Modul software pentru calcularea etanșeității garniturilor axisimetrice pe baza unui model cu elemente finite. Standarde și metode pentru calcularea rezistenței și etanșeității conexiunilor cu flanșe cu garnituri din material grafit expandat termic "graflek"

CCCR

DOCUMENT DE ORIENTARE

NAVE ȘI DISPOZITIVE.
STANDARDE ȘI METODE DE CALCUL PENTRU REZISTENȚA ȘI ETANCHEITATEA articulațiilor cu flanșe

RD 26-15-88

Moscova 1990

DOCUMENT DE ORIENTARE

Data introducerii 01.07.89

Acest ghid stabilește standarde și metode pentru calcularea rezistenței și etanșeității conexiunilor cu flanșe ale recipientelor și aparatelor din oțel care funcționează în industria chimică, petrochimică și în industriile conexe în condiții de expunere la sarcini statice și restatice. Este permisă utilizarea acestui RD pentru calcularea conexiunilor cu flanșe ale conductelor și fitingurilor, cu condiția respectării clauzei 1.3. Documentul de orientare este aplicabil sub rezerva cerințelor OST 26-291.

1. CERINȚE GENERALE

1.1. Termenii și simbolurile mărimilor fizice corespunzătoare sunt date în Anexa 1 obligatorie. 1.2. Tipurile de conexiuni cu flanșe sunt prezentate în Fig. 1-4*. Limitele de aplicare pentru tipurile de conectare cu flanșă sunt date în Anexa 5 de referință. *Desenul nu definește proiectarea. 1.3. Formulele de calcul ale acestui standard sunt aplicabile atunci când

ȘI

1.4. Dacă numărul de cicluri de încărcare cauzate de asamblare și dezasamblare și modificări ale condițiilor de funcționare (presiune, temperatură) este mai mare de 1000, atunci după verificarea rezistenței flanșelor conform secțiunii 8, este necesar să se efectueze o rezistență la ciclu scăzut. calcul conform Secțiunii 9. 1.5. Temperatura de funcționare a elementelor de conectare a flanșei este determinată pe baza calculelor termice sau a rezultatelor testelor. Este permisă determinarea temperaturii de proiectare a elementelor de conectare a flanșei conform tabelului. 1 .

tabelul 1

Tip de conectare cu flanșă	Izolat			Neizolat
	t f	t La	t b	t f	t La	t b
Plat, sudat cap la cap (Fig. 1, 2)	t					0,95 t
Cu inele libere (Fig. 3)	t					0,81 t
Flanse sudate pentru cleme (Fig. 4)	t					0,55 t

1.6. Când dispozitivul funcționează în condițiile mai multor moduri de proiectare de temperatură și presiune, se fac calcule pentru condiții care asigură rezistența și etanșeitatea conexiunii flanșei în toate modurile.

2. TENSIUNI ADMISIBILE

2.1. Tensiunile admisibile pentru materialele șuruburilor (stițurilor) sunt determinate prin formulele furnizate: a) dacă temperatura de proiectare nu depășește 380°C pentru șuruburile (stițurile) din oțeluri carbon, oțeluri slab aliate - 420°C, oțeluri austenitice - 525 °C

B) dacă temperatura calculată a șuruburilor (stițurilor) depășește cea specificată la paragraful a

2.2. Factori de siguranță P t, sunt date în tabel. 2.

masa 2

Material pentru șuruburi
		Conditii de lucru		Condiții de test
		strângerea nu este controlată	strângerea este controlată	strângerea nu este controlată	strângerea este controlată
Oțeluri carbon
Oteluri austenitice

2.3. Factorul de siguranță pentru limita de rezistență pe termen lung PD=1,8. Factorul de siguranță pentru limita de fluaj p p=1,1. 2.4. Tensiunile admisibile pentru materialele șuruburilor (stițurilor) pentru condițiile de funcționare sunt determinate conform tabelului. 3. 2.5. Tensiuni admisibile pentru materialul de flanșă sau carcasă la calculul rezistenței statice: a) pentru flanșe conform desenului. 1 în secțiune transversală S 1: pentru condiții de lucru și strângere

Pentru condiții de testare și strângere

B) pentru flanse conform fig. 1, 2, 3, 4, 11 în secțiune S 0: pentru condiții de lucru și strângere

Pentru condițiile de testare

B) pentru inel de flanșă slăbit: pentru condiții de funcționare și strângere

Pentru condițiile de testare

S 0,2, s V, [s] 20 - sunt acceptate conform GOST 14249 sau alte documentații de reglementare la temperatura de proiectare. Nu este necesar un proiect de conexiune cu flanșă pentru condiții de încercare dacă presiunea de proiectare în condiții de încercare este mai mică decât presiunea de proiectare în condiții de funcționare înmulțită cu 1,35. Note: 1. Pentru flanse conform desen. 1 efort admisibil în secțiune S 1, pentru condițiile de funcționare și condițiile de strângere la calcul ținând cont de sarcina din deformații de temperatură Q 1 poate fi mărit până la 30%. 2. Pentru flanse conform fig. 3 efort admisibil pentru un inel liber la calcul, luând în considerare sarcina de la deformațiile de temperatură Q 1 poate fi crescut cu 30%. (Ediție schimbată, amendamentul nr. 1)

3. CALCULUL CANTITATILOR AUXILIARE

3.1. Lățimea efectivă a garniturii, mm:

b 0 = b n la b n £ 15 mm

La b n > 15 mm

Pentru garnituri ovale sau octogonale

3.2. Caracteristicile garniturii m , q obhv, LA, E p sunt acceptate conform tabelului. 4 . 3.3. Conformitatea garniturii, mm/N.

.

Pentru garnituri metalice si azbest metalice

lan =0.

3.4. Conformitatea șuruburilor (stițurilor) pentru flanșe conform fig. 1, 2, 3, 11, mm/N

Unde Lb = Lb 0 +0,28d - pentru șurub, Lb = Lb 0 +0,56d - pentru agrafe de par, fb- acceptat conform tabelului. 5. 3.5. Conformitatea clemelor pentru flanse conform fig. 4, mm/N

Unde l h acceptat conform OST 26-01-64. 3.6. Parametrii flanșei* * În cazul conectării cu flanșe de diferite (materiale sau dimensiuni) trebuie făcute calcule pentru fiecare flanșă. 3.6.1. Grosimea bucșei echivalente, mm

Suh=K × S 0 ,

Unde K- determinat de diavol. 5. Pentru flanse conform fig. 2, 3, 4

Suh = S 0 .

3.6.2. Cote

,

Unde ; y 1 - determinat de caracteristici. 6. Pentru capace sferice fără margele

.

3.6.3. Conformitate unghiulară a flanșei, 1/N × mm

,

Unde y 2 - determinat de caracteristici. 7. Pentru flanșă cu capac sferic neflanșat

3.7. Conformitatea unghiulară a inelului liber conform fig. 3,1/N × mm,

Unde yLa- determinat de diavol. 6. 3.8. Conformitate unghiulară a unui capac plat, 1/N × mm,

Unde ;

3.9. Conformitatea unghiulară a unei flanșe încărcate cu un moment încovoietor extern, 1/N × mm, pentru flanșe conform desenului. 12

;

Pentru flanșă după diavol. 3

;

Pentru inel gratuit

;

3.10. Brațe de moment, mm: pentru flanșe conform fig. 1, 2, 4 *

,

*Pentru flanse conform fig. 4

;

Pentru flanse conform fig. 3

,

,

,

4. COEFICIENTUL DE RIGIDITATE AL LEGĂRII FLANSĂ

4.1. Conexiune cu flanșă solicitată de presiunea internă sau externă și forța axială externă: pentru conectare conform desenului. 1, 2, 4

,

Unde ; pentru conectare conform fig. 4

Pentru conexiuni prin rahat. 3

Pentru conectare cu capac

Unde . 4.2. Conexiune cu flanșă încărcată cu moment de încovoiere extern,

Unde ; pentru flanse conform fig. 3

.

5. CALCULUL ÎNCĂRCĂRILOR

5.1. Presiunea internă rezultată, N,

**

**Pentru condiții de vid sau presiune externă P< 0 5.2. Реакция прокладки в рабочих условиях, Н,

.

5.3. Sarcina rezultată din deformarea temperaturii, N*: *Dacă o foaie tubulară sau o altă piesă este prinsă între flanșe, este necesar să se țină cont de deformarea la temperatură a acestei piese. în legătură după diavol. 12

Unde - grosimea flanșei superioare și inferioare în legătură conform desenului. 3

Unde ; în legătură după diavol. 4

Unde ; - inaltimea opritoarelor superioare inferioare in legatura cu capacul

,

Unde ;Af , ALa , Acr- determinat conform OST 26-11-04-84; Ah- determinat conform Anexei 2. Note. 1. La determinarea sarcinilor din deformațiile de temperatură, temperatura de proiectare a flanșelor, capacelor, șuruburilor (stițurilor), foii tubulare, inelului liber trebuie redusă cu temperatura la care este asamblată racordul flanșei (20°C). 2. Dacă o foaie de tub este prinsă între flanșe sau sunt instalate șaibe suplimentare pentru a reduce sarcinile de la deformații termice, atunci când se determină lb 0 este necesar să se țină cont de grosimea acestora. (Ediție schimbată, amendamentul nr. 1). 5.4. Sarcina șurubului P bîn condiții de instalare, se ia cea mai mare dintre următoarele valori, Н*, * F<0, если усилие сжимающее. При определении Р б 4 . величина Q t учитывается только при Q t <0, при A <1в расчетах принимается A =1.

