Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Объекты энергетического комплекса arrow РД 26-01-122-89  
23.01.2018
    
РД 26-01-122-89

СССР

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СОСУДОВ И АППАРАТОВ
НА ДАВЛЕНИЕ СВЫШЕ 10 ДО 100 МПа
(СВЫШЕ 100 ДО 1000 КГС/СМ2)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ ЗАТЯЖКИ ШПИЛЕК

РД 26-01-122-89

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СОСУДОВ И АППАРАТОВ НА ДАВЛЕНИЕ СВЫШЕ 10 ДО 100 МПа
(СВЫШЕ 100 ДО 1000 КГС/СМ2)

Методика расчета режимов затяжки шпилек

РД 26-01-122-89

Дата введения 01.01.90

Настоящий руководящий документ распространяется на фланцевые соединения сосудов и аппаратов на давление свыше 10 до 100 МПа (свыше 100 до 1000 кгс/см2), работающих в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности и устанавливает методику расчета режимов затяжки шпилек фланцевых соединений с уплотнительными кольцами двухконусного, треугольного (дельта), восьмиугольного сечений и с плоскими прокладками.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящий руководящий документ распространяется на фланцевые соединения сосудов и аппаратов, уплотнительные кольца и шпильки которых изготовлены в соответствии с ОСТ 26-01-86 и ОСТ 26-01-138 ¸ ОСТ 26-01-144.

1.2. Допускается применение руководящего документа для фланцевых соединений сосудов и аппаратов по конструкции и параметрам отличающихся от приведенных в ОСТ 26-01-86 при согласовании с ИркутскНИИхиммашем.

1.3. Эффективность использования руководящего документа обеспечивается при условии выполнения требований нормативных документов ОСТ 26-01-86 и ОСТ 26-01-138 - ОСТ 26-01-144 к качеству поверхностей контакта деталей фланцевого соединения сосуда или аппарата высокого давления.

1.4. В руководящем документе приведена методика расчета режимов затяжки шпилек фланцевых соединений сосудов и аппаратов высокого давления как методом предварительной осевой вытяжки с помощью гидродомкратов или других нагружающих устройств, так и методом, использующим при затяжке шпилек крутящий момент.

1.5. Применение других режимов затяжки шпилек, отличающихся от приведенных в руководящем документе, допускается после их согласования с ИркутскНИИхиммашем.

1.6. Величина усилия затяжки шпилек определяется в соответствии с РД 26-01-168.

1.7. Основные термины, использованные в руководящем документе, приведены в приложении 1.

1.8. Условные обозначения приведены в приложениях 2 и 3.

2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ПРИ ЗАТЯЖКЕ ШПИЛЕК МЕТОДОМ ОСЕВОЙ ВЫТЯЖКИ

2.1. Последовательность расчета режимов затяжки

2.1.1. Определить величину усилия затяжки шпилек фланцевого соединения Qз в соответствии с РД 26-01-168.

2.1.2. Выбрать необходимое количество нагружающих устройств (гидродомкратов) i. Количество нагружающих устройств может быть принято: минимум - два и максимум - равное количеству шпилек затвора m.

Принятое количество нагружающих устройств должно быть кратно количеству шпилек фланцевого соединения.

Расчет начинают при i = 2. Необходимое количество нагружающих устройств уточняется в процессе расчета (п. 2.2.1.2).

2.1.3. Определить количество групп шпилек n (п. 2.2.1.1).

2.1.4. Определить окончательное усилие Qn, приходящееся на последнюю группу шпилек в конце процесса затяжки (п. 2.2.1.1).

2.1.5. Определить коэффициент относительной податливости уплотнительного кольца a. Для этого необходимо предварительно определить податливость уплотнительного кольца (п. 5.2) и группы шпилек при нагрузке на одну шпильку  (п. 5.1.2).

2.1.6. Определить коэффициент разгрузки для каждой группы шпилек Kz (раздел 4).

2.1.7. Определить величину текущего усилия нагружения каждой группы шпилек Qz. (п.п. 2.2.1., 2.2.2).

2.2. Расчет режимов затяжки

2.2.1. Однообходной режим затяжки шпилек.

2.2.1.1. Текущее усилие нагружения Qz, очередной группы шпилек определяют по формуле

.                                                            (1)

Текущее усилие нагружения одной шпильки  определяют по формуле

.                                                                      (2)

Коэффициент разгрузки шпилек соответствующей группы определяют согласно раздела 4.

