Co to są połączenia kołnierzowe? Rodzaje połączeń kołnierzowych. Połączenia kołnierzowe w przemyśle

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-09 14:14

Połączenia kołnierzowe są często używane w przemyśle. Muszą zapewniać szczelność i wytrzymałość montowanych konstrukcji. Rola wysokiej jakości połączenia jest ważna, ponieważ niestabilne połączenie może prowadzić do dużych strat i zagrażać personelowi konserwacyjnemu. Głównym elementem łączącym jest kołnierz. Ta część jest metalowym krążkiem i zapewnia mocne i szczelne odłączalne połączenie. Kołnierz znalazł swoje zastosowanie w branży transportu rurociągowego, użyteczności publicznej. Dzięki zastosowaniu do jego produkcji różnych materiałów staje się niemal uniwersalnym elementem konstrukcji rurociągów.

Rodzaje kołnierzy

Dla rurociągów technologicznych opracowano wiele projektów tej części. Wszystkie połączenia kołnierzowe składają się z następujących elementów - kołnierzy, uszczelek, łączników. Głównym zadaniem przypisanym do tego węzła jest łączenie części rurociągu lub łączenie z ruramidodatkowe wyposażenie. Kołnierze dzielą się na typy w zależności od różnych parametrów. Z założenia są one podzielone na:

• całość;
• za darmo.

Różnica polega na tym, że jednoczęściowe kołnierze wraz z korpusem podlegają odpowiednio tym samym obciążeniom. Wykonuje się je razem z kształtkami w procesie odlewania lub tłoczenia, a osiowanie można wykonać również przez spawanie. Jeśli chodzi o wolne, są to krążki przymocowane do przyspawanego kołnierza lub kołnierzowej krawędzi rury. Oba typy mają zarówno wady, jak i zalety. Luźne kołnierze są łatwe w montażu, ich konstrukcja ułatwia wyrównanie otworów pod kołki. Wadą jest mniejsza wytrzymałość i sztywność niż w przypadku kołnierzy pełnych.

Oddzielenie kołnierzy według celu:

• Do armatury i rurociągów. Połączenia kołnierzowe rurociągów tego typu znajdują zastosowanie we wszystkich rodzajach i odgałęzieniach rurociągów, transportu i mieszkalnictwa oraz usług komunalnych.
• W przypadku zbiorników i aparatów takie połączenia są wykorzystywane do destylacji oleju, urządzeń do systemów zaopatrzenia w ciepło, a także zbiorników do rezerwacji.

Standardy

Wszystkie kołnierze są podzielone na kilka typów w zależności od GOST i wykonania:

1. Kołnierze odlewane są wykonane jako jedna jednostka z korpusem. Mogą być odlewane ze stali lub żeliwa.
2. Stalowe kołnierze nakręcane na szyję. Ten typ ma dość ograniczone zastosowanie i jest używany główniedo rurociągów niskociśnieniowych.
3. Kołnierze kołnierzowe. Są produktem wykonanym ze stali, którą uzyskuje się metodą zgrzewania doczołowego. Kołnierze kołnierzowe służą do łączenia rurociągów wysokiego i średniego ciśnienia. Ten typ ma tę zaletę, że jest łatwy w instalacji i ekonomiczny. W porównaniu do kołnierzy spawanych płasko, które rozważymy w następnym akapicie, zmniejszają pracochłonność produkcji średnio o 20%, a ilość prac spawalniczych o połowę.
4. Płaskie spawane kołnierze. Wykonane są ze stali i takie połączenia kołnierzowe stosuje się do rurociągów technologicznych.
5. Luźne kołnierze. Gatunek ten ma swoje własne cechy i dzieli się na trzy podgatunki:

• z kołnierzem są używane do rurociągów w środowisku agresywnym, przed którym kołnierz chroni sam kołnierz;
• na rurze z kołnierzem;
• na spawanym pierścieniu są używane do rurociągów wykonanych z metali nieżelaznych - miedzi i jej stopów, aluminium i stali nierdzewnej;

Opcje wyboru połączenia

1. Kształt połączenia kołnierzowego. Kołnierze mogą być: okrągłe, owalne lub prostokątne.
2. Przepustka warunkowa. Jego wielkość odpowiada wewnętrznej części kołnierza, przez którą będzie przepływać medium.
3. Projektowanie. Ten parametr reguluje połączenia kołnierzowe, GOST 12815-80 obejmuje 9 różnych kategorii wydajności.
4. Ciśnienie. Połączenia mogą wytrzymać maksymalne ciśnienie nominalne, to zależyna projekt i wymiary geometryczne kołnierza. Ten parametr jest również przewidziany w głównym dokumencie regulacyjnym.
5. Materiał. Do produkcji żeliwa, węgla, stopów, stali nierdzewnej. Materiał dobierany jest w zależności od użytego medium aplikacyjnego. Można również stosować metale o wysokiej wartości.