;

pentru flanse conform fig. 1, 2, 3;

Pentru flanse conform fig. 4,

Unde B 1 - acceptat conform tabelului. 5. Pentru condiții de vid sau presiune externă

R b =R b 2.

(Ediție schimbată, amendamentul nr. 1). 5.5. Sarcină incrementală în șuruburi (stițuri) în condiții de funcționare, N,

,

la A<1в расчетах принимается A=1.(Ediție schimbată, amendamentul nr. 1).

6. CALCULUL Șuruburilor

6.1. Condiții de rezistență pentru șuruburi (stițuri)*: *Valoarea x >1 este permisă în acord cu unul dintre autorii standardului. pentru flanse conform fig. 1, 2, 3

;

**

**Pentru vid și condiții de presiune externă unde x =1,1+1,2; pentru flanse conform fig. 4

;

.

Notă - la verificarea rezistenței șuruburilor pentru condițiile de funcționare, ținând cont de sarcina pe șuruburi din cauza deformațiilor termice strânse, efortul admis poate fi crescut cu 30%. (Ediție schimbată, amendamentul nr. 1). 6.2. Valoarea cuplului de strângere recomandată este dată în Anexa 3 (recomandat).

7. CALCULUL GARNITURII

Starea de rezistență a garniturii este verificată pentru garnituri moi

.

8. CALCULUL FLENSELOR PENTRU REZISTENTA STATICA*

8.1. Unghiul de rotație al flanșei la strângere

,

Unde M 01 =Pb × b . *In cazul racordarii cu flanse de diferite dimensiuni sau materiale, trebuie facute calcule pentru fiecare flansa. 8.2. Creșterea unghiului de rotație a flanșei în condiții de funcționare

Unde . 8.3. Tensiunea meridiană în carcasă (bucșă) pe suprafețele exterioare și interioare în timpul strângerii, MPa: pentru flanșe conform fig. 1 în secțiunea S 1:

sn = s 1; s 12 =- s 1

Unde ,T- determinat de diavol. 8, D *= D la D ³ S 1 ,D *= D + S 0 la D <S 1 și ¦ >1 ,D *= D + S 1 la D <S 1 și ¦ =1 ; pentru flanse conform fig. 1 în secțiune transversală S 0

s 21 = ¦ × s 1 ; s 22 =- ¦ × s 1 ,

Unde ¦ - este determinat de diavol. 9; pentru flanse conform fig. 2, 3, 4

s 21 =s 1 ; s 22 =-s 1 ,

Unde . 8.4. Creșteri ale tensiunilor meridionale în carcasă (bucșă) pe suprafețele exterioare și interioare în condiții de funcționare, MPa: pentru flanșe conform fig. 1 în secțiune transversală S 1

D s 11 = D sn + D s 1; D s 12 = D sn + D s 1

,

;

În secțiune transversală S 0

D s 21 = D sn + ¦ D s 1; D s 22 = D sn + ¦ D s 1

;

D s 21 = D sn + D s 1; D s 2 2 = D sn + D s 1

8.5. Tensiuni circumferențiale în carcasă (bucșă) pe suprafețele exterioare și interioare în timpul strângerii, MPa: pentru flanșe conform desenului. 1 în secțiune transversală S 1

Pentru flanse conform fig. 1 în secțiune transversală S 0

D s 23 = 0,3¦× s 1; D s 24 = -0,3¦× s 1;

Pentru flanse conform fig. 2, 3, 4

D s 23 = 0,3s 1; D s 24 = -0,3s 1;

8.6. Creșteri ale tensiunilor circumferențiale în carcasă (bucșă) pe suprafețele exterioare și interioare în condiții de funcționare, MPa: pentru flanșe conform fig. 1 în secțiune transversală S 1

,

;

În secțiune transversală S O

Pentru flanse conform fig. 2, 3, 4

8.7. Condiție pentru rezistența flanșei la calcularea rezistenței statice: pentru flanșe conform desenului. 1 în secțiune transversală S 1

la strângere

in conditii de munca

Pentru flanse conform fig. 1, 2, 3, 4 în secțiune transversală S O

la strângere

;

in conditii de munca

9. CALCUL PENTRU OBOSEA DE CICLU JUS

9.1. Amplitudinea calculată a tensiunilor elastice condiționate reduse în timpul strângerii este determinată de formula

Unde naiba pentru flanșe? 1 Ab determinat de caracteristici. 10. pentru flanse conform fig. 2

s 1 =0,

Pentru flanse conform fig. 3, 4

s 1 =0,

9.2. Amplitudinea calculată a tensiunilor elastice condiționate reduse în condiții de funcționare este determinată de formula

Pentru flanse conform fig. 1

Ds 1 = Ab × Ds 11 ,

Pentru flanse conform fig. 2

s 1 =0,

Pentru flanse conform fig. 3, 4

s 1 =0,

9.3. Rezistența la ciclu scăzut a conexiunii cu flanșă este verificată conform GOST 25859-83. Pentru a face acest lucru, utilizând amplitudinea tensiunii determinată din condiția de strângere ( sA) conform clauzei 9.1, se determină numărul admis de montaje și dezasamblari [ N ]Cu. Pe baza amplitudinii tensiunii determinate pentru condițiile de funcționare () conform clauzei 9.2, se determină numărul admisibil de cicluri de schimbare a modului de funcționare [ N ]R. Condiție de rezistență pentru un număr dat de sarcini ( NCu , NR) se va executa dacă

10. CALCULUL INELULUI LIBER

10.1. Unghiul de rotație al inelului liber

.

10.2. Tensiunea cercului într-un inel liber, MPa

.

10.3. Stare de forță

11. CERINȚE DE RIGIDITATE

Unghiul de rotație admis pentru flanșe conform desenului. 2, 3, 4:

pentru conditii de lucru si strangere

Pentru condițiile de testare

Pentru flanse conform fig. 1:

pentru conditii de lucru si strangere

0,009 la D £ 2000 mm;

0,013 la D > 2000 mm;

pentru condițiile de testare

0,011 la D £ 2000 mm;

0,015 la D > 2000 mm;

Tabelul 3

Temperatură de nenumărat, °C	Tensiunea admisibilă, MPa, pentru tipurile de oțel
		12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т			35Х, 40Х, 38ХА, 37Х12Н8Г8МФБ, 20ХН3А

Continuarea tabelului. 3

Temperatura de proiectare	Tensiunea admisibilă, MPa, pentru tipurile de oțel
				18Х12ВМБФР			08Х15Н24В4ТР

Tabelul 4

Tipul și materialul garniturii	Coeficient m	Presiunea specifica de compresie a garniturii q fundamentele siguranței vieții, MPa	Presiune specifică admisă [ q], MPa	Rata compresiei, K	Modulul de compresie condiționat E n× 10 -5, MPa
Plat din: cauciuc conform GOST 7338 cu duritate conform SHORE A până la 65 de unități					0,3 × 10 -4 ´
cauciuc conform GOST 7338 cu o duritate SHORE A de peste 65 de unități					0,4 × 10 -4 ´
paronit conform GOST 481 cu o grosime de cel mult 2 mm
carton de azbest conform GOST 2850 cu o grosime de 1-3 mm
fluoroplastic-4 TU 6-05-810 cu grosimea de 1-3 mm
aluminiu de calitate AD conform GOST 21631
alamă clasa L63 conform GOST 2208
oțel 05kp conform GOST 9045
Apartament de la:
azbest conform GOST 2850
într-o carcasă de aluminiu,
cupru și alamă
oțel 05KP
oțel tip 12Х18Н10Т
Inel cu secțiune transversală ovală sau octogonală de la:
oțel 0,5KP conform GOST 9045 sau 08Х13 conform GOST 5632
oțel 08Х18Н10Т

*Pentru medii cu putere mare de penetrare (hidrogen, heliu, produse petroliere ușoare, gaze lichefiate etc.) qfundamentele siguranței vieții = 35,0 MPa .

Tabelul 5

Diametrul șurubului d, mm
Zona secțiunii transversale a șurubului de-a lungul diametrului intern al filetului* f b, mm 2
Capacitate de încărcare a clemei ÎN n N
Înălțimea opririi h 2 mm

*În cazul utilizării unor știfturi cu o canelură a tijei la un diametru mai mic decât diametrul interior al filetului, valoarea ariei secțiunii transversale este determinată de diametrul canelurii.

12. CALCULUL LEGĂRILOR FLANSĂ CU FLANSĂ DE CONTACT

12.1. Cerințe generale. 12.1.1. Termenii și simbolurile mărimilor fizice corespunzătoare sunt date în Anexa 1 obligatorie. 12.1.2. Tipurile de conexiuni cu flanșe sunt prezentate în Fig. 11. Limitele de aplicare ale tipurilor specificate de racorduri cu flanșă sunt date în Anexa 5 de referință. 12.1.3. Limitele de aplicare a formulelor de calcul din această secțiune trebuie să respecte clauza 1.3. 12.1.4. Temperatura de proiectare a elementelor de conectare a flanșei este stabilită în conformitate cu clauza 1.5. 12.2. Tensiuni admisibile. 12.2.1. Tensiunile admisibile pentru materialul șuruburilor sunt determinate conform clauzei 2.1 cu o creștere de 25%. 12.2.2. Tensiunile admisibile pentru materialul flanșei la calcularea rezistenței statice sunt determinate conform clauzei 2.5. 12.3. Calculul cantităților auxiliare. 12.3.1. Lățimea efectivă și caracteristicile garniturii sunt determinate conform paragrafelor. 3.1; 3.2. 12.3.2. Conformitatea curelelor de contact ale garniturii, mm/N

12.3.3. Lungimea de proiectare și conformitatea șuruburilor (stițurilor) sunt determinate conform clauzei 3.4. 12.3.4. Parametrii flanșei. 12.3.4.1. Conformitatea unghiulară a flanșei este determinată conform clauzei 3.6. 12.3.5. Conformitatea unghiulară a unui capac plat este determinată conform clauzei 3.8. Conformitatea unghiulară a unui capac sferic fără flanșă este determinată conform clauzei 3.6.3. 12.3.6. Brațe de moment, mm:

;

;

.

12.3.7. Cote:

;

Desenul nu definește designul

Valori aproximative h 1 , A 1 , A 2 sunt acceptate conform tabelului. 6:

;

;

;

;

Unde Pentru flanse conform fig. 11a

Pentru flanse conform fig. 11b

Tabelul 6

D

12.4. Calculul sarcinilor 12.4.1. Presiunea internă rezultată, N

12.4.2. Încărcări în elementele de legătură care decurg din deformații de temperatură

12.4.3. Sarcina șurubului în condițiile de instalare se presupune a fi cea mai mare dintre următoarele valori, N:

.

12.4.4. Sarcină incrementală în șuruburi (stițuri) în condiții de funcționare, N

.

12.4.5. Reacția curelelor de contact ale garniturii în condiții de funcționare, N:

;

.

12.4.6. Momentul încovoietor maxim se presupune a fi mare, N × mm:

;

Unde [ s ] 20 , [s] - acceptat conform OST 26-11-04. 12.5. Calculul șuruburilor (stițurilor) 12.5.1. Condițiile de rezistență a șuruburilor (stițurilor) și cantitatea de cuplu pe cheie sunt determinate conform clauzei 6. 12.6. Starea rezistenței garniturii

.

12.7. Stare de etanșare

.

12.8. Calculul flanșei 12.8.1. Tensiune meridiană în carcasă (bucșă), MPa

,

Unde este coeficientul T determinat de caracteristici. 8. 12.8.2. Tensiuni circumferențiale în carcasă (bucșă), MPa

.

12.8.3. Stare de rezistență a carcasei

.

ANEXA 1

Obligatoriu

Termeni și simboluri

Tabelul 7

	Desemnare
Lățimea garniturii, mm	b n
Capacitate de încărcare a clemei, N	B 1
Creșteți pentru a compensa coroziunea, mm	C
Diametrul interior al flanșei, mm
Diametrul interior al inelului liber, mm	DLa
Diametrul exterior al flanșei, mm	Dn
Diametrul exterior al inelului liber, mm	DNK
Diametrul cercului de șuruburi (stițuri), mm	Db
Diametru mediu garnitura, mm	Dsocietate mixtă
Diametrul exterior al șurubului (stud), m<	d
Modulul de elasticitate longitudinală al materialului la o temperatură de 20°C și calculat, MPa, este acceptat conform GOST 14249:
flanșă	E 20 , E
șuruburi (stimpuri)	E 20 b, E b
inel liber.	E 20 La, E k
acoperă	E 20 cr, E cr
Modulul de compresie condiționat al materialului garniturii, MPa
Forța axială externă (compresivă cu semnul minus), N	F
Aria secțiunii transversale a șurubului (șurubului) de-a lungul diametrului intern al filetului, mm 2	fb
Grosimea flanșei, inel liber, mm	h , hLa
Înălțimea opritorului, luată conform OST 26-01-64, mm	h 1
Înălțimea gulerului pentru susținerea clemei, mm	h 2
Grosimea capacului și a părții de flanșă în zona de etanșare, mm	hcr , scr
Grosimea garniturii, mm	hP
Lungimea bucșei conice, mm	L
Moment încovoietor extern, N × mm	M
Raza sferei unui capac sferic fără flanșă, mm	Rc
Raza gulerului pentru susținerea clemei, luată conform OST 26-01-64, mm	R
Presiunea de proiectare, MPa
Grosimea bucșei conice la joncțiunea cu
flanșă	S 1
carcasă, manșon, fund, mm	S 0
Grosimea carcasei, fund, bucșă, mm	S 0
Distanța dintre suprafețele de sprijin ale piuliței și capul șurubului, știft, mm	Lb 0
Număr de șuruburi (stimpuri), buc.	n
Temperatura de proiectare, °C
flanse, capace	tf
șuruburi (stimpuri)
inel liber	tLa
Coeficientul de temperatură de dilatare liniară a materialului, 1/°С
flanșă	Af
șuruburi (stimpuri)	Ab
inel liber	ALa
acoperă	Acr
Limita de curgere a materialului șuruburilor (stimpurilor) la temperatura de proiectare, MPa	s T
Valoarea medie a rezistenței pe termen lung timp de 10 5 ore la temperatura de proiectare, MPa	s d × 10 5
Limită medie de fluaj de 1% timp de 10 5 ore la temperatura de proiectare, MPa	s 1% × 10 5
Tensiunea admisibilă a materialului șuruburilor (stimpurilor) la o temperatură de 20°C și proiectare, MPa	[s ] 20 b,[s ]b
Limita de curgere a materialului flanșei, MPa	s 0,2
Tensiunea admisibilă a materialului flanșei la o temperatură de 20°C și proiectare, MPa	[s ] 20 , [s ]
Tensiunea admisibilă a materialului inelului liber la temperatura de proiectare, MPa	[s ]La
Tensiuni admisibile pentru flanșe în secțiuni S 1 și S 0	[s ]S 1 , [s ]S 0
Proiectarea și amplitudinea admisă a tensiunilor elastice condiționate, MPa	sA , [sA ]
Numărul specificat și permis de cicluri de încărcare	N , [N ]

ANEXA 2

Coeficienți de dilatare liniară

Tabelul 8

Clase de oțel	Coeficientul de dilatare liniar a × 10 6, 1/°С în funcție de temperatură, °С
35
40
20Х13
14Х17Н2
35X 40X 38 HA
20XH3A
30XMA
25Х1МФ
25Х2М1Ф
18Х12ВМБФР
37Х12Н8Г8МФБ
12Х18Н10Т 10Х17Н13М2Т
45Х14Н14В2М
ХН35ВТ
08Х15Н24В4

(Ediție schimbată, amendamentul nr. 1).

ANEXA 3

Cuplu la cheie la strângere

ANEXA 4

informație

Exemplu de calcul al conexiunii flanșei

Date inițiale: D= 400 mm, h= 300 mm, f= 200°С, E 20 = 1,99 × 10 5 MPa; Dn= 535 mm, hP= 2 mm, P= 0,6 MPa, E= 1,81 × 10 5 MPa; Db= 495 mm, S 0 = 8 mm, M= 0,83 × 10 7 N × mm, = 2,1 × 10 5 MPa; Dsocietate mixtă= 445 mm, d= 20 mm, F= 15000 N, E b= 2,01 d105 MPa; bP= 12 mm, n = 20, Cu= 2 mm, Af= 12,6 × 10 -6 1/°С; Ab= 11,9 × 10 -6 1/°С Material flanșă - oțel 20K. Material șurub - oțel 35. Material garnitură - PON paronit.

1. Calculul cantităților auxiliare

1.1. Lățimea efectivă a distanțierului

b o = b n= 12 mm.

1.2. Caracteristicile garniturii sunt luate conform tabelului. 4: m = 2.5;qfundamentele siguranței vieții= 20 MPa; LA = 0,9;En= 2 × 10 3 MPa. 1.3. Conformitatea garniturii

1.4. Conformitatea șuruburilor

Unde fb= 225 mm 2 se ia conform tabelului. 5. 1.5. Parametrii flanșei 1.5.1. Grosimea bucșei echivalente

S o = S o = 8 mm.

1.5.2. Cote

y 1 = 0,16 este determinat de linie. 6;

1.5.3. Conformitatea unghiulară a flanșei

Unde y 2 = 6,9 este determinat de linie. 7. 1.6. Conformitatea unghiulară a unei flanșe încărcate cu un moment încovoietor extern este

1.7. Umeri de moment:

b = 0,5(D b -D sp) = 0,5(495 - 445) = 25 mm;

e = 0,5(Dsocietate mixtă - D - Suh) = 0,5(445 - 400 - 8) = 18,5 mm.

2. Coeficientul de rigiditate a conexiunii flanșei

2.1. Conexiune cu flanșă încărcată cu presiune internă și forță axială externă:

2.2. Conexiune cu flanșă încărcată cu moment de încovoiere extern:

=

;

3. Calculul sarcinilor

3.1. Presiunea internă rezultată

Qd= 0,785 × D 2 societate mixtă × P= 0,785 × 445 2 × 0,6 = 93270,0 N.

3.2. Reacția garniturii în condiții de funcționare

Rn = p × Dsocietate mixtă × bO × m × P= 3,14 × 445 × 12 × 2,5 × 0,6 = 25151,4 N.

3.3. Sarcina rezultată din deformațiile de temperatură

Pentru condițiile de instalare, se acceptă cea mai mare dintre următoarele valori:

Pb1=0,5 × p × Dsocietate mixtă × buh × qfundamentele siguranței vieții=0,5 × 3,14 × 445 × 12 × 20 = 167676,0 H

Pb1=0,4 × × P × fb=0,4 × 130 × 20 × 225 = 234000,0 H.

3.5. Sarcină incrementală în șuruburi în condiții de funcționare

4. Calcul șurub

Unde acceptate conform tabelului. 3,

5. Calculul garniturilor

;

[q] = 130 MPa, luat conform tabelului. 4;

6. Calculul flanșei

6.1. Unghiul de rotație al flanșei la strângere:

6.2. Creșterea unghiului de rotație a flanșei în condiții de funcționare:

6.3. Tensiuni meridiane în carcasă pe suprafețele exterioare și interioare în timpul strângerii, MPa

Unde T= 1,78 - acceptat după diavol. 8;

s 21 = 353,6 MPa; s 22 = -353,6 MPa.

6.4. Creșteri ale tensiunilor meridionale în înveliș pe suprafețele exterioare și interioare în condiții de funcționare:

Ds 21 = Dsn +Ds 1 = 24,3 + 104 = 128,3 MPa;

Ds 22 = Dsn -Ds 1 = 24,3 + 104 = 128,3 MPa;

6.5. Tensiuni circumferențiale în carcasă pe suprafețele interioare exterioare în timpul strângerii, MPa:

s 23 = 0,3 × s 1 = 0,3 × 353,6 = 106,1 MPa;

s 24 = -0,3 × s 1 = -0,3 × 356,6 = -106,1 MPa.

ss 0 = 425,6 MPa< 491 МПа.

Nivelul de stres nu depășește nivelul admisibil.

7. Cerință de rigiditate

q +Dq £ ,

0,0040 + 0,0012 = 0,0052<0,013.

ANEXA 5

Limitele de aplicare pentru tipurile de racorduri cu flanșă

Flanșele plate (Fig. 2), cu inel liber (Fig. 3), cu cleme (Fig. 4) sunt recomandate pentru utilizare la temperaturi ambientale de până la 300°C. Flanșele cu o suprafață de etanșare netedă sunt recomandate pentru presiuni medii nominale de până la 1,6 MPa. Flanșele cu suprafață de etanșare proeminență-cavità sunt recomandate pentru presiuni medii nominale mai mari de 1,6 MPa. Flansele cu suprafata de etansare thorn-vaz sunt recomandate pentru garniturile care trebuie plasate intr-un volum inchis. Flanșele cu suprafață de etanșare pentru o garnitură metalică de secțiune transversală ovală sau octogonală sunt recomandate pentru presiuni medii condiționate mai mari de 6,0 MPa. Flanșele de contact (Fig. 11) sunt recomandate pentru presiuni nominale de până la 0,6 MPa și vid cu o presiune reziduală de cel puțin 5 mm Hg. (0,005 MPa repaus.) la temperaturi de până la plus 300°C.

Parametrii de conectare a flanșei, mm	Tipuri de flanșe
	Sudat cap la cap (Fig. 1)	Plat (Fig. 2)	Gratuit (Fig. 3)	Notă
1. Grosimea carcasei (bucșă).	S = S 0 +1,3S, dar nu în toate cazurile	S 0 ³ S		S- grosimea carcasei la care este sudată flanșa; b acceptat ca iad 13
	S 0 -S× 5 mm
	S 1 = bS 0
2. Lungimea bucșei conice t				i= pantă bucșă 1:3
3. Diametrul cercului șuruburilor	Db ³ D + 2(S 1 + d + u)	Db ³ D +2(2S 1 +d × u)	Db >DLa +8(d+u 1)	u= 6 mm u 1 = 8 mm
Db	Db = ε 1× D 0,931			ε 1 este acceptat conform tabelului. unsprezece d acceptate conform tabelului. 13
4. Diametrul exterior al flanșei Dn	Dn ³ Db +A			A acceptate conform tabelului. 13
5. Diametrul exterior al garniturii D s	D s = Db - e		D s £ D s 1	e acceptate conform tabelului. 13
6. Diametrul mediu al garniturii Dsocietate mixtă	Dsocietate mixtă = D s - b			b acceptate conform tabelului. 14
7. Numărul de șuruburi n				t 1 este acceptat conform tabelului. 12
8. Grosimea aproximativă a flanșei h				l 1 este acceptat după diavol. 14 S 0 este acceptat conform clauzei 3.6.1

2 - pentru flanse conform fig. 1

Tabelul 11

Parametru fără dimensiune ε 1 in functie de RU

Tabelul 13

Cantitati auxiliare d , AȘi e pentru șuruburi (stimpuri)

RU, MPa	Diametrele șuruburilor (stițurilor) pentru dispozitive, mm

Diametrul șurubului d b

Diametrul orificiului șurubului d

Pentru nuci hexagonale

Pentru piulițe hexagonale cu dimensiune redusă a cheii

Pentru garnituri plate

Pentru garnituri ovale sau octogonale

Tabelul 14

Dimensiuni garnituri

Material garnituri	Diametrul dispozitivului, mm	Lățimea garniturii, mm
Garnituri plate nemetalice	D 1000 GBP
	1000 < D 2000 GBP
	D > 2000
Garnituri plate metalice	D 1000 GBP
	D > 1000
Garnituri plate cu manta metalica si garnituri metalice zimtate	D 1600 GBP
	D > 1600
Garnitura ovala sau octogonala pt RU³ 6,3 MPa	D 600 GBP
	600 < D 800 GBP
	800 < D 1000 GBP
	1000 < D 1600 GBP

Continuarea tabelului*

Material garnituri	Diametrul dispozitivului, mm	Lățimea garniturii, mm	Grosimea garniturii, mm
TRG „Graflek c) neîntărit cu abturret	400< D £ 600
	£600D<1000
	£1000D<1500
	£400D<600
TRG „Graflek c) întărit cu abturret	£400D<600
	£600D<1000

* Dimensiunile garniturii sunt acceptate conform specificațiilor tehnice elaborate de NPO UNICHIMTEK (ediție schimbată, amendament nr. 1).

Anexa 6

(Necesar)

STANDARDE ȘI METODE DE CALCUL PENTRU REZISTENȚA ȘI ETANCHEITATEA IMBINĂRILOR FLANSĂ CU GARNITURĂ DIN MATERIAL GRAFIT EXPANSAT TERMICO „GRAFLEX”

1. Prezenta anexă se aplică la calculul îmbinărilor cu flanșe cu suprafețe de etanșare cu caneluri și lamelă cu garnituri de la TRG „GRAFLEX”.2. Caracteristici garnituri de la TRG "GRAFLEX"* m, q obzh,.[q], sunt date în tabel. Modulul de elasticitate al garniturii E p = 11,1q, unde este presiunea specifică pe garnitură la strângere, MPa.3. Coeficientul de rigiditate a conexiunii flanșei A determinat în conformitate cu clauza 4.1.Datorită faptului că modulul de elasticitate al garniturii depinde de presiunea specifică asupra garniturii ( q), apoi la determinarea A Conformitatea garniturii se determină prin metoda aproximărilor succesive în felul următor: Presiunea specifică asupra garniturii în timpul strângerii se determină preliminar prin formula: R b- forța șuruburilor pentru condițiile de instalare, determinată conform clauzei 5.4.La determinare R b- se ia coeficientul din prima aproximare egal cu unitatea.Apoi dupa formula E p = 11,1q Modulul elastic și complianța garniturii se determină conform clauzei 3.3.Dacă A Dacă rezultatul este mai mare de unu, atunci este necesar să se determine forța șurubului R b1, conform clauzei 5.4. cu coeficientul rezultat Ași repetați definiția qȘi E. După aceasta, determinați din nou coeficientul A. *Notă. Caracteristicile garniturilor sunt prezentate de NPO "UNICHIMTEK" Daca, la o prima aproximare, coeficientul A se dovedește a fi mai mic de unu, atunci când se calculează conexiunile cu flanșe, coeficientul A este luată egală cu unitate și aproximări ulterioare prin definiție A nu este necesar.