В случае, когда нагружающее устройство имеет механизм для довертывания гаек с контролем величины крутящего момента, величину коэффициента разгрузки Kz(м) определяют в соответствии с п. 4.3.

Окончательное усилие Qn, приходящееся на одну группу шпилек в конце процесса затяжки определяют по формуле

.                                                                   (3)

Количество групп шпилек n в затворе определяют по формуле

.                                                                      (4)

Коэффициент относительной податливости уплотнительного кольца (прокладки) a определяют по формуле

.                                                                  (5)

Для двухконусного уплотнительного кольца существует два вида осевой податливости в зависимости от его положения - свободного кольца  и прижатого к упору  - соответственно, существует и два вида коэффициента относительной податливости уплотнительного кольца (прокладки).

Для свободного кольца

;

для кольца прижатого к упору

.

Коэффициенты aс и aу используются в расчетах в зависимости от положения уплотнительного кольца.

Коэффициенты осевой податливости уплотнительного кольца lо, ,  и группы шпилек lш(Q) определяют согласно раздела 5.

2.2.1.2. Полученную величину текущего усилия нагружения одной шпильки первой группы  сравнивают с величиной допускаемой нагрузки на одну шпильку [Q]¢, при этом должно соблюдаться условие

.                                                             (6)

Величину допускаемой нагрузки [Q]¢ принимают меньшей из двух величин:

полученной из условия обеспечения прочности участка шпильки, воспринимающего нагрузку, имеющего минимальную площадь поперечного сечения, в частности монтажного участка резьбы шпильки

,                                                      (7)

где K1 = 106 (102);

соответствующей рабочему усилию нагружающего устройства

[Q]¢£Qну.                                                              (8)

При невыполнении условия (6) необходимо произвести расчет при увеличенном количестве нагружающих устройств.

Пример расчета однообходного режима затяжки шпилек приведен в приложении 12.

Если при этом условие (6) не выполняется, то необходимо произвести расчет пообходно-уравнительного режима затяжки шпилек.

2.2.2. Пообходно-уравнительный режим затяжки шпилек.

2.2.2.1. Текущее усилие нагружения Qz(N) любой группы шпилек при любом обходе определяют по формуле

.                                   (9)

Текущее усилие нагружения одной шпильки определяют по формуле

.                                                          (10)

Допускаемую на группу шпилек нагрузку [Q] определяют по формуле

[Q] = i×[Q]¢.                                                              (11)

2.2.2.2. Необходимое количество обходов M определяют по формуле

.                                            (12)

Коэффициент разгрузки шпилек Кz2 при пообходно-уравнительном режиме затяжки определяют согласно раздела 4.

2.3. Последовательность затяжки шпилек

2.3.1. Установить нагружающие устройства на первую группу шпилек.

2.3.2. Шпильки первой группы нагрузить текущим усилием для первой группы.

2.3.3. Довернуть до упора гайки.

В случае, когда нагружающее устройство имеет механизм для довертывания, гайки довернуть моментом соответствующей величины (см. п. 4.3).

2.3.4. Усилия, развиваемые нагружающими устройствами, снизить до нуля.

2.3.5. Переставить нагружающие устройства на вторую группу шпилек согласно схемы (см. приложение 4).

2.3.6. Шпильки второй группы нагрузить текущим усилием для второй группы.

2.3.7. Повторить операции, указанные в пунктах 2.3.3 - 2.3.4.

2.3.8. Шпильки остальных групп фланцевого соединения нагружаются соответствующими им усилиями в той же последовательности.

2.3.9. При затяжке шпилек пообходно-уравнительным методом первый обход групп шпилек нагружающими устройствами производится в той же последовательности, что и при однообходном методе затяжки.

При последующих обходах первая группа шпилек нагружается усилием той же величины, что и первая группа при первом обходе.

Текущие же усилия нагружения каждой последующей группы шпилек при каждом обходе, имеют соответствующие значения (см. п. 2.2.2.1).

3. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ПРИ ЗАТЯЖКЕ ШПИЛЕК КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ

3.1. Расчет режимов затяжки

3.1.1. Методика позволяет произвести расчет текущего крутящего момента Mz для моментной затяжки шпилек по соответствующим текущим усилиям нагружения одной шпильки , рассчитанным в соответствии с разделом 2.

3.1.2. При расчете текущих усилий нагружения каждой шпильки очередной группы  в соответствии с формулами раздела 2, коэффициент разгрузки Kz, принимается равным 1. Для случая использования только одного моментного ключа количество нагружающих устройств условно принимается равным 2.

