БЛОГ

Қысым класы бойынша фланец болтының өлшемі мен конфигурациясын түсіну

Фланецтік болттардың дұрыс өлшемін таңдау үшін ASME B16.5 және API 6A сияқты маңызды стандарттарды білу керек. Бұл стандарттар болт шеңберінің диаметрін (BCD) анықтайды, яғни фланец арқылы өтетін барлық болт тесіктерінің орналасқан шеңбері. Сондай-ақ, қажетті болттар саны, тесіктердің өлшемі (±1/64 дюйм дәлдікпен) және әрбір болттың шеңбер бойынша қандай қашықтықта орналасуы көрсетіледі. Бұл маңызды, өйткені барлығы дұрыс орналасқан кезде прокладка өз бетінің бойынша біркелкі сығылады. Әйтпесе, кейбір аймақтарда артық қысым тудырылып, бүкіл қосылыс әлсірейді. Мысалы, стандартты 6 дюймдық 150 классты фланецті қарастырайық. Ол әдетте 7,5 дюймдық шеңбер бойынша орналасқан 8 болттан тұрады. Ал 600 класқа көшкен кезде — 9,25 дюймдық ірі шеңбер бойынша 12 болт қолданылады.

Қысым класы (150–2500) фланецтің болт санын, диаметрін және ұзындығын қалай анықтайды

Жоғары қысымдық сипаттамалармен жұмыс істеген кезде, қажетті болттар саны әлдеқайда көбейеді. Мысалы, типтік Class 150 фланеці 2 дюймдық труба үшін шамамен 8 дана М12 болтты талап етеді, ал Class 2500 деңгейіне жеткенде, 20 000 psi-ге жуық өте жоғары жұмыс қысымын төтеп беру үшін талап 16 дана М24 болтқа дейін көтеріледі. Дұрыс болт ұзындығын таңдау — бұл ракеталық ғылым емес, бірақ көптеген инженерлер қолданатын белгілі бір формула бар: болт диаметрін екі есе арттыру, оған прокладканың қалыңдығын қосу, сосын қосымша 6 мм қосу. Бұл тәсіл гайканың басынан тыс тісті бөліктің дұрыс тұтылуын қамтамасыз етеді, сонымен қатар прокладканың сығылуына және температураның өзгеруіне есепке алынатын орын қалдырады. Материалдың таңдалуы да маңызды. Class 900-ге дейін ASTM A193 B7 болттары жарамды, бірақ Class 2500 қолданыстарындағы экстремалды жағдайларға жеткенде, B16 сияқты берікірек қорытпалар қажет болады. Сонымен қатар, айналдыру моментінің нормаларын да ұмытпау керек. Class 1500 және одан жоғары құрылымдарды артық бұрғылау ASME PCC-1 бағдарламасының 2023 жылғы нұсқаулығында көрсетілген 70–90 пайыздық ағу шегінен асып кетуге әкеледі, бұл болттарды тұрақты созып, соңында ешкімге керек емес қосылыс ақауларына әкеледі.

Қызмет көрсету шарттары үшін дұрыс фланец болты материалды таңдаңыз

ASTM A193 B7 және B8: Фланец болттары үшін беріктік, коррозияға төзімділік және температура шектері

ASTM A193 стандарты жоғары температурада болттардың жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Мысалы, B7 қорытпалы болатты қарастырайық: оның минималды созылу беріктігі шамамен 125 ksi құрайды, бірақ температура шамамен 450 °C (842 °F) асып кеткенде беріктігі төмендей бастайды. Енді B8 коррозияға төзімді болатты қарастырайық, әдетте бұл AISI 304 маркалы болат. Бұл материал хлоридтерге қарсы көпке төзімдір, сондықтан оффшор платформалары немесе химиялық зауыттар сияқты орындарда оның қолданылуы өте маңызды. Дегенмен, мұнда компромисс бар: B8 болатының созылу беріктігі әдеттегі B7 болатына қарағанда шамамен 30% төмендейді. Температура ауқымдары да маңызды. B8 болаты өте суық жағдайларда, яғни минус 200 °C (минус 328 °F) дейін жақсы жұмыс істейді. Алайда, температура 425 °C (797 °F) асып кеткенде қауіпті жағдайлар туындайды: карбидтердің тұнбаға шөгуі мен материалдардың сүйекті болуы басталады. Осы материалдардың қайсысын таңдау – қолданылатын жағдайға байланысты: механикалық беріктік (B7) немесе коррозияға қарсы қорғаныс (B8). 2022 жылғы NACE салалық деректеріне сәйкес, бұл дұрыс таңдалмаған материалдар құбырлардың қосылу орындарындағы (фланецті қосылыстардағы) апаттардың шамамен төрттен бірін құрайды.