Tipul și materialul garniturii	Coeficient m	Presiunea specifica de compresie a garniturii qfundamentele siguranței vieții, MPa	Presiune specifică admisă [ q], MPa
Garnitură TRG, nearmată, cu etanșare
Garnitura TRG ranforsata fara etansare			120 la t=2 mm*) 100 la t=3 mm*)
Garnitură TRG întărită cu etanșare
*) grosimea garniturii în stare liberă

DATE INFORMAȚII

1. DEZVOLTAT DE NIIkhimmash, Ukrniikhimmash, VNIIneftemash EXECUTTORI: Rachkov V.I., Ph.D.; dr. Zusmanovskaya S.I.; Gaponova L.P.; Smolsky K.V., Ph.D.; Zavarov V.A.; Morozov V.G.; Pertsev L.P., doctor în științe tehnice; Golubova T.P.; dr. Mamontov G.V.; Zeide I.E.; Wolfson B.S. 2. APROBAT ȘI INTRAT ÎN VIGOARE prin fișa de avizare a Direcției Principale Științifice și Tehnice din 29 noiembrie 1988. 3. ÎNLOCUIT OST 26-373-78, OST 26-01-396-78, OST 26-01-54- 77. 4. DOCUMENTE REGLEMENTARE ŞI TEHNICE DE REFERINŢĂ

	Număr de clauză, subpropoziție, enumerare, anexă
GOST 481-80
GOST 2208-75
GOST 2850-80
GOST 5632-72
GOST 7338-77.
GOST 9045-80
GOST 14249-80	Anexa 1
GOST 21631-76
GOST 25859-83
OST 26-01-64-83	Anexa 1
OST 26-11-04-84	2.5, 5.3, 12.4.6
OST 26-291-87	Parte introductivă
TU6-05-810-76

1. Cerințe generale. 1 2. Tensiuni admisibile. 3 3. Calculul cantităților auxiliare. 4 4. Coeficientul de rigiditate al îmbinării cu flanșă. 6 5. Calculul sarcinilor. 7 6. Calculul șuruburilor (stițurilor) 8 7. Calculul garniturilor. 9 8. Calculul flanselor pentru rezistenta statica*. 9 9. Calcul pentru oboseala cu ciclu redus. unsprezece 10. Calculul inelului liber. 12 11. Cerințe de rigiditate. 12 12. Calculul legăturilor cu flanșe cu flanșe de contact. 16 Anexa 1 Termeni și simboluri. 20 Anexa 2 Coeficienții de dilatare liniară. 21 Anexa 3 Strângerea cheii la strângere. 21 Anexa 4 Exemplu de calcul al unei conexiuni cu flanșă. 22 Anexa 5 Limitele de aplicare ale tipurilor de racorduri cu flanșe. 26 Anexa 6 Standarde și metode de calcul a rezistenței și etanșeității legăturilor cu flanșe cu garnituri din material grafit expandat termic „graflex”. 29

V.T. Barcenko, M.L. Vinogradov

Universitatea Electrotehnică de Stat din Sankt Petersburg „LETI” (SPbSETU), st. Profesora Popova, 5, Sankt Petersburg, 197376, Rusia, , Această adresă de e-mail este protejată de spamboți. Trebuie să aveți JavaScript activat pentru a-l vizualiza.

Acest articol oferă o metodă pentru determinarea standardului de etanșeitate pentru un produs sigilat în vid și calcularea dependenței de timp a modificării presiunii în dispozitiv în prezența unei scurgeri. Este prezentat raportul dintre scurgerile de heliu și etanșeitatea pentru diferite tipuri de substanțe penetrante. Sunt prezentate produse noi pentru organizarea controlului etanșeității la întreprinderi.

Detectorul portabil de scurgeri de heliu asigură înregistrarea fiabilă a fluxului de heliu până la 1 . 10 -7 Pa. m3/s (7,6,10-4 l. pm Hg./s).

La fel ca detectoarele de scurgeri staționare de dimensiuni mari, detectorul de scurgeri portabil are o funcție de zero de fundal, care servește la referința la zero a concentrației de heliu din cameră și permite monitorizarea scurgerilor, indiferent de nivelul constant de heliu din apropierea obiectului.

Să luăm în considerare un grafic al distribuției statistice a scurgerilor detectate atunci când lucrăm cu detectoare de scurgeri de heliu. Graficul prezentat în Figura 2 suprapune intervalele de sensibilitate ale unui detector portabil de scurgeri în versiunile profesionale și standard.

Figura 2. Distribuția statistică a numărului de scurgeri detectate ale diferitelor fluxuri

Analiza acestei distribuții statistice ne permite să concluzionăm că domeniul de sensibilitate al unui detector portabil de scurgeri de heliu include marea majoritate a scurgerilor reale care trebuie detectate la monitorizarea scurgerilor.

Debit de scurgere 10 -9 mm Hg. . l/s și mai puțin sunt determinate în principal de:

o permeabilitatea etanșărilor în vid,

o difuzia și conducerea gazului prin materialele produsului (de exemplu, prin polimeri);

o desorbția și evaporarea de pe pereții interni ai produsului.

Scurgerile din motivele enumerate ar trebui prevenite în etapa de dezvoltare a designului și de selecție a materialelor produsului, precum și prin pregătirea produsului pentru testare conform metodelor descrise în. În timpul testelor ulterioare de scurgere, scurgeri cu un debit de 7,5. 10 -7 mm Hg. Artă. . l/s și mai mult pot fi detectate folosind un detector portabil de scurgeri de heliu.

Detector de scurgeri manometru pentru testarea integrală a scurgerilor

Detectorul de scurgeri manometric este un detector automat de scurgeri pentru monitorizarea etanșeității produselor, oferind măsurarea scurgerilor totale de până la 10 -4 Pa. m 3 /s și mai sus.

Detectorul de scurgeri este echipat cu două tipuri de senzori: presiune și debit de gaz. Sistemul de detectare a scurgerilor în vid este proiectat astfel încât să fie posibilă implementarea metodelor manometrice, vacuum-metrice de control al etanșeității, precum și detectarea scurgerilor prin măsurarea debitului de gaz.

Figura 3. Detectoare de scurgeri: a – heliu portabil, b – manometrice

Principiile de detectare a scurgerilor implementate în acest dispozitiv sunt împărțite în două tipuri.

1) Detectarea scurgerilor pe baza creșterii sau scăderii presiunii. Pentru a determina scurgerea totală se folosesc metode manometrice și de vid. Metoda manometrică este potrivită pentru structurile închise în care se poate crea presiune peste presiunea atmosferică. Vacuometru – pentru structuri închise în care se poate crea un vid.

Principiul calculului debitului de scurgere se bazează pe monitorizarea ratei de schimbare a presiunii în obiectul de testat. Dispozitivul conține un volum sigilat de referință, separat de obiectul măsurat printr-o membrană sensibilă la diferența de presiune. Metoda de detectare a scurgerilor prin măsurarea presiunii diferențiale este aceea că atât obiectul, cât și volumul de referință sunt pompați sau umpluți cu gaz la aceeași presiune.

Dacă există o scurgere în obiectul de testat, echilibrul presiunii este perturbat și membrana care separă volumele este deformată. Prin schimbarea capacității condensatorului, dintre care o placă este membrana specificată, se determină cantitatea de scurgere din obiectul de testat.

2) Detectarea scurgerilor prin masurarea debitului de gaz.Aparatul masoara cantitatea de aer care patrunde in obiect in cazul unei scurgeri. Testele sunt efectuate folosind un senzor de debit de gaz. Dispozitivul este calibrat folosind un test de scurgere instalat într-un port special pentru detector de scurgeri și un debitmetru extern de gaz.

Literatură

1. Loktev I.I. / Controlul scurgerilor mari și mici în elementele de combustibil // Echipamente și tehnologie de vid, volumul 10, nr. 3, 2000

2. Noțiunile fundamentale ale vacuumului școlii Acceleratorului de particule din SUA, Lou Bertolini, Laboratorul Național Lawrence Livermore, 19 ianuarie 2004

3. OST 5.0170-81. Testare nedistructivă. Constructii metalice. Metode de testare a scurgerilor cu gaze și lichide.

4. PNAE G-7-019-89. Metodologie unificată pentru monitorizarea materialelor de bază (produse semifabricate), îmbinărilor sudate și suprafețelor echipamentelor și conductelor centralelor nucleare. Controlul etanșeității. Metode gazoase și lichide.

La proiectarea produselor sigilate, apar două probleme: calcularea forței de compresie care asigură etanșeitatea unei conexiuni, de exemplu, un corp și un capac (cu o garnitură între ele) și calcularea scurgerilor de gaz prin conexiune.

Calculul forței de sertizare

Lipsa unor modele matematice fundamentate de depresurizare a îmbinărilor volumetrice nu ne permite să determinăm cu precizie presiunea de compresie ținând cont de proprietățile mediului, materialul garniturilor și caracteristicile microgeometriei suprafeței acestora. Prin urmare, formulele empirice pentru determinarea presiunii de compresie au devenit larg răspândite. Ele sunt valabile numai în intervalul de modificări ale parametrilor în care au fost efectuate experimentele.

Cunoscând rezistența la compresiune necesară puteți determina forța de strângere a conexiunii, de exemplu, cu șuruburi care strâng garnitura de etanșare dintre capac și corp.

Calculul scurgerilor

Când se calculează scurgerea (rata de scurgere) printr-o etanșare, sunt utilizate două modele. Una dintre ele este scurgerea prin capilare rotunde, cealaltă este fluxul laminar printr-o fantă plată (formula lui Poiseuille). Calculele făcute folosind aceste modele sunt în contradicție cu practica, deoarece acestea din urmă nu iau în considerare factori precum presiunea de contact, caracteristicile microgeometriei suprafeței, precum și proprietățile fizice și mecanice ale materialelor pieselor etanșate etc. Între timp, nu toți factorii influențează scurgerea în aceeași măsură, așa că mulți autori au prelucrat rezultatele experimentale pentru fiecare caz și au obținut formule empirice, ale căror calcule oferă o concordanță bună cu datele practice.

