Шпильки широко используются в технике для соединения различных деталей и узлов. Особенно часто применяют шпилечные соединения в трубопроводах - для стыковки фланцев и арматуры. Рассмотрим подробно, как правильно подобрать и смонтировать шпильки для надежного соединения фланцев.
Типы шпилек для фланцевых соединений
Существует несколько разновидностей шпилек, которые могут использоваться во фланцевых соединениях:
- Обычные цилиндрические шпильки по ГОСТ 22032-76;
- Фланцевые шпильки по ГОСТ 9066-75 с повышенной коррозионной стойкостью;
- Сварные шпильки по ГОСТ Р 55738-2013 для приварки к основанию;
- Закладные шпильки по ГОСТ 24379.1-2012 для заделки в бетон.
Для фланцевого соединения чаще всего используют обычные цилиндрические шпильки или специальные фланцевые. Рассмотрим их подробнее.
Цилиндрические шпильки по ГОСТ
Это самый распространенный тип шпилек, который выпускается по ГОСТ 22032-76. Они имеют цилиндрическую форму, стандартные размеры и применяются в большинстве фланцевых соединений.соединение шпилькой Цилиндрические шпильки изготавливают из конструкционной углеродистой стали методом холодной объемной штамповки. Наиболее часто используют шпильки диаметром М12-М20.
Цилиндрические шпильки обеспечивают прочное и надежное крепление фланцев, при условии правильного монтажа и эксплуатации в допустимых температурных режимах.
Фланцевые шпильки по ГОСТ 9066
Этот тип шпилек специально предназначен для фланцевых соединений, работающих при повышенных температурах - до 650°С. Фланцевые шпильки имеют ряд конструктивных особенностей:
- Увеличенная до 1,5d длина ввертываемой части;
- Наличие фаски под для уплотнительной поверхности фланца;
- Повышенные требования к шероховатости поверхности;
- Термообработка для снятия напряжений.
Материал фланцевых шпилек - легированные конструкционные и нержавеющие стали. соединение фланцев шпильками Эти шпильки обеспечивают долговечность фланцевых соединений в агрессивных средах и при высоких температурах.
Подбор шпилек для фланцевого соединения
Чтобы правильно подобрать шпильки для фланцевого соединения, нужно учитывать следующие параметры:
- Давление и температуру рабочей среды в трубопроводе;
- Материал фланцев и рабочую среду - для выбора материала шпилек;
- Количество шпилек в соединении и их диаметр;
- Требуемую длину шпилек.
Рекомендации по выбору параметров шпилек приведены в сводах правил СП Газораспределение и СП Холодоснабжение. Согласно этим документам, для стальных трубопроводов со средним давлением можно применять обычные цилиндрические шпильки, а для высоких параметров лучше использовать специальные фланцевые.
Расчет длины шпилек для фланцевого соединения
Длину шпилек для конкретного фланцевого соединения необходимо рассчитывать исходя из размеров самих фланцев и прокладок между ними. Расчетная формула для определения минимально необходимой длины шпилек:
Лшп = Ф + тп + 2(m + тш + a)
где:
- Лшп - длина шпильки, мм;
- Ф - толщина фланцев, мм;
- тп - толщина прокладок между фланцами, мм;
- m - высота гайки, мм;
- тш - толщина шайбы, мм;
- a - сумма выступания резьбы и фаски шпильки.
По полученной расчетной длине подбирают ближайшее стандартное значение длины шпильки согласно ГОСТ.
Монтаж шпилечного соединения фланцев
Особое внимание при монтаже шпилечного соединения фланцев нужно уделить соблюдению соосности фланцев, равномерному крестообразному затягиванию гаек для исключения перекосов. Порядок сборки соединения:
- Установить между фланцами прокладку, центрируя ее.
- Вставить шпильки в отверстия фланцев, установить шайбы.
- Равномерно крест-накрест затянуть гайки до нормативного момента.
Момент затяжки гаек на шпильках рассчитывается исходя из давления рабочей среды в трубопроводе. Для ориентировочных расчетов можно использовать рекомендуемую величину 120 Н·м при давлении 1,6 Мпа для шпилек М20.
Правила эксплуатации фланцевых шпилечных соединений
Чтобы обеспечить прочность и герметичность фланцевого соединения в процессе эксплуатации, необходимо соблюдать следующие правила:
- Проