugljični čelik.

Najčešće korištene prirubnice u naftnoj i kemijskoj industriji:

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


Sve vrste prirubnica, osim slobodnih, imaju ojačanu površinu.

Posebne prirubnice
Uz izuzetak gore spomenutih prirubnica, postoji niz posebnih prirubnica, kao što su:

  • prirubnica dijafragme
  • dugačke zavarene prirubnice ovratnika
  • ekspanziona prirubnica
  • prirubnica adaptera
  • prstenasti utikač (dio prirubničke veze)
  • disk čepovi i međuprstenovi (dio prirubničke veze)
Materijali za prirubnice
Najčešći materijali koji se koriste za prirubnice su ugljični čelik, nehrđajući čelik, lijevano željezo, aluminij, mesing, bronca, plastika itd. Osim toga, prirubnice, poput spojnica i cijevi za posebne primjene, ponekad su iznutra obložene slojem materijala potpuno drugačije kvalitete od same prirubnice. Ovo su obložene prirubnice. Materijal prirubnica najčešće se postavlja pri izboru cijevi. U pravilu, prirubnica je izrađena od istog materijala kao i same cijevi.

Primjer zavarene prirubnice s prstenom od 6" - 150#-S40
Svaka ASME B16.5 prirubnica ima nekoliko standardnih veličina. Ako dizajner u Japanu, ili graditelj projekta u Kanadi, ili instalater cjevovoda u Australiji, govori o 6"-150#-S40 prirubnici za zavarivanje koja je u skladu s ASME B16.5, oni se odnose na prirubnicu prikazanu u nastavku.

U slučaju narudžbe prirubnice, dobavljač želi znati kvalitetu materijala. Na primjer, ASTM A105 je utisnuta prirubnica od ugljičnog čelika, dok je A182 utisnuta prirubnica od legiranog čelika. Stoga, propisom, oba standarda moraju biti navedena za dobavljača: Weld Flange 6"-150#-S40-ASME B16.5/ASTM A105.

KLASA TLAKA

Klasa tlaka ili ocjena za prirubnice bit će u funtama. Za označavanje klase tlaka koriste se različiti nazivi. Na primjer: 150 lb ili 150 lbs ili 150# ili klasa 150, znači isto.
Kovane čelične prirubnice imaju 7 glavnih klasifikacija:
150 lbs - 300 lbs - 400 lbs - 600 lbs - 900 lbs - 1500 lbs - 2500 lbs

Koncept klasifikacije prirubnica je jasan i očit. 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 čimbenika koji mogu utjecati na ograničenje tlaka prirubnice.

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

Dodatni čimbenici su da prirubnice mogu biti izrađene od različitih materijala kao što su legirani čelik, lijevano i nodularno željezo, itd. Svaki materijal ima različite klase tlaka.

PARAMETAR "TLAK-TEMPERATURA"
Tlačno-temperaturna klasa definira radni, najveći dopušteni pretlak u barima pri temperaturi u stupnjevima Celzijusa. Za srednje temperature dopuštena je linearna interpolacija. Interpolacija između notnih klasa nije dopuštena.

Temperaturno-tlačne klasifikacije
Klasa temperature i tlaka primjenjiva je na prirubničke spojeve koji su u skladu s ograničenjima za vijčane spojeve i brtve koje su izrađene u skladu s dobrom praksom za sklapanje i poravnavanje. Upotreba ovih klasa za prirubničke spojeve koji ne zadovoljavaju ova ograničenja odgovornost je korisnika.

Temperatura prikazana za odgovarajuću klasu tlaka je temperatura unutarnjeg 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 tekućine koja teče, sva odgovornost leži na kupcu. Za bilo koju temperaturu ispod -29°C, ocjena ne smije biti viša nego kada se koristi na -29°C.

Kao primjer, ispod ćete pronaći dvije tablice sa grupama materijala u skladu sa ASTM i dvije druge tablice sa temperaturno-tlačnom klasom za ove materijale u skladu sa ASME B16.5.

Materijali ASTM grupa 2-1.1
Nazivna oznaka
Žigosanje
Lijevanje
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
- -
OPASKE:
  • (1) Kada je dulje vrijeme izložen temperaturama iznad 425°C, karbidna faza čelika može se pretvoriti u grafit. Dopušteno, ali ne preporučljivo za dulju upotrebu iznad 425°C.
  • (2) Ne koristiti iznad 455°C
  • (3) Ne koristiti iznad 260°C
  • (4) Ne koristiti iznad 370°C
Temperaturno-tlačna klasa za materijale ASTM grupe 2-1.1
Radni tlak prema klasi
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
Temperaturno-tlačna klasa za ASTM grupu 2-2.3 materijala
Radni tlak prema klasi
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

POVRŠINA PRIRUBNICE

Oblik i dizajn površine prirubnice odredit će gdje će se nalaziti brtveni prsten ili brtva.