Înălțimea medie a spațiului statistic și presiunea de contact R La, care asigură o etanșare mai normală a garniturii, sunt legate prin relație

Unde R- un parametru care caracterizează capacitatea unui material de a compacta micro-neregularitățile de suprafață. Scurgerea prin garnitura elastomer este egală.

Conductivitate (scurgeri pe unitate de cădere de presiune și perimetrul suprafeței de etanșare B)

Aici CU 0 - conductivitate in absenta patrunderii garniturii in microrugozitatea suprafetei sigilate.

Formulele 1-3 sunt valabile pentru gazele care nu creează obliterare, ceea ce reduce scurgerea prin umplerea golului.

Scurgerile de gaz prin spațiul dintre garnitura de etanșare și flanșe pentru cei mai buni elastomeri variază de la 8,10 -6 ... 4,10 -11 Pa cm 3 /s (8,10 _6 ... 4,10 -11 atm cm 3 /s) pe 1 cm de lungime a garniturii și depinde de materialul și temperatura acesteia,

Fluxul de masă de gaz prin scurgeri la îmbinarea unei conexiuni ermetice(4)

Unde R Și - .presiunea gazului în produs,

R 0 - presiunea ambiantă;

R- constanta de gaz,

h 0 - înălțimea medie a golului în absența presiunii de contact la articulație;

LA 0 - Constanta Kozeny, în funcție de forma secțiunii transversale a fantei (pentru o fantă circulară Co.=2);

t - coeficientul de tortuozitate ();

- vâscozitatea mediului etanșat (gaz);

T- temperatura absolută;

în consecință, razele exterioare și interioare ale suprafețelor de etanșare;

(t=1,2) - cea mai mare înălțime a neregularităților de profil ale suprafețelor de etanșare;

Sm- pasul mediu al neregulilor de profil (GOST 2789-73);

Ra- abaterea medie aritmetică a profilului;

Factorul de proporționalitate;

Coeficient de caracterizare a proprietăților fizice și mecanice ale materialului suprafețelor de etanșare;

M i - raportul lui Poisson al materialului,

E i - modulul elastic al materialului;

r- raza medie de curbură a vârfurilor de microrugozitate$

V 1 - parametri totali ai curbelor de sprijin ale suprafetelor de contact;

Parametru curbe de referință,

- funcția gamma.

Cerința pentru un grad ridicat de etanșare a microansamblurilor, de exemplu, pachete de dispozitive semiconductoare și IP este indisolubil legată de asigurarea fiabilității și durabilității acestora.

Ca urmare a scurgerilor, umiditatea, substanțele corozive, precum și particulele străine pot pătrunde în carcasă, ceea ce poate provoca deteriorarea elementelor individuale ale microansamblului sau un scurtcircuit.

Etanşeitatea carcaselor de microansamblu este foarte mare iar debitul masic poate ajunge la 10 -8 ...10 -9 cm 3 /s. Să subliniem spre comparație că printr-o gaură cu diametrul de 10 microni debitul de gaz este de 5·10 -9 cm 3 /s. Când diametrul găurii este redus la 0,1 microni, debitul de gaz scade cu patru ordine de mărime și se ridică la 5,10 -13 cm 3 /s. Acest lucru determină mari dificultăți în alegerea metodelor și mijloacelor de verificare a etanșeității microansamblurilor, în special în producția de masă. Printre metodele de control existente, gazul (folosind un detector de scurgeri de heliu) a devenit larg răspândit.

După cum a arătat practica, scurgerea carcaselor de micro-ansamblu depinde nu numai de presiunea gazului trasor utilizat pentru testare, de durata acestei presiuni, de intervalul de timp după îndepărtarea presiunii, ci și de dimensiunea interiorului (liber. ) volumul carcasei care se testează pentru scurgeri.

Pentru evaluarea precisă a scurgerilor de heliu din rezultatele măsurătorilor

Unde R- scurgere măsurată, atm cm 3 /s;

L- scurgere standard echivalentă, atm cm 3 /s;

- greutatea moleculară a aerului și respectiv a gazului trasor;

t 1 - timpul petrecut sub presiune;

t 2 - timp de mentinere inainte de masurare dupa indepartarea presiunii;

U- volumul corpului, cm 3.

UDC 517.958:532.5, 621:007

MODUL SOFTWARE PENTRU CALCULUL ETANCHEITĂȚII

SINGURI MECANICE AXIAL-SIMETRICE PE BAZĂ DE

MODEL ELEMENT FINIT

Este prezentat un model matematic al curgerii unui mediu lichid în etanșările de capăt axisimetrice, ținând cont atât de ondulația cât și de rugozitatea suprafețelor de lucru. Este propus un modul software pentru calcularea scurgerilor mediului de lucru pe baza modelării cu elemente finite. Sunt prezentate rezultatele experimentelor model, arătând caracterul adecvat al utilizării acestei scheme pentru calcularea etanșeității conexiunilor.

Cuvinte cheie: etanșări mecanice axisimetrice; calculul etanșeității; modul software; modelul cu elemente finite.

Una dintre cele mai importante probleme la proiectarea elementelor de noi tehnologii în inginerie mecanică, construcție de mașini-unelte, inginerie energetică, în industria aviației și aerospațiale este problema izolării mediilor de lucru și a asigurării unui anumit grad de etanșeitate a diferitelor dispozitive, vase, conexiuni. de fitinguri de conducte, etc. Pentru a rezolva această problemă, un număr mare de o varietate de dispozitive de etanșare, de obicei simple din punct de vedere structural, dar adesea joacă un rol decisiv în asigurarea fiabilității produsului în ansamblu. Unul dintre tipurile caracteristice de dispozitive de etanșare care combină multe dintre cele mai comune proprietăți și caracteristici de performanță sunt etanșările metal pe metal (Fig. 1). Astfel de sigilii sunt utilizate pe scară largă în multe industrii.

Orez. 1. Tipuri de etanșări metal-metal pe baza formei de contact: A - apartament; b - conic; c - liniar;

g - con-sferic; R, l, d – raza de curbură, lățimea gulerului și diametrul de lucru al garniturii

Datorită naturii specifice a mecanismului de etanșare, aceste conexiuni sunt clasificate ca conexiuni de contact, iar performanța lor este determinată de natura complexă a influenței parametrilor geometrici și fizico-mecanici ai suprafețelor de lucru asupra dinamicii interacțiunii lor de contact. Structura complexă a articulației, pe de altă parte, creează anumite probleme pentru descrierea matematică a mișcării mediilor de lucru în articulații.

Cele de mai sus au condus la faptul că până în prezent nu s-au dezvoltat un model teoretic unificat și algoritmi pentru calcularea scurgerilor de mediu de lucru în îmbinările etanșe, ținând cont de topografia reală a suprafețelor de lucru ale îmbinărilor și de condițiile lor de funcționare.

Lipsa modelelor de calcul duce la necesitatea unei selecții experimentale îndelungate și intensive de muncă a materialelor, metodelor tehnologice de fabricație și asamblare pentru fiecare îmbinare etanșată nouă, ceea ce prelungește și crește semnificativ costul etapei pregătitoare de producție și împiedică dezvoltarea. de CAD.

Articolul propune un model al curgerii mediului de lucru în etanșările metal-metal axisimetrice folosind parametrii topografiei reale a suprafețelor etanșate. Calculul se bazează pe metoda elementelor finite implementată pentru ecuația Reynolds în coordonate polare.

Formularea problemei. Modelul curgerii mediului de lucru în compactare, ținând cont de influența rugozității, poate fi descris prin ecuația pentru câmpul de presiune al mediului lichid în straturi subțiri, obținută de Patir și Zheng în condițiile Reynolds. apropiere:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image006_1.gif" width="211 height=23" height="23">,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image008.gif" width="52" height="23">, sunt înălțimile de ondulare ale suprafețelor de lucru inferioare și superioare ale etanșării în raport cu planurile medii, respectiv; este decalajul dintre planurile medii de ondulare (valoare constantă); – decalaj în sigiliu ținând cont de topografia ondulației; https://pandia.ru/text/79/265/images/image013. gif" width="49" height="21 src="> – presiunea în canal formată de gol. Pentru a calcula funcția EN-US">

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image016_0.gif" alt=" Semnătura:" align="left" width="241 height=255" height="255">!}

Aici este o zonă de inel; – funcția de testare care îndeplinește următoarele condiții la limită:

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image025.gif" width="16" height="24 src="> sunt razele limitelor exterioare și, respectiv, interioare ale compactării (Fig. . 2).

Zona este reprezentată ca un model cu elemente finite ..gif" width="229 height=25" height="25">,font-size:14.0pt"> – un element finit separat; – parametri generalizați care depind de element..gif" width="21" height="25 src=">și font-size: 14.0pt"> ,

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image039.gif" width="21" height="24"> este o contribuție elementară la funcționalitate

.

După înlocuirea expresiei cu funcția de test, expresia contribuției elementare se transformă în formă

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image043.gif" width="69" height="28">, sunt coeficienți exprimați prin coordonatele nodurilor elementului.

La punctul minim, derivatele funcționalei în raport cu fiecare valoare nodale dispar:

Unde w, s, t– numărul de noduri de plasă incluse în element e. Integrala prezentă în expresie poate fi calculată numeric.

