Края сосудов высокого давления

Он представляет

Сосуды высокого давления являются одними из важнейших элементов промышленного оборудования в нефтегазовой, нефтехимической, энергетической и перерабатывающей промышленности. Эти резервуары предназначены для хранения и транспортировки жидкостей под давлением, превышающим атмосферное. Поскольку безопасность и герметичность в этих системах играют ключевую роль в качестве основного крепежного элемента при проектировании и изготовлении сосудов высокого давления. Помимо соединения различных компонентов резервуара, фланцы облегчают разборку, осмотр, ремонт и техническое обслуживание. Правильный выбор фланцев — их типа, материала, размера и технических характеристик — имеет решающее значение для обеспечения долговечности и безопасности резервуара.

Определение губ и их функция в сосудах под давлением

Фланец — это круглый элемент, который крепится болтами к другому фланцу с одной стороны, обычно с прокладкой между ними. В системах давления фланцы используются для создания разъемных соединений между резервуарами, патрубками, крышками, клапанами и трубами
. Основное назначение фланцев в этих системах:

Он образует прочное, водонепроницаемое соединение, способное выдерживать давление и температуру.
Быстрый процесс включения/выключения для осмотра или обслуживания.
Поглощение термических и механических напряжений между различными компонентами
Помощь в сборке и разборке тяжелого оборудования

Типы манжет, используемых в сосудах под давлением

Фланцы сосудов высокого давления обычно классифицируются на несколько категорий в зависимости от типа соединения, конструктивной формы и уплотнительной поверхности:

1. Приварная горловина

Наиболее часто используемый фланец в сосудах высокого давления. Этот фланец имеет коническую шейку, которая постепенно переносит нагрузку от давления на стенку трубы или корпус. Между фланцем и трубой используется сварной шов с полным проваром для максимальной прочности и изоляции.
Преимущества: Высокая стойкость к давлению и температуре, а также высокая точность центрирования.
Применение: Штуцеры высокого давления, а также основные входные и выходные отверстия сосудов высокого давления.

2. Пустая доска

Глухие кромки используются   для герметизации отверстий патрубков или торцов резервуаров. В конструкциях сосудов высокого давления они обычно используются в местах, требующих периодических внутренних осмотров.
Преимущества:   Полная внутренняя герметизация резервуара.
Применение:   Крышки патрубков или смотровых отверстий.

3. Скользящая губа

Фланец, через который проходит труба, соединённый двумя сварными швами: внутренним и внешним. Несмотря на простоту установки, он обычно не используется в условиях высокого давления.
Преимущества: Быстрый и экономичный монтаж.
Область применения: Системы низкого давления или резервуары среднего давления.

4. Фланец под приварку враструб

Этот метод соединения предполагает вставку трубы во фланец до дна отверстия, а затем приваривание её к внешнему фланцу. Подходит для труб малого диаметра высокого давления.
Применяется в точных измерительных патрубках и отводах.

5. Резьбовой выступ

Имеет внутреннюю резьбу, позволяющую соединять его с трубами без сварки. Однако его применение в сосудах под давлением ограничено из-за риска утечки при высоком давлении.
Применение: временные соединения или испытательные секции.

Окончательный тип лица губ

Поверхность контакта между двумя краями, на которую устанавливается прокладка, называется контактной поверхностью. Тип контактной поверхности имеет решающее значение для герметичности.

Уровень (FF): Уровень, подходящий для сред с низким давлением.
Выпуклая поверхность (ВП): имеет центральную выпуклую поверхность, которая обеспечивает равномерное распределение давления в суставе.
RTJ (кольцевое соединение): кольцевая канавка для металлических соединений; подходит для сред с чрезвычайно высоким давлением и температурой.
Тип соединения «шип-паз»: благодаря соединению «шип-паз» достигается более точное уплотнение.

Торцевые прокладки RTJ широко используются в сосудах высокого давления, поскольку под давлением металлическая прокладка плотно вдавливается в канавку, образуя надежное уплотнение.

Стандарты проектирования кромок для сосудов под давлением

Конструкция фланцев должна соответствовать международным стандартам для обеспечения безопасности, взаимозаменяемости и долговечности. К общим стандартам относятся:

ASME Том 8, Часть 1: Проектирование и строительство сосудов под давлением
ASME B16.5: Применяется к стальным дискам с максимальным размером 24 дюйма.
ASME B16.47: Применяется к кромкам длиной более 24 дюймов.
MSS SP-44: Фланец переходной трубы
EN 1092-1: Европейский стандарт для кромки.
API 6A: Применимо к оборудованию для нефтяных и газовых скважин сверхвысокого давления

При проектировании резервуара в соответствии с этими параметрами определяются тип обода, толщина, размер, количество болтов, расчетное давление и рабочая температура.

Материалы, используемые при изготовлении фланцев высокого давления

Выбор материалов для фланцев сосудов высокого давления зависит от рабочего давления, температуры, типа рабочей среды и её коррозионной стойкости . Наиболее часто используемые материалы включают:

Углеродистая сталь (А105): общего назначения
Нержавеющая сталь (304/316): подходит для агрессивных и санитарных жидкостей.
Легированная сталь (Ф11, Ф22): используется в условиях высоких температур.
Двойная сталь и супердвойная сталь: обладают превосходной стойкостью к хлоридной коррозии.
Никель-титановые сплавы: подходят для специальных химических применений или экстремально высоких температур.