Łącznik elektroizolacyjny

Izolujące połączenie kołnierzowe różni się od innych typów i ma za zadanie zapobiegać przepływowi prądu elektrycznego, a także chronić przed korozją elektrochemiczną. Większość rurociągów układa się pod ziemią, gdzie mogą wystąpić prądy błądzące. Generalnie nie stanowią zagrożenia dla całego rurociągu na wlocie, ale są bardzo niebezpieczne w punkcie wyjścia. Takie uderzenie może doprowadzić do zniszczenia metalu, powstania pęknięć i wycieku transportowanej cieczy lub gazu, izolujące połączenie kołnierzowe zapewnia niezbędne bezpieczeństwo. Składa się z kołnierzy, specjalnych uszczelek izolowanych, tulei i łączników. Takie połączenie jest używane w następujących przypadkach:

• na granicy rurociągu i jego przejścia od dostawcy do konsumenta;
• gdy rury mają kołnierze dopasowane do różnych materiałów, z których są wykonane;
• na rurociągach ułożonych w obszarze źródeł prądów błądzących;
• na wylocie izolowanej sieci rurociągów, która łączy się z nieizolowanym rurociągiem;
• na naziemnych odcinkach dystrybucji gazustacje.

Inne rodzaje połączeń kołnierzowych

• Pomiar połączeń kołnierzowych. Zapewniają połączenie sieci rurociągów z dodatkowym wyposażeniem i urządzeniami pomiarowymi.
• Przyłącza wysokiego ciśnienia. Takie węzły poddawane są zmiennym obciążeniom od mechanizmów operacyjnych. Dlatego, aby zapewnić gęstość i wytrzymałość, a także trwałość, podczas montażu należy uwzględnić szereg niuansów technologicznych. Skręcanie ćwieków odbywa się stopniowo po okręgu iw określonej kolejności. Połączenia kołnierzowe można wzmocnić, stosując uszczelkę soczewkową. Aby zastosować tego typu uszczelkę, należy najpierw przeszlifować bezpośrednio powierzchnię zarówno uszczelek, jak i rur. Gwintowane połączenia kołnierzowe są najlepszą opcją dla tego typu. Może być również używany razem z uszczelką obiektywu, płaską metalową. Maksymalną szczelność kołnierza zapewnia użycie płaskich materiałów uszczelek, takich jak miedź lub aluminium.

Zamek kołnierzowy. To połączenie z założenia jest w pełni zgodne z kołnierzem, różnica polega na tym, że zamiast zwykłych łączników - śrub i kołków zastosowano specjalną konstrukcję w postaci paska, który ściska kołnierze i zaciska za pomocą śrub. W takich połączeniach nie ma otworów wzdłuż średnicy kołnierzy. Ten typ sprawdził się w węzłach wymagających szybkiego i okresowego rozłączenia-połączenia. W takim przypadku można użyć kołnierzy spawanych na płasko lub spawanych doczołowo

Łączniki kołnierzowe

Do instalacji połączeń kołnierzowych wymagane są elementy złączne. Do mocowania rurociągów stosuje się następujące elementy złączne: śruba, nakrętka, kołek i podkładka. Ponieważ połączenia kołnierzowe rurociągów są dość odpowiedzialną konstrukcją, na elementy złączne nakładane są wymagania zgodnie z następującymi parametrami:

1. środa. Może być agresywna lub nie. Na podstawie tego ustawienia środowiska wybierany jest łącznik. W środowiskach agresywnych preferowana jest stal o właściwościach antykorozyjnych. Możliwe jest również zastosowanie specjalnych powłok zapobiegających korozji.
2. Temperatura. Istotną rolę odgrywa temperatura cieczy lub gazu, który będzie transportowany tym rurociągiem, a także reżim temperaturowy otoczenia. Każdy materiał posiada zakres temperatur pracy, według którego dobierany jest produkt. Jeśli środowisko nie przekracza -30 ºС, można stosować zwykłe gatunki stali, w niższych temperaturach stosuje się gatunki odporne na zimno.
3. Ciśnienie. Im wyższe ciśnienie robocze, tym wyższe parametry musi mieć zastosowany materiał, z którego wykonane są kołki do połączeń kołnierzowych.
4. Wskaźniki elementów złącznych: rodzaj gwintu, skok, długość.
5. Materiał. Stal wykorzystywana do produkcji elementów złącznych do połączeń kołnierzowych można podzielić na cztery kategorie:

• stal węglowa ogólnego przeznaczenia, temperatura pracy nie powinna przekraczać 200ºC, a maksymalna średnica wynosi 48mm;
• stal węglowa, używana do produktów o wysokiej precyzji, temperatura robocza nie może być wyższa niż 300 ºС;
• stal węglowa o wysokiej jakości, elementy złączne wykonane z tego materiału mogą pracować w temperaturach powyżej 450 ºС;
• stale stopowe o właściwościach żaroodpornych i antykorozyjnych.