Dependențele rezultate sunt însumate și egale cu zero. Împreună formează un sistem de ecuații liniare:

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image049.gif" width="25" height="23">.gif" width="23" height="23 src=">) și limitele interne () se calculează în funcție de următoarele relații:

https://pandia.ru/text/79/265/images/image055.gif" width="200" height="52">.gif" width="25" height="21 src="> – spațiere între grilă prin coordonate unghiulare; – numărul de partiții de-a lungul coordonatei unghiulare; – numărul de partiții de-a lungul coordonatei radiale; https://pandia.ru/text/79/265/images/image061.gif" width="39" height="25 src="> – valoarea presiunii în punctul nodal de pe ultimul cerc interior; EN-US" >MSIU RondWave 2D (certificat de înregistrare produs software Nu.). Construit în acest fel, vă permite să analizați etanșeitatea conexiunii imediat după finalizarea măsurării ondulației suprafețelor sale de lucru.

Modulul este apelat din elementul „Modelare” din meniul principal al programului de control APK (Fig. 4). La începerea procesului de modelare se deschide inițial fereastra de parametri a modelului studiat (Fig. 5)..gif" width="21" height="23">.gif" width="24" height="23"> – valoarea decalajului garantat între vârful maxim de denivelare al unei suprafețe de lucru și vârful maxim de denivelare al celei de-a doua suprafețe de lucru; – funcție specificată discret care caracterizează influența rugozității.

font-size:10.0pt">Fig. 4. Modul încorporat pentru simulare numerică

Funcțiile de influență ale rugozității (coeficienții de curgere) sunt calculate printr-un pachet software dezvoltat anterior și exportate în acest modul software. Fiecare funcție este un fișier text situat în folder funcții. Prima linie a acestor fișiere conține numărul de puncte la care este specificată funcția. Liniile ulterioare conțin perechi de valori - decalaj și valoarea corespunzătoare, separate printr-un spațiu. În intervalele dintre valorile intervalului specificat, funcția este interpolată liniar. La granițe este interpolat prin funcții constante și, în consecință, pentru limitele superioare și inferioare în funcție de dimensiunea decalajului https://pandia.ru/text/79/265/images/image074.gif" alt="( !LANG: Semnătura:" align="left" width="390 height=385" height="385">Информация о топографии волнистости поверхности соединения, а также о его геометрических размерах задается через основную программу комплекса MSIU RondWave 2 D .!}

După introducerea parametrilor îmbinării studiate, se realizează modelarea cu elemente finite, în urma căreia se generează un raport privind etanșeitatea îmbinării (Fig. 6). Raportul include o hartă a distribuției presiunii în interiorul golului dintre suprafețele de lucru ale conexiunii, o diagramă și parametrii conexiunii, scurgerile totale ale fluidului de lucru și un grafic al distribuției scurgerilor locale de-a lungul coordonatei unghiulare.

Orez. 6 . Raport de etanșeitate a articulațiilor

Verificarea acurateței calculelor de scurgere prin conexiuni de capăt axisimetrice folosind un modul software. Pentru a verifica caracterul adecvat al modelului dezvoltat, s-au efectuat o serie de experimente cu model pentru a studia scurgerile în etanșările extreme axisimetrice absolut netede. Pentru astfel de conexiuni, există metode analitice pentru găsirea scurgerilor volumetrice. Compararea rezultatelor obținute prin calcule analitice cu rezultatele modelării numerice ne permite să determinăm caracterul adecvat al pachetului software.

Pentru a calcula scurgerile prin etanșări axisimetrice, se propune următorul model analitic:

, (2)

unde https://pandia.ru/text/79/265/images/image078.gif" width="16" height="15"> este viteza unghiulară de rotație a conexiunii. Ținând cont de faptul că conexiunea este staționară, ecuația (2) ia forma

.

Toate studiile de model au fost efectuate pentru motorină clasa A, care are caracteristicile prezentate în tabel. 1. Intervalul din conexiune a variat în intervalul de la 1 la 2 µm. Calculul a fost efectuat fără a ține cont de influența rugozității (funcția unitară 624 "style="width:467.8pt;margin-left:5.4pt;border-collapse:collapse;border:none">

Parametru

Desemnare

măsurători

Admis

valorile

Presiune în afara garniturii

1·105

Presiune în interiorul garniturii

Raza limitei exterioare a sigiliului

Raza limitei interioare a etanșării

2,5 10-2

Distanța dintre suprafețele de etanșare

1·10-6; 1,2.10-6;

1,4.10-6; 1,6.10-6;

1,8.10-6; 2·10-6

Coeficientul de vâscozitate dinamică al mediului de lucru

kg/(m·Cu)

O comparație a rezultatelor modelării numerice (https://pandia.ru/text/79/265/images/image052.gif" width="23" height="23 src=">) cu scurgerile analitice a arătat că diferența între ele nu este mai mare de 0,5% Rezultatele studiului sub forma dependenței scurgerii de decalajul mediu sunt prezentate în Fig. 7. Astfel, s-a arătat că acest pachet software satisface modelul analitic pentru cele mai simple cazuri de conexiuni.

Modelarea numerică a influenței ondulației asupra etanșeității conexiunii. A fost efectuat un studiu numeric pentru a studia efectul ondulației asupra etanșeității articulațiilor. Un compus model cu caracteristicile enumerate în Tabelul 1 a fost ales ca obiect de studiu. 2. Suprafața de lucru superioară a fost considerată a fi perfect plană. Întrucât scopul experimentului a fost de a determina gradul de influență a ondulației suprafeței asupra scurgerilor, coeficientul de influență al rugozității a fost luat constant și egal cu unitatea.

Garantare a articulațiilor garantată hΔ a fost specificat ca distanța dintre vârful maxim al suprafeței de lucru inferioare și planul suprafeței de lucru superioare. Intervalul echivalent într-o îmbinare netedă a fost calculat ca distanța de la planul suprafeței superioare la planul mijlociu al suprafeței inferioare. S-au efectuat calcule pentru valori hΔ: 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15 și 20 microni. Acestea corespundeau unor goluri echivalente într-o conexiune netedă: 9,68; 10,68; 11,68; 13,68; 16,68; 18,68; 23,68 și 28,68 microni.

masa 2

Caracteristicile compactării modelului experimental

Parametru	Desemnare	măsurători	Sens
Presiune în afara garniturii			1·10 5
Presiune în interiorul garniturii			5 10 5W A, metoda de calcul fără a ține cont de ondulație duce la o eroare de 20%. La valori mai mici hΔ această eroare poate crește brusc. La rândul său, cu o creștere mare a valorii hΔ scade treptat. Rezultatele studiului sunt afișate în Fig..gif" width="31" height="25 src="> - în combinație cu pereți netezi. font-size:12.0pt">Modelul considerat al curgerii mediului de lucru în etanșările metal-metal axisimetrice folosind parametrii topografiei reale a suprafețelor sigilate poate găsi uz practic la proiectarea acestor sigilii, atribuirea metodelor tehnologice pentru fabricarea lor folosind sisteme CAD moderne. Pe baza acestui model, a fost dezvoltat un pachet software care permite efectuarea rapidă și evaluare eficientă etanșeitatea etanșărilor mecanice. Bibliografie 1. Patir, N. Un model de debit mediu pentru determinarea efectelor rugozității tridimensionale asupra lubrifierii hidrodinamice parțiale / N. Patir, H. S. Cheng // ASME Journal of Lubrication Technology. – 1978. - Vol. 100. - Nr. 1. - P. 12-17. 2. Sheipak, A. A. Aplicarea metodei elementelor finite (FEM) pentru calculul factorilor de curgere în sigilii / A. A. Sheipak, V. V. Porohsyn, D. G. Bogomolov // Rezumate ale lucrărilor de la al 2-lea congres mondial de tribologie (Viena, Austria, 3 - 7 septembrie 2001) . - P. 173-174. 3. Norrie, D. Introducere în metoda elementelor finite / D. Norrie, J. de Vries. – M.: Mir, 1981. – 304 c. 4. Kondakov, și tehnologia de etanșare: carte de referință /,. – M.: Mashinostroenie, 1986. – 464 p. 5. Poroshin, un pachet software pentru analiza tridimensională a ondulației suprafeței pieselor în producția de asamblare mecanică / , // Asamblare în inginerie mecanică, fabricarea instrumentelor. - M.: Inginerie mecanică, 2006. - Nr. 12.

RD 26.260.011-99

DOCUMENT DE ORIENTARE

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE

CALCUL DETERMINAREA STANDARDELOR DE ETANCHEITATE
NAVE ȘI DISPOZITIVE

FIȘA DE OMOLOGARE

RD 26.260.011-99

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE

CALCUL DETERMINAREA STANDARDELOR DE ETANCHEITATE ALE NAVELOR SI DISPOZITIVELOR

Director general al SA „VNIIPTkhimnefteapparatura” ________________________	V.A. Panov
Seful departamentului Standardizare _____________________________________________	V.N. Zarutsky
Șef Departament Nr. 29 _____________________________________	S.Ya. Lucin
Şef Laborator Nr 56 ________________________	L.V. Ovcharenko
șef de dezvoltare, Cercetător principal ___________________________	V.P. Novikov
Inginer de proces II pisică. ______________________________	N.K. Lamina
Inginer Standardizare eu pisică. ______________________	IN SPATE. Lukina
DE ACORD
director general adjunct pentru activități științifice și de producție OJSC „NIIKHIMMASH” _________________________________	V.V. Rakov

Prefaţă

1. DEZVOLTAT de JSC Volgograd Institutul de Cercetare și Proiectare pentru Tehnologia Echipamentelor Chimice și Petroliere (JSC VNIIPTkhimnefteapparatura).