Гальваникалық коррозиядан сақтану: Фланецтің болт материалын фланец (ASTM A105, F22) және прокладкамен сәйкестендіру

Гальваникалық коррозия әртүрлі металдар өткізгіш ортада жанасқан кезде тездетіледі. Аустенитті болаттан жасалған B8 болттарды көміртегілі болаттан жасалған ASTM A105 фланецтермен жұптау теңіз суында жылына шамамен 0,1 мм жылжуға әкелетін ~0,5 В потенциал айырымын туғызады. Бұл құбылыстың алдын алу шараларына мыналар кіреді:

• Болттың қорытпасын фланец материалымен сәйкестендіру (мысалы, A193 B7 болттарды A105 фланецтермен немесе B8 болттарды аустенитті фланецтермен)
• Электрлік тұрақтылықты үзетін ПТФЭ сияқты диэлектрлік прокладкаларды қолдану
• ASTM F22 қорытпалы болат фланецтерімен салыстырғанда болттардың әсіресе қымбат қорытпалылығы 0,15 В-тан аспауын қамтамасыз ету
  Бейметаллдық прокладкалар қосымша ескертулерді талап етеді: эластомерлік типтегі прокладкалар иілгіш графитке қарағанда төмен болттық жүктемені қажет етеді, бұл деформация шектері мен алдын ала керілу мақсаттарына әсер етеді. Тұзды, қышқылды немесе жоғары өткізгіштік орталар үшін болт материалын окончательно таңдауға дейін электрохимиялық съюмсастық талдауы міндетті.

Дұрыс фланецтің болттарын бекіту арқылы сенімді қосылыс бүтіндігін қамтамасыз ету

Фланец болттарының жұмыс істеуі үшін алдын ала керілу (жоғарғы шегі – 70–90% аққыштық шегі) неге маңызды?

Болттың алдын ала керілуін аққыштық шегінің 70%-дан 90%-ға дейінгі аралығында ұстау сенімді қосылыстар үшін өте маңызды. Егер ол 70%-дан төмен түссе, қалыпты жұмыс кезінде вибрациялар мен температураның өзгеруі сияқты әртүрлі проблемалар пайда болады; бұл қосылыстың бөлінуіне және соруларға әкелуі мүмкін. Ал 90%-дан жоғары керілу кезінде де проблемалар туындайды: мысалы, тұрақты пішін өзгерістері немесе уақыт өте келе пайда болатын қатерлі ішкі кернеу трещиналары. Осы «тәтті нүкте» неге осылай жақсы жұмыс істейді? Себебі ол қосылыстың салмақтың ығысуын (gasket creep) және материалдардың жылу әсерінен кеңеюін сақтай отырып, құрылымдық тұрақтылығын сақтауға жеткілікті еркіндік береді. Атап айтқанда, көмірсутектермен жұмыс істейтін қолданбалар үшін ASTM A193 B7 болттарына дұрыс керілу беру болттардың жеткіліксіз керілуімен салыстырғанда соруларды шамамен 85% азайтады. Бұл 2023 жылы «Халықаралық қысымдық ыдыстар мен құбырлар журналында» жарияланған зерттеушілердің табысы.