При количестве моментных ключей больше одного, в расчете учитывается фактическое количество ключей, используемое при затяжке, кратное количеству шпилек.

3.1.3. Текущий крутящий момент Мz определяют по формуле

,                                     (13)

где K2 = 103.

3.1.3.1. Условный диаметр трения DТ торцевой поверхности гайки определяют по формуле:

.                                                        (14)

3.1.3.2. Коэффициент трения в резьбе f1 и коэффициент трения на опорной поверхности гайки f2 принимают в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Болты и гайки без покрытия

Cмазка

Без смазки

Машинное масло ГОСТ 20799

Солидол ГОСТ 4366

Машинное масло с добавкой 20 % MgS2

f1

0,40

0,21

0,19

0,13

f2

0,20

0,12

0,13

0,09

3.2. Последовательность затяжки шпилек

3.2.1. Порядок операций при затяжке шпилек одним моментным ключом.

С целью исключения возможного перекоса крышки в процессе затяжки шпилек одним моментным ключом, затяжка каждой шпильки одной группы производится в два приема, приложением крутящего момента попеременно к каждой шпильке группы.

С целью определения порядкового номера затягиваемой шпильки в группе, перед затяжкой очередной группы шпилек должен замеряться осевой зазор между торцевыми поверхностями крышки и фланца корпуса в зоне шпилек затягиваемой группы. При этом первой затягивают шпильку, в зоне которой осевой зазор максимальный.

Затем затягивают вторую шпильку группы.

3.2.1.1. Установить крышку параллельно плоскости фланца. Допуск параллельности согласно ОСТ 26-01-86.

Довернуть рукой до упора все гайки шпилек.

3.2.1.2. Установить на первую шпильку первой группы моментный ключ.

3.2.1.3. Нагрузить шпильку моментом, равным 50 % от величины крутящего момента, рассчитанного для одной шпильки первой группы.

3.2.1.4. Переставить ключ на вторую шпильку первой группы согласно схемы (см. приложение 5, черт. 3).

3.2.1.5. Нагрузить вторую шпильку первой группы расчетным моментом для одной шпильки первой группы.

3.2.1.6. Довернуть рукой до упора гайки остальных шпилек.

3.2.1.7. Переставить ключ опять на первую шпильку первой группы.

3.2.1.8. Нагрузить шпильку полным расчетным моментом для одной шпильки первой группы.

3.2.1.9. Довернуть рукой все гайки до упора.

3.2.1.10. Замерить зазоры между торцами крышки и фланца корпуса сосуда или аппарата в зоне шпилек второй группы.

3.2.1.11. Установить ключ на шпильку второй группы со стороны большего зазора.

3.2.1.12. Повторить операции п.п. 3.2.1.3 - 3.2.1.9 для шпилек второй группы с соответствующими данной группе величинами крутящих моментов.

3.2.1.13. Повторить операции п.п. 3.2.1.10 - 3.2.1.12 для шпилек остальных групп при соответствующих им величинах крутящих моментов.

3.2.2. Порядок операций при затяжке шпилек двумя моментными ключами.

3.2.2.1. Установить крышку параллельно плоскости фланца. Допуск параллельности согласно ОСТ 26-01-86.

Довернуть рукой до упора все гайки шпилек.

3.2.2.2. Установить на шпильки первой группы моментные ключи.

3.2.2.3. Нагрузить шпильки крутящим моментом соответствующей величины.

3.2.2.4. Довернуть рукой гайки остальных шпилек до упора.

3.2.2.5. Переставить ключи на шпильки второй группы согласно схемы (см. приложение 5, черт. 4).

3.2.2.6. Нагрузить шпильки второй группы крутящим моментом соответствующей величины.

3.2.2.7. Повторить операцию п. 3.2.2.4.

3.2.2.8. Шпильки остальных групп фланцевого соединения нагружаются соответствующими крутящими моментами в той же последовательности.

4. КОЭФФИЦИЕНТ РАЗГРУЗКИ ШПИЛЕК

4.1. Коэффициент разгрузки шпилек при однообходном режиме затяжки.

Максимальную величину коэффициента разгрузки шпилек для рассматриваемых типов уплотнительных колец принимают равной Kn = 1,5.

Величину коэффициента разгрузки для соответствующего порядкового номера группы шпилек Кz определяют по формуле

.                                                        (15)

Величину коэффициента yz в зависимости от типа уплотнительного кольца, количества групп шпилек во фланцевом соединении и порядкового номера группы, определяют согласно приложений 10 и 11.