2. APROBAT ȘI DAT ÎN VIGOARE de Comitetul Tehnic Nr. 260 „Echipamente de prelucrare a produselor chimice și a petrolului și gazelor” cu Fișă de Aprobare din 24 iunie 1999.

3. ÎN LOC „Metode pentru calcularea standardelor de etanșeitate ale vaselor și aparatelor.”

4. REEDITIONARE 2000 iulie cu SCHIMBAREA Nr. 1, aprobat prin Foaia de Aprobare din 27 iunie 2000.

DOCUMENT DE ORIENTARE

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE CALCUL DETERMINAREA STANDARDELOR DE ETANCHEITATE ALE NAVELOR SI DISPOZITIVELOR

Data introducerii 1999-07-01

1 DOMENIU DE UTILIZARE

Acest document de orientare este destinat să stabilească standarde pentru proiectarea și testarea scurgerilor vaselor și aparatelor fabricate în conformitate cu OST 26-291 și poate fi utilizat pentru orice alt echipament controlat de Gosgortekhnadzor al Rusiei, sub rezerva cerințelor PB 03-108. , PB 09-170, PB 10-115, SNiP 3.05.05.

2. REFERINȚE DE REGLEMENTARE

Referințele la următoarele standarde, coduri și alte surse sunt folosite în acest ghid:

Unul dintre principalii indicatori care determină clasa de pericol a unei substanțe conform GOST 12.1.007 este concentrația maximă admisă în aerul zonei de lucru, determinată conform GOST 12.1.005.

3.2. În timpul funcționării normale a echipamentului și a ventilației, conținutul de substanțe nocive din aerul zonei de lucru trebuie să fie mai mic sau egal cu concentrația maximă admisă a acestor substanțe conform GOST 12.1.005.

La instalare echipamente tehnologiceîntr-o zonă deschisă, care este tipică pentru majoritatea întreprinderilor de prelucrare a petrolului și gazelor, ventilația zonei de lucru depinde de condițiile atmosferice de pe teritoriul întreprinderii și de proprietățile fizice ale substanței dăunătoare eliberate.

3.3. Standardul de etanșeitate al unui vas sau aparat în conformitate cu GOST 26790 este definit ca cel mai mare consum total al unei substanțe prin scurgeri care asigură starea de funcționare a vasului sau aparatului și este stabilit de documentația normativă și tehnică pentru acest vas sau aparat.

Standardul de etanșeitate este măsurat în unități de flux de gaz:

3.4. În timpul testării pneumatice a vaselor, aparatelor și conductelor, coeficientul de scurgere este determinat prin metoda căderii de presiune:

MPCpr - concentrația maximă admisă a unei substanțe nocive în aerul de alimentare, mg/m 3 (nu trebuie să depășească 0,3 MPC).

4.2. Introducând valorile din formula () în formula (), obținem o formulă pentru calcularea standardului de etanșeitate al unui vas sau aparat instalat într-o cameră:

Vp h - volumul zonei de lucru, m 3 (în conformitate cu GOST 12.1.005, înălțimea este de 2 m, aria conform SN 245 este de cel puțin 4,5 m 2, prin urmare volumul este de cel puțin 9 m 3, în absența unor date mai exacte).

4.4. Luând în considerare formula (), formula () are următoarea formă:

În absența datelor privind clasa de etanșeitate a conexiunilor detașabile, se recomandă utilizarea datelor din anexa acestui ghid.

Tabelul A.1 - Valorile concentrației maxime admise a unei substanțe dăunătoare în aerul zonei de lucru în funcție de clasa de pericol a acestei substanțe conform GOST 12.1.007

În miligrame pe metru cub

Clasa de pericol a substanței nocive conform GOST 12.1.007	Concentrația maximă admisă de substanțe nocive (MPC) în aerul zonei de lucru
	mai mic de 0,1
	0,1 - 1,0
	1,1 - 10,0
	mai mult de 10
Notă - Limita inferioară a clasei de pericol 1 pentru calcularea standardului de etanșeitate a unui recipient sau aparat poate lua valoarea 0,01 mg/m 3

Anexa B

Tabelul B.1 - Cursuri de schimb aerian pt spațiile de producție

Numele originaluluiproduse utilizate în producție sau în spații	Cursul de schimb al aerului, h -1							Coeficient creșteri pentru produsele calde
	în absenţa compuşilor cu sulf			în prezenţa compuşilor sulfuri			Depozite
	compresor	pompare	producție	compresor	pompare	producție
Amoniac
Producerea de acetaldehidă cucatalizator de mercur
Butan, hidrogen, metan, propan, butilenă,pentan, paraldehidă,propilenă, etan, etilbenzen, etilenă,gaz cracat, țiței și alte substanțe cu MPC mai mare de 50 mg/m3
Selectiv solvenți, eter, benzină cu plumb, acetat de divinil, diclorostiren, clorură de vinil, clorură de metilen și alte substanțe cu MPC 5 - 50 mg/m 3 inclusiv
Brom și alte substanțe cu MPC 0,5 - 5,0 mg/m 3
Clor, acetilenă și alte substanțe cu o concentrație maximă admisă de 0,5 mg/m 3 sau mai puțin
Acizi nitric, fosforic și alți acizi cu o concentrație maximă admisă de 10 mg/m 3 sau mai puțin
Gaze naturale
Benzină
Nafta, combustibil pentru motor, păcură, reziduuri de cracare, bitum (comercial)
Lichid de etilenă								la curent muncitori înăbușitori locuri
								esti greoi
Uleiuri lubrifiante, parafină (în absența solvenților)
Soluții alcaline
Note 1. Acest tabel trebuie utilizat dacă nu există date despre cantitatea de substanțe nocive eliberate de echipamente, fitinguri, comunicații etc. 2. Concentrațiile maxime admise de substanțe nocive în aerul zonei de lucru (MPCrz) trebuie luate conform listei aprobate de Ministerul Sănătății și date în standardele sanitare și în GOST 12.1.005. 3. Ratele de schimb de aer specificate țin cont de posibilitatea de a conține substanțe nocive în aerul de alimentare de cel mult 0,3 MPC. 4. Produsele petroliere și gazele cu un conținut de sulf de 1% sau mai mult din greutate sunt considerate sulfuroase. 5. La temperaturi ale uleiului, produselor petroliere și gazelor peste 60 °C, ratele de schimb ale aerului indicate în tabel trebuie mărite cu coeficienții indicați în ultima coloană. 6. Datele din acest tabel corespund pe deplin cu datele din tabelul din Instrucțiunile pentru proiectarea încălzirii și ventilației întreprinderilor de rafinare a petrolului și petrochimice VSN 21-77.

Anexa B

Tabelul B.1 - Clasele de scurgere ale etanșărilor și scurgerile specifice corespunzătoare *

Clasă	Scurgeri specifice			Criteriul de evaluare calitativă (vizuală).	Tipuri tipice de etanșare
	Q, mm 3 /(m s)	V, cm 2 / m 2	Qs, mm 3 /(m s)
0 - 0	Până la 10 -5		Până la 10 -5	Etanșeitate absolută	Burduf metalic, membrane polimerice
	Sf. 10 -5		Sf. 10 -5
0 - 1	Până la 10 -4		Până la 10 -3
1 - 1	" 10 -4		" 10 -3	Miros scăzut, transpirație invizibilă vizual	Membrane de cauciuc, manșoane elastomerice UN
	" 5 10 -4		" 5 10 -3
1 - 2	" 5 10 -4	Până la 10 -3	" 5 10 -3
	" 5 10 -3		" 5 10 -2
2 - 1	" 5 10 -3	Sf. 10 -3	" 5 10 -2	Scurgeri fără formare de picături	UPS rezistent UN, elastomeric și UV
	" 5 10 -2	până la 10 -2	" 5 10 -1
2 - 2	" 5 10 -2	" 10 -2
	" 5 10 -1 -	Scurgeri prin picurare	Capăt HC, UPS și HC umplute, compensate cu slot
4 - 2	" 50 - 5 10 2			Picături frecvente
	" 5 10 2			Scurgeri continue	UPS, UV fără contact
	" 10 3
	" 10 3
Notă - Pentru medii de gaz în schimb Q criteriul este scurgerea specifică B -14. Vss = 0,1V = 1,36 10 -5, m 3 Pa/s, care corespunde şi clasei a cincea de etanşeitate conform OST 26-11 -14. 2. Date inițiale Vasul este destinat unui amestec de hidrocarburi naturale cu un conținut de hidrogen sulfurat de până la 25% (Мр = 16,4) la o presiune Рр = 2,5 MPa și o temperatură de 100 °C (373 K) și are un volum de 10 m 3; MPCrz - 3 mg/m3, Kg = 1. Când este instalat într-o zonă deschisă, standardul de etanșeitate al vasului este conform formulei (): Aceasta corespunde clasei a cincea de etanșeitate conform OST 26-11-14. Standard de etanșeitate a îmbinărilor sudate ale unui vas: Vss = 0,1 V = 2,0 10 -6, m 3 Pa/s, care corespunde şi clasei a cincea de etanşeitate conform OST 26-11 -14.