Najčešće korištene vrste:

  • uzdignuta površina (RF)
  • ravna površina (FF)
  • utor za o-prsten (RTJ)
  • s muškim i ženskim navojem (M&F)
  • pero i utor (T&G)
SVOJSTVA (RF-uzdignuto lice)

Uzdignuto lice, najprimjenjivija vrsta prirubnice, lako se prepoznaje. Ova se vrsta naziva tako jer površina brtve strši iznad površine vijčanog spoja.

Promjer i visina definirani su u skladu s ASME B16.5 korištenjem tlačne klase i promjera. U klasi tlaka do 300 Lbs visina je oko 1,6 mm, a u klasi tlaka od 400 do 2500 Lbs visina je oko 6,4 mm. Tlačna klasa prirubnice određuje visinu podignute površine. Svrha (RF) prirubnice je koncentrirati 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 iznimkom prirubnice s preklopnim spojem, ovo se mora razumjeti i zapamtiti kako slijedi:

U klasama tlaka 150 i 300 lbs, visina izbočine 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 prednju stranu (vidi sliku 1 dolje)

U klasama tlaka 400, 600, 900, 1500 i 2500 lbs, visina izbočine je 1/4 inča (6,4 mm). U ovim klasama, mnogi dobavljači navode H i B dimenzije, ne uključujući visinu izbočine (vidi sliku 2 gore)

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

RAVNA POVRŠINA (FF - Flat Face)
Za prirubnicu s ravnom površinom (punom površinom), brtva je u istoj ravnini kao i vijčani spoj. Najčešće se ravne prirubnice koriste tamo gdje je spojna prirubnica ili fiting izliven.

Prirubnica s ravnom stranom nikada se ne povezuje s uzdignutom prirubnicom. Prema ASME B31.1, kod spajanja ravnih prirubnica od lijevanog željeza na prirubnice od ugljičnog čelika, mora se ukloniti izbočina na čeličnoj prirubnici i cijela površina mora biti zabrtvljena brtvom. To se radi kako bi se spriječilo pucanje tanke, lomljive prirubnice od lijevanog željeza zbog izbočenja čelične prirubnice.

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

RTJ prirubnica može imati rub s prstenastim utorom napravljenim u njemu. Ova izbočina ne služi kao pečat bilo koje vrste. Za RTJ prirubnice koje su zabrtvljene O-prstenovima, uzdignute površine spojenih i zategnutih prirubnica mogu doći u dodir jedna s drugom. U tom slučaju komprimirana brtva više neće podnositi dodatna opterećenja, zatezanje vijaka, vibracije i pomicanje više neće zgnječiti brtvu i smanjiti silu zatezanja.
Metalni o-prstenovi prikladni su za korištenje pri visokim temperaturama i pritiscima. Izrađeni su s pravim izborom materijala i profila i uvijek se koriste u odgovarajućim prirubnicama, osiguravajući dobro i pouzdano brtvljenje.

O-prstenovi su dizajnirani tako da se brtvljenje postiže "vodećom linijom kontakta" ili klinovima između prirubnice i brtve. Primjenom pritiska na brtvu kroz vijak, mekši metal brtve prodire u finu strukturu tvrđeg materijala prirubnice i stvara vrlo čvrsto i učinkovito brtvljenje.

Najčešće korišteni prstenovi:

Tip R-ovalni prema ASME B16.20
Prikladno za ASME B16.5 prirubnice klase tlaka 150 do 2500.

Tip R-Oktagonalni prema ASME 16.20
Poboljšan dizajn u odnosu na originalni R-Oval. Međutim, mogu se koristiti samo za ravne prirubnice s utorom. Prikladno za ASME B16.5 prirubnice klase tlaka 15 do 2500.

PRIRUBNICE S BRTVOM I POVRŠINSKIM VRSTOM LUG-POSUDA ​​(LMF - Veliko muško lice; LFF - Veliko žensko lice)


Prirubnice ove vrste moraju odgovarati. Jedna površina prirubnice ima područje koje se proteže izvan normalnih granica površine prirubnice ( tata). Druga prirubnica ili protuprirubnica ima odgovarajuće udubljenje ( Majka) napravljen u njegovoj površini.

Polu-labavo polaganje

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

PRIRUBNICA SA BRTVENOM POVRŠINOM
(Protruzija - lice s jezikom - TF; udubljenje - lice s brazdama - GF)


Prirubnice ove vrste također moraju odgovarati. Jedna prirubnica ima na površini te prirubnice prsten s izbočinom (trnom), dok je na površini prirubnice strojno izrađen utor. Takve se površine obično nalaze na poklopcima pumpi i ventila.

Fiksna brtva

  • 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 spoj se mora odvojeno odvojiti
Osnovne prirubne površine kao što su: RTJ, T&G i F&M nikada se ne spajaju.

RAVNA POVRŠINA I ŽLJEB


Fiksna brtva

  • Jedna površina je ravna, druga je urezana
  • Za primjene gdje je potrebna precizna kontrola kompresije brtve
  • Preporučuju se samo elastične brtve - spiralne, šuplje prstenaste, pritisne brtve i brtve s metalnim plaštem

ZAVRŠNA OBRADA POVRŠINE PRIRUBNICE
ASME B16.5 zahtijeva da površina prirubnice (uzdignuta površina i ravna površina) ima određenu hrapavost tako da ova površina, kada je poravnata s brtvom, osigurava dobro brtvljenje.

Završno žljebljenje, bilo koncentrično ili spiralno, zahtijeva 30 do 55 utora po inču, što rezultira hrapavošću između 125 i 500 mikro inča. To će proizvođačima prirubnica omogućiti obradu bilo koje klase metalne brtve prirubnice.

Za cjevovode koji transportiraju tvari skupine A i B tehnoloških objekata kategorije eksplozije I nije dopušteno koristiti prirubničke spojeve s glatkom brtvenom površinom, osim u slučajevima korištenja spiralnih brtvila.

NAJKORIŠTENIJE POVRŠINE

Gruba obrada

Najčešće se koristi u strojnoj obradi bilo koje prirubnice jer je prikladan za gotovo sve uobičajene radne uvjete. Kada se stisne, meka površina brtve zahvatit će strojno obrađenu površinu kako bi se stvorila brtva, a između povezanih dijelova postoji visoka razina trenja. Završna obrada ovih prirubnica vrši se rezačem radijusa 1,6 mm pri brzini posmaka od 0,88 mm po okretaju za 12". Za 14" i veće, obrada se vrši rezačem radijusa 3,2 mm pri brzini posmaka od 1,2 mm po okretaju.

Spiralni zarez
To može biti kontinuirani ili fonografski spiralni utor, ali razlikuje se od grube obrade po tome što se utor dobiva upotrebom rezača od 90 stupnjeva koji stvara V-profil s kutom utora od 45°.

Koncentrični usjek.
Kao što naziv sugerira, obrada se sastoji od koncentričnih utora. Koristi se rezač od 90° i prstenovi se ravnomjerno raspoređuju po cijeloj površini.

Glatka površina.
Takva obrada vizualno ne ostavlja tragove alata. Takve se površine obično koriste za brtve s metalnom površinom kao što su dvostruki omotač, ravni čelik ili valoviti metal. Glatka površina pomaže stvoriti pečat i ovisi o ravnosti suprotne površine. To se obično postiže kontaktnom površinom brtve koju oblikuje kontinuirani (ponekad nazvan fonografski) spiralni utor napravljen s rezačem polumjera 0,8 mm, pri brzini dodavanja od 0,3 mm po okretaju, dubine 0,05 mm. To će rezultirati hrapavošću između Ra 3,2 i 6,3 mikrometara (125-250 mikro inča)

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

Brtva je komprimirana ploča ili prsten koji se koristi za stvaranje vodonepropusne veze između dvije površine. Brtve se proizvode da izdrže ekstremne temperature i pritiske i dostupne su u metalnim, polumetalnim i nemetalnim materijalima.
Na primjer, princip brtvljenja može biti sabijanje brtve između dvije prirubnice. Brtva ispunjava mikroskopske prostore i površinske nepravilnosti prirubnica, a zatim stvara brtvu koja sprječava istjecanje tekućina i plinova. Potrebna je pravilna i pažljiva ugradnja brtve kako bi se spriječilo curenje u prirubničkom spoju.

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

VIJCI
Vijci su potrebni za spajanje dvije prirubnice jedna s drugom. Broj će biti određen brojem rupa u prirubnici, a promjer i duljina vijaka ovisit će o vrsti prirubnice i njezinoj tlačnoj klasi. Najčešće korišteni vijci u naftnoj i kemijskoj industriji za ASME B16.5 prirubnice su svornjaci. Svornjak se sastoji od navojne šipke i dvije matice. Druga dostupna vrsta vijaka je obični šesterokutni vijak s jednom maticom.

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

ZAKRETNI MOMENT

Za postizanje čvrste prirubničke veze, brtva mora biti pravilno postavljena, vijci moraju imati ispravan moment zatezanja, a ukupno naprezanje pri stezanju mora biti ravnomjerno raspoređeno po cijeloj prirubnici.

Potrebno istezanje se provodi zbog zateznog momenta (primjenom prednaprezanja na pričvršćivač okretanjem njegove matice).

Ispravan moment zatezanja vijka omogućuje najbolje korištenje njegovih elastičnih svojstava. Da bi dobro obavio svoj posao, vijak se mora ponašati kao opruga. Tijekom rada, proces zatezanja postavlja aksijalno, predopterećenje na vijak. Naravno, ta vlačna sila jednaka je suprotnim tlačnim silama koje se primjenjuju na komponente sklopa. Može se nazvati sila zatezanja ili sila zatezanja.

MOMENT KLJUČ
Moment ključ je generički naziv za ručni alat koji se koristi za primjenu preciznog momenta na spoj, bilo da je to vijak ili matica. To operateru omogućuje mjerenje rotacijske sile (momenta) primijenjene 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 rukom
  • pneumatski ključ
  • hidraulički momentni ključ
  • ručni momentni ključ s klackalicom ili zupčanikom
  • hidraulički zatezač vijaka
GUBITAK MOMENTA
Gubitak zakretnog momenta svojstven je svakom vijčanom spoju. Kombinirani učinak otpuštanja vijaka (oko 10% tijekom prva 24 sata nakon ugradnje), puzanja brtve, vibracija u sustavu, toplinskog širenja i elastične interakcije tijekom zatezanja vijaka doprinosi gubitku zakretnog momenta. Kada gubitak zakretnog momenta dosegne kritičnu točku, unutarnji tlak premašuje silu kompresije koja drži brtvu na mjestu, u kojem slučaju može doći do curenja ili ispuhivanja.

Ključ za smanjenje ovih učinaka je pravilno postavljanje brtve. Prilikom ugradnje brtve potrebno je spojiti prirubnice i glatko i paralelno, s najmanjim momentom zatezanja, zategnuti 4 vijka, slijedeći pravilan redoslijed zatezanja. To će smanjiti operativne troškove i poboljšati sigurnost.

Ispravna debljina brtve također je važna. Što je brtva deblja, to je njeno puzanje veće, 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 brtvi i stoga višim unutarnjim tlakovima.

PODMAZIVANJE SMANJUJE TRENJE
Podmazivanje smanjuje trenje tijekom zatezanja, smanjuje odvajanje vijaka tijekom ugradnje i produljuje vijek trajanja. Promjena koeficijenta trenja utječe na količinu predopterećenja koja se postiže pri danom momentu zatezanja. Veći koeficijent trenja rezultira manjim pretvaranjem zakretnog momenta u predopterećenje. Vrijednost koeficijenta trenja koju daje proizvođač maziva mora biti poznata kako bi se točno postavila potrebna vrijednost momenta.

Mast ili sredstva protiv zapinjanja moraju se nanijeti i na površinu matice ležaja i na muški navoj.

REDOSLIJED ZATEZANJA
Prvo prođite, lagano zategnite prvi vijak, zatim sljedeći nasuprot njemu, zatim četvrtinu kruga (ili 90 stupnjeva) da zategnete treći vijak i, nasuprot njega, četvrti. Nastavite ovim redoslijedom dok se svi vijci ne zategnu. Kada pritežete prirubnice s četiri vijka, koristite križni uzorak.

PRIPREMA PRIČVRŠĆIVANJA PRIRUBNICE
Kako bi se postigla nepropusnost prirubničkih spojeva, potrebno je da su sve komponente točne.

Prije pokretanja postupka povezivanja potrebno je poduzeti sljedeće korake kako biste izbjegli probleme u budućnosti:

  • Očistite površine prirubnice i provjerite ima li ogrebotina, površine moraju biti čiste i bez ikakvih oštećenja (izbočina, udubljenja, udubljenja itd.)
  • Provjerite ima li na svim vijcima i maticama oštećenja ili korozije. Po potrebi zamijenite ili popravite vijke ili matice
  • Uklonite neravnine sa svih navoja
  • Podmažite navoje vijaka ili klinova i površine matica uz prirubnicu ili podlošku. U većini slučajeva preporučuju se otvrdnute podloške.
  • Ugradite novu brtvu i provjerite je li centrirana. NEMOJTE KORISTITI STARU BRTVU ili koristiti više brtvila.
  • Provjerite poravnanje prirubnice prema standardu procesnih cijevi ASME B31.3
  • Podesite položaj matica kako biste bili sigurni da su 2-3 navoja iznad vrha navoja.
Bez obzira na to koja se metoda zatezanja koristi, prvo se moraju izvršiti sve provjere i pripreme.