Выбор неправильного материала может привести к трещинам, протечкам или даже выходу из строя всей системы , что делает этот шаг особенно важным.

Обработка кромок при производстве сосудов под давлением

Процесс производства фланцев должен быть предельно точным, чтобы гарантировать соответствие допусков размеров и шероховатости поверхности стандартам. Ключевые производственные процессы включают:

Шлифовка уплотнительной поверхности: для получения подходящей шероховатости (обычно 3,2–6,3 мкм Ra).
Снятие фаски на горлышке и внутренней поверхности: для более точной сварки.
Точное сверление и нарезание резьбы: используется для установки болтов и гаек в соответствии со стандартными шаблонами.
Шлифовка: обеспечьте правильное выравнивание и предотвратите утечки.
Контроль качества размеров и внешнего вида: с использованием штангенциркулей, микрометров и неразрушающего контроля.

Как присоединить кромку к масляному баку

В сосудах высокого давления ободок обычно соединяется с корпусом сосуда следующим образом:

Сварка с полным проплавлением: согласно требованиям ASME, это самый надежный метод соединения.
Сварные швы: подходят для соединений низкого давления или некритических соединений.
Резьбовое соединение: Применимо только к устройствам и линиям низкого давления.

Сварные швы фланцев должны быть проверены и сертифицированы сертифицированным инспектором по сварке. Кроме того, для обеспечения качества сварных швов проводятся неразрушающие испытания, такие как рентгенография (РТ) или контроль на проникновение (КТ) .

Подтяжка губ и расчет дизайна

При проектировании фланцев сосудов высокого давления учитываются три основных вида давления:

Периферическое натяжение
Растяжение уздечки губы
Напряжение, возникающее под действием силы винтов и внутреннего давления

Расчетные уравнения определены в разделе 8 Приложения 2 стандарта ASME или в ASME B16.5 . Эти расчеты определяют толщину фланца, диаметр болта и жесткость прокладки для обеспечения герметичности соединения при расчетных рабочих давлениях.

Выберите правильную прокладку.

Прокладки или уплотнительные кольца размещаются между двумя кромками для обеспечения герметичности. В сосудах высокого давления тип прокладки зависит от давления, температуры и типа жидкости. Наиболее распространённые прокладки:

Винтовые прокладки: изготовлены из нержавеющей стали и графита; устойчивы к высокому давлению.
Металлизированные наполнители: с металлическим наружным покрытием и гибким сердечником; подходят для поверхностей RTJ.
Наполнители из ПТФЭ: устойчивы к агрессивным химическим веществам
Прокладки Kammprofile: сочетание металла и графита, обеспечивающее превосходные герметизирующие свойства.

Использование стандартных прокладок и их правильная установка являются одним из наиболее эффективных факторов предотвращения утечек в сосудах под давлением.

Контроль качества и тестирование губ

После изготовления и сборки кромки необходимо провести следующие испытания, чтобы убедиться в ее правильном функционировании:

Испытание гидростатическим давлением: проверка на наличие утечек под расчетным давлением.
Испытание на утечку воздуха или газа (испытание под давлением): проверка на наличие утечек при низком давлении.
Испытание на проникновение (PT): обнаружение поверхностных трещин
Магнитный контроль (ЭМ): применим к ферромагнитным материалам
Испытание шероховатости поверхности

Все эти испытания должны проводиться в соответствии со стандартами ASME, раздел 8, и с использованием калиброванного оборудования.

Меры предосторожности при использовании фланцев сосудов высокого давления

Избегайте приложения чрезмерного крутящего момента при затяжке болтов.
Прокладка должна быть установлена концентрично краевой поверхности.
Винты следует затягивать симметрично, поэтапно.
Избегайте ударов молотком непосредственно по краю или винтам.
После испытания под давлением необходимо убедиться в отсутствии протечек, трещин и деформаций кромки.

Техническое обслуживание и ремонт губ в процессе эксплуатации

В течение срока службы резервуара его края могут быть повреждены из-за коррозии, износа или термического воздействия . Процедуры технического обслуживания включают в себя следующее:

Регулярно очищайте и осматривайте уплотнительные поверхности.
Прокладку необходимо заменять каждый раз при открытии и закрытии обода.
Ультразвуковое измерение толщины (УЗИ)
Антикоррозийное покрытие наружной поверхности
Для смазки винтов используйте высокотемпературную смазку.

В заключение

Фланцы сосудов высокого давления играют ключевую роль в обеспечении безопасности, герметизации и технического обслуживания . Правильный тип фланца, подходящие материалы, соответствие стандартам ASME, точность эксплуатации и непрерывный контроль качества являются важнейшими факторами при проектировании и производстве этого оборудования. В конечном счёте, чем выше точность проектирования и изготовления фланца, тем выше производительность и срок службы сосуда высокого давления, а также ниже риск утечки или выхода из строя.