Ograniczone użycie elementów złącznych

Dobór elementów złącznych zależy od powyższych parametrów, ale istnieją pewne ograniczenia:

1. Łączniki działające przy ciśnieniu roboczym do 25 kgf/cm nie są ograniczone wyborem typu produktu. Jeśli chodzi o ciśnienie przekraczające tę wartość, można używać tylko kołków gwintowanych do połączeń kołnierzowych, stosowanie śrub jest zabronione.
2. Gatunek stali dla pary śrub dwustronnych może być wybrany taki sam lub inny. Jeśli używany jest jeden materiał, wytrzymałość nakrętki musi być mniejsza niż wytrzymałość kołka o 20 jednostek.

Istnieje specjalny kołek GOST do połączeń kołnierzowych, zgodnie z którym dobierane są nominalne wymiary łącznika. Wybór rozmiarów zależy od ciśnienia roboczego, jakiemu poddawany będzie kołek.

Podkładki

Ta część jest częścią izolowanego połączenia kołnierzowego, aby zapewnić niezbędną szczelność między kołnierzami. Uszczelki są podzielone na różne typy według określonych parametrów. W zależności odmateriał, z którego są wykonane, istnieją kategorie:

• metal;
• niemetalowe;
• połączone.

Rozkład uszczelek według elastyczności:

• elastyczny;
• trudno.

Ta właściwość określa wstępnie materiał, z którego wykonane są uszczelki do połączeń kołnierzowych. Elastyczne uzyskuje się z gatunków łączonych i niemetalicznych. Uszczelki sztywne są głównie metalowe, ale także niemetalowe, otrzymywane z materiałów takich jak włókno, twarda guma, paronit itp.

Cechy konstrukcyjne uszczelek

Na tej podstawie uszczelki do połączeń kołnierzowych dzielą się na:

• Płaskie (mogą być zarówno metalowe, niemetaliczne jak i kombinowane), są stosowane w połączeniach z płaskimi powierzchniami. Wewnętrzna średnica uszczelek płaskich powinna być o 1-3 mm większa niż średnica rury.
• Uszczelki soczewki są wykonane ze stali węglowej i stopowej i mogą być sztywne lub elastyczne.
• Owal zapewnia dobre uszczelnienie przy umiarkowanym obciążeniu śruby. Kontakt produktu uszczelki następuje na obwodzie zewnętrznym i wewnętrznym z kołnierzem. Materiał, z którego wykonane są te uszczelki, to stal węglowa lub stal nierdzewna.
• Uszczelki faliste mogą być metalowe lub niemetalowe. Wykonane są z cienkiego arkusza miedzi, stali miękkiej, jako materiał niemetaliczny stosuje się tekturę azbestową lubpapier. Średnica wewnętrzna odpowiada średnicy kołnierza, a średnica zewnętrzna jest regulowana przez położenie śrub.
• Spirala odnosi się do elastycznych uszczelek. Taka uszczelka składa się z trzech elementów - części spiralnej i dwóch pierścieni ograniczających.
• Uszczelki zębate, materiał na te uszczelki to stal miękka lub stal stopowa. Izolowane połączenie kołnierzowe z tego typu uszczelką może pracować w temperaturach nieprzekraczających 480 ºС.

Obliczanie połączeń kołnierzowych

Po określeniu rodzaju kołnierza, w zależności od jego przeznaczenia, rodzaju produktu uszczelniającego, a także materiałów, z których produkt będzie wykonany, projektanci dobierają wymagane wymiary części według specjalnych tabel. Są one prezentowane w odpowiednich GOST. Mimo, że kołnierze są częściami standardowymi, bardzo często konieczne jest zaprojektowanie produktu na zamówienie. System obliczeniowy obejmuje następujące pozycje:

1. Obliczanie odkształceń plastycznych u podstawy tulei, dotyczy to połączeń pracujących w niskich temperaturach i ciśnieniach.
2. Uwzględnienie zewnętrznego momentu zginającego wynikającego z obciążenia śrub. Ten parametr określa charakterystykę wytrzymałości kołnierza.
3. Obliczanie powstających naprężeń, szczególnie dla produktów otrzymywanych przez spawanie.
4. Dobór podziałki śrub, błędnie zdefiniowany ten parametr może spowodować ugięcie pierścieni kołnierzowych między śrubami.

Obliczenia połączeń kołnierzowych muszą uwzględniać rodzaj obciążenia. Istnieją dwie opcje -w pierwszym przypadku obciążenie od śrub jest przenoszone na uszczelkę, w drugim obciążenia rozkładają się równomiernie między uszczelkę a pierścień nośny.