Для фланцевых соединений с уплотнительным кольцом восьмиугольного сечения и плоской прокладкой коэффициент yz принимают равным 1.

4.2. Коэффициент разгрузки шпилек при пообходно-уравнительном режиме затяжки.

Величину коэффициента разгрузки шпилек для первого обхода определяют аналогично п. 4.1.

При последующих обходах величину коэффициента разгрузки для каждой группы шпилек принимают равной величине коэффициента разгрузки для последней группы первого обхода.

4.3. Коэффициент разгрузки шпилек при использовании довертывающего крутящего момента.

В случае, когда нагружающее устройство имеет механизм для довертывания гаек с контролем величины крутящего момента, величину оптимального крутящего момента при вытянутой шпильке определяют по формуле

,                                                     (16)

где Kз = 1010 (105).

При этом величину коэффициента разгрузки шпилек Kz (п. 4.1) уточняют по формуле

.                                                   (17)

Величина коэффициента разгрузки Kz(M) используется в разделе 2 при определении текущих усилий нагружения шпилек при использовании устройств с механизмом довертывания гаек.

5. КОЭФФИЦИЕНТЫ ОСЕВОЙ ПОДАТЛИВОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

5.1. Коэффициент осевой податливости шпилек

5.1.1. Коэффициент осевой податливости одной шпильки при нагрузке  определяют по формуле

.                                                  (18)

Коэффициент осевой податливости расчетной длины шпильки lст определяют по формуле

.                                                       (19)

Коэффициент удельной осевой податливости расчетной длины шпильки c выбирается для соответствующего типоразмера шпильки из приложения 6.

Расчетная длина стержня шпильки lст определяется по формуле

.                                                 (20)

Суммарный коэффициент осевой податливости резьбы соединений шпилька-гайка и шпилька-гнездо  при соответствующей нагрузке на одну шпильку  определяется в соответствии с приложением 9.

Величины суммарного коэффициента осевой податливости резьбы при величинах нагрузки, заключенных между двумя последовательными табличными значениями указанных в приложениях, определяются при помощи линейной интерполяции.

Нагрузку, равную усилию затяжки одной шпильки в конце процесса затяжки  определяют по формуле

.                                                            (21)

5.1.2. Коэффициент осевой податливости группы шпилек определяют по формуле

.                                                   (22)

5.2. Коэффициенты осевой податливости уплотнительных колец фланцевых соединений сосудов высокого давления

5.2.1. Коэффициент осевой податливости двухконусного кольца

Коэффициент осевой податливости двухконусного свободного кольца  выбирается для соответствующего типоразмера кольца из приложения 7.

Коэффициент осевой податливости двухконусного кольца прижатого к упору крышки  выбирается для соответствующего типоразмера кольца из приложения 7.

Номер группы шпилек Zy, при котором двухконусное кольцо подходит к упору крышки и при этом изменяется величина его осевой податливости, определяют по формуле

.                                           (23)

Окончательное усилие, приходящееся на одну группу шпилек в конце процесса затяжки Qn, определяют в соответствии с разделом 2.

Суммарное усилие в шпильках Qу, при котором внутренняя поверхность кольца подходит к упору крышки, определяют по формуле

.                                                        (24)

При расчете текущих усилий по формуле (1) раздела 2, до порядкового номера затягиваемой группы шпилек Z = Zу следует использовать в выражении (5) значения , а при Z > Zу - значения .

5.2.2. Величину коэффициента осевой податливости кольца треугольного сечения (дельта) lот выбирают для соответствующего типоразмера кольца из приложения 7.

5.2.3. Величину коэффициента осевой податливости сопряжения фланец корпуса сосуда высокого давления - кольцо восьмиугольного сечения - крышка lов выбирают для соответствующего типоразмера кольца из приложения 8.

5.2.4. Величину коэффициента осевой податливости плоской прокладки lоп определяют по формуле

,                                                         (25)

где K1 = 106 (102).

Площадь плоской прокладки Fоп определяют по формуле

.                                                        (26)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

1. Режим затяжки - последовательность нагружения шпилек фланцевого соединения текущими усилиями (текущими крутящими моментами) определенной величины.

2. Текущее усилие - усилие нагружения очередной группы шпилек.

3. Текущий крутящий момент - момент, соответствующий текущему усилию нагружения одной шпильки очередной группы.