Болттардың крест тәртібі және оның салынған прокладканың біркелкілігі мен сорулардың алдын алуына әсері

Сыбдырдың біркелкі отыруын қамтамасыз ету үшін жұлдыз тәрізді немесе крест тәрізді бекіту тәсілі тек ұсынылған ғана емес, сонымен қатар міндетті талап болып табылады. Бұл процесстің жұмыс істеуі қысым күшін сыбдыр бетінің барлық аймағына басқыштап таратуға негізделген; әдетте бұл 30% шамасында басталады, содан кейін 60%-ға дейін көтеріледі де, соңында 100% айналдыру моментіне жетеді. Алайда болттарды шеңбер бойымен бекіту әртүрлі проблемаларға әкеледі. Нәтижесінде қысым біркелкі таратылмайды, ол температураның өзгеруі кезінде сорулардың пайда болу ықтималдығын айтарлықтай арттырады; өндірістегі хабарламаларға сәйкес, сорылу қаупі шамамен 25%–ға артады. Дұрыс орындалған жағдайда бұл дұрыс бекіту реті сыбдырдың белгілі бір аймақтарында артық сығылуын, фланец беттерінің иілуін және жеке болттарға артық кернеу түсуін болдырмауға көмектеседі. Шынында да, мұнай құбырлары компаниялары бұл әдісті тұрақты қолданудан қатты әсерленген нәтижелерге қол жеткізді. Олардың деректері бойынша, жұлдыз тәрізді бекіту тәсілін қолданған жағдайда, кездейсоқ бекіту тәсілін қолданғанға қарағанда, жоғары қысымды газ жүйелеріндегі қашықтан сорылулар шамамен 92%–ға төмендейді.

Жұмыс істеп тұрған трубопроводтардағы кеңістіктегі фланецтік болттардың жиі кездесетін ақаулықтарын болдырмау

Құбырлардың фланцтарындағы болттардың бұзылуы жиі қаттылық трещиналары, коррозиядан нәтижеленген әлсізденген құрылымдар немесе қосылыстардағы сорулар түрінде көрінеді. Бұл мәселелер тек қана техникалық қызмет көрсету қиындықтары емес, сонымен қатар ірі қауіпсіздік мәселелеріне, экологиялық залалға және нормативтік талаптарды орындауға қиындықтарға әкелуі мүмкін. Қаттылық құбырларда тұрақты қысым өзгерістері немесе тербелістер болған кезде пайда болады. Егер болттар бастапқыда жеткілікті тартылмаған болса (яғни олардың аққыштық шегінің шамамен 70%-ынан төмен), онда трещиналар пайда бола бастайды және қалыптыдан тезірек таралады. Коррозия мәселелері әртүрлі металдардың араласуынан туындайды. Мысалы, көміртекті болат болттар (A193 B7 сыныбы) мен тұзды ортадағы шойын болат фланцтар — бұл гальваникалық коррозияны қоздырады. Хлоридтердің әсері B8 аустенитті шойын болат сияқты материалдарда қозғалыс коррозиялық трещиналарын (ҚКТ) тудырады. Көптеген сорулар негізінен орнату дұрыс жасалмағаннан пайда болады. Теңсіз тарту салдарынан салынған прокладканың бетіне теңсіз қысым түседі, содан кейін ол соңында бұзылады. Барлық бұл мәселелерді болдырмау үшін дұрыс орнату әдістері мен материалдардың үйлесімділігіне ұқыпты назар аудару қажет.

• Талғауға ұшырау үшін : Жоғары тербеліс аймақтарында жоғары беріктікті бұрандаларды (мысалы, ASTM A320 L7) қолданыңыз және алдын ала керілуін калибрленген момент немесе созылу өлшеу құралдары арқылы тексеріңіз.
• Коррозияға қарсы : Бұрандалардың металлургиясын фланец материалы мен технологиялық сұйықтың химиялық құрамына сәйкестендіріңіз — қышқылды ортада B8, хлоридтерге бай жүйелерде дуплексті коррозияға төзімді болаттар.
• Сорылуға қарсы : Крест тәрізді бұрандалау ретін қатаң ұстаныңыз және орнатудан кейін қысымды сынақтан өткізіңіз, себебі фланецтегі сорылулардың 65%-ы біркелкі емес қысу нәтижесінде пайда болады (ASME B16.5, 2023). Сонымен қатар, фланец беттеріндегі иілу, шұңқырлану немесе беттік зақымдануға бағытталған алдын ала тексеру ұзақ мерзімді герметиктілікті қамтамасыз етеді.