Способы присоединения арматуры к трубопроводу

Присоединения арматуры к трубопроводу (рис. 13.2) бывают разъемными (фланцевое, муфтовое, цапковое) и неразъемными (сварное и паяное). Наиболее распространено фланцевое присоединение. Преимущества фланцевого присоединения арматуры — возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, хорошая герметизация стыков и удобство их подтяжки, большая прочность и применимость для очень широкого диапазона давле­нии и проходов. Недостатки фланцевого соединения — возможность ослаб­ления затяжки и потери герметичности со временем (особенно в условиях вибрации), повышенная трудоемкость сборки и разборки, большие габарит­ные размеры и масса. Эти недостатки фланцев особенно сказываются на трубопроводах больших диаметров, рассчитанных на средние и высокие давления.

При сборке такого соединения затягивают специальным инструментом десятки шпилек большого диаметра. Для затяжки таких фланцевых соединений часто требуется бригада слесарей. С увеличением условного давления и проходного сечения фланцев увеличивается масса как самой арматуры, так и всего трубопровода (с учетом ответных фланцев) и повышается расход ме­тала. В связи с указанными недостатками фланцевых соединений, а также увеличением диаметров трубопроводов и их рабочих давлений, все большее распространение получает арматура с патрубками под приварку. Такой арматурой в частности, оснащают магистральные газо- и нефтепроводы.

Преимущества присоединения арматуры к трубопроводу сваркой велики, что, прежде всего полная и надежная герметичность соединения, что особенно важно для трубопроводов, транспортирующих взрывоопасные, токсичные и радиоактивные вещества. Кроме того, сварное соединение не требует никакого ухода и подтяжки, что очень важно для магистральных трубопроводов, где желателен минимум обслуживания. Сварное соединение дает большую эконо­мию металла и снижает массу арматуры и трубопровода. Особенно эффек­тивно применение арматуры с концами под приварку на таких трубопрово­дах, где сам трубопровод монтируется целиком при помощи сварки.

Недостатком сварных соединений является повышенная сложность демон­тажа и замены арматуры, так как для этого ее приходится вырезать из трубопровода.

Для мелкой арматуры, особенно чугунной, наиболее часто применяют муф­товое присоединение. При этом концы арматуры имеют вид муфт с внутрен­ней резьбой. Поскольку для мелкой арматуры фланцы имеют относительно большую массу (часто одного порядка с массой арматуры без фланцев), то применение фланцев в таких условиях ведет к неоправданному увеличению расхода металла. Кроме того, затяжка болтов у фланцевых соединений не­большого диаметра более трудоемка, чем затяжка муфтового соединения, и требует применения специальных тарированных ключей.

Рис. 13.2. Основные типы присоединения арматуры к трубопро­воду:

а — фланцевое (фланцы литые с соединительным выступом и плоской прокладкой); б — фланцевое (фланцы стальные привар­ные встык с уплотнением типа выступ — впадина с плоской про­кладкой); в — фланцевое (фланцы литые с уплотнением типа шип — паз с плоской прокладкой); г — фланцевое (фланцы стальные плоские приварные с плоской прокладкой); д — флан­цевое (фланцы стальные литые с линзовой прокладкой); е — фланцевое (фланцы стальные литые с прокладкой овального сечения); ж — муфтовое; з – цапковое.

Муфтовое соединение используют обычно в литой арматуре, ибо литьем проще всего получить наружную конфигурацию муфты (шестигранник под ключ). В связи с этим основная область применения муфтовых соедине­ний - арматура низких и средних давлений. Для мелкой арматуры высо­ких давлений, которую обычно изготовляют из поковок или проката, чаще всего применяют цапковое соединение с наружной резьбой под накидную гайку.

Фланцевые соединения трубопроводов и арматуры, рассчитанные на услов­ное давление 1-200 кгс/см², стандартизованы. При этом стандартизуют типы фланцев (ГОСТ 1233-67), их присоединительные размеры (ГОСТ 1234-67), конструкции, исполнительные размеры и технические требования. В особых, технически обоснованных случаях (при ударной или повышенной нагрузке, кратковременности срока службы, специфических свойствах сре­ды - токсичности, взрывоопасности, химической агрессивности и др.) стан­дартом разрешается изготовление фланцев по отраслевым нормалям или чер­тежам, отступающим от ГОСТ, но с обязательным выполнением присоеди­нительных размеров по ГОСТ 1234-67.

Фланцы, как правило, выполняют круглыми. Исключение составляют только чугунные фланцы, стягиваемые четырьмя болтами, рассчитываемые на давление р_у не выше 40 кгс/см². Их допускается выполнять квадратными.

Стандартные фланцы арматуры разделяют на несколько типов по кон­струкции прокладочного соединения. Простейший из них - с гладкой лице­вой поверхностью (с соединительным выступом или без него), незащищенно­го типа, без выточки под прокладку. Эти фланцы наиболее просты для мон­тажа и демонтажа арматуры и для замены прокладок, однако герметичность создаваемого ими соединения наименее надежна.

Фланцы, рассчитанные на высокие давления (от 40 до 200 кгс/см²) при­меняют с зубчатыми стальными прокладками, на низкие - с мягкими или имеющими мягкую сердцевину прокладками. Для защиты мягких прокладок от выбивания давлением рабочей среды в арматуре применяют фланцы с впа­диной под прокладку. Ответные фланцы при этом выполняют с выступом, так что снаружи прокладки фланцы образуют защищающий ее замок. Такие фланцы применяют с мягкими прокладками или металлическими, имеющими мягкую сердцевину. Третий тип фланцев арматуры, рассчитанный на такие же прокладки, что и предыдущий, - фланцы с пазом под прокладку. Ответ­ные фланцы имеют шип. Таким образом, прокладка защищена замком флан­цев как снаружи, так и изнутри, что повышает надежность соединения. Однако монтаж, демонтаж арматуры и замена прокладок здесь несколько затруднены по сравнению с фланцами первого типа.

Для высоких давлений, начиная с р_у = 64 кгс/см², во фланцах применяют уплотнения еще двух стандартных типов - под линзовую прокладку и под прокладку овального сечения. Эти уплотнения более экономичны и надежны при высоких давлениях, чем обычные плоские прокладки. В таких фланцевых соединениях прокладки касаются уплотнительных поверхностей фланцев тео­ретически по линии, а практически по весьма узкому кольцу. Это позволяет при равных габаритных размерах фланцев и усилиях затяжки создавать большие удельные давления на уплотнении. Таким образом, становит­ся возможным применение массивных стальных прокладок высокой прочно­сти и долговечности в место обычных мягких.