4. Группа шпилек - количество шпилек, одновременно нагружаемых в процессе затяжки.

5. Однообходный режим затяжки - режим, при котором требуемая величина усилия затяжки шпилек соединения достигается при однократном приложении соответствующего текущего усилия (текущего момента) к каждой шпильке (группе шпилек).

6. Пообходно-уравнительный режим затяжки - режим, при котором требуемая величина усилия затяжки шпилек соединения достигается за несколько обходов, приложением текущих усилий (текущих моментов) к каждой группе шпилек, соответствующих своему обходу.

7. Допускаемая нагрузка - усилие, величина которого определяется прочностью монтажного участка резьбы шпильки или мощностью нагружающего устройства.

8. Коэффициент разгрузки шпилек - коэффициент, учитывающий уменьшение усилия в шпильках при переносе нагрузки на гайку после снятия нагрузки нагружающего устройства и численно равный отношению величины усилия, прикладываемого к шпильке к величине остаточного усилия в шпильке.

9. Довертывающий крутящий момент - момент, который прикладывается к гайке при растянутой шпильке с целью снижения величины коэффициента разгрузки.

10. Монтажный участок резьбы шпильки - резьбовая часть шпильки, используемая для закрепления тяги нагружающего устройства.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Qз - усилие затяжки всех шпилек затвора, МН (кгс);

- усилие затяжки одной шпильки, МН (кгс);

Qh - окончательное усилие, приходящееся на одну группу шпилек в конце процесса затяжки, МН (кгс);

Qz - текущее усилие нагружения очередной группы шпилек при однообходном режиме затяжки, МН (кгс);

 - текущее усилие нагружения одной шпильки очередной группы, МН (кгс);

Qz(м) - текущее усилие нагружения очередной группы шпилек для соответствующего обхода при пообходно-уравнительном режиме затяжки, МН (кгс);

 - текущее усилие нагружения одной шпильки очередной группы, МН (кгс);

[Q] - допускаемая нагрузка на одну шпильку, МН (кгс);

[Q] - допускаемая нагрузка на группу шпилек, МН (кгс);

Qну - рабочее усилие нагружающего устройства, МН (кгс);

Мz - текущий крутящий момент для затяжки одной шпильки соответствующей группы, МН м (кгс м);

МКр.опт - оптимальный крутящий момент для довертывания гаек, МН м (кгс м);

             коэффициент осевой податливости двухконусного кольца:

l - свободного, мм/МН (мм/кгс);

l - прижатого к упору крышки, мм/МН (мм/кгс);

l - коэффициент осевой податливости кольца восьмиугольного сечения, мм/МН (мм/кгс);

lот - коэффициент осевой податливости кольца треугольного сечения (дельта), мм/МН (мм/кгс);

l - коэффициент осевой податливости плоской прокладки, мм/МН (мм/кгс);

lш - коэффициент осевой податливости группы шпилек, мм/МН (мм/кгс);

 - коэффициент осевой податливости одной шпильки, мм/МН (мм/кгс);

 - коэффициент осевой податливости резьбового соединения шпилька-гайка и шпилька-гнездо (суммарный), мм/МН (мм/кгс);

- коэффициент осевой податливости одной шпильки, на длине lст мм/МН (мм/кгс);

c - коэффициент удельной осевой податливости шпильки, на длине lст мм/МН мм (мм/кгс мм);

 - предел текучести материала шпильки при 20 °С, МПа (кгс/см2);

 - модуль упругости материала плоской прокладки при 20 °С, МПа (кгс/см2);

Fш - площадь сечения гладкой части шпильки, мм2;

Fоп - площадь плоской прокладки, мм2;

b - угол конусности уплотнительных поверхностей (угол между осью вращения детали и образующей уплотнительной поверхности), град;

lст - расчетная длина шпильки, мм;

Hшб - высота шайбы, мм;

Hкр - толщина крышки, мм;

hзаз - зазор между торцем крышки и фланцем корпуса сосуда, мм;

dоr - радиальный зазор между внутренней поверхностью обтюратора и упором крышки, мм;

d2 - средний диаметр резьбы, мм;

h - высота плоской прокладки, мм;

D - внутренний диаметр сосуда или горловины, мм;

D1, D2 - диаметральные размеры плоской прокладки;

Dг - диаметр наружной проточки гайки, мм;

dшб - диаметр шайбы внутренний, мм;

dр - диаметр резьбовой части шпильки, мм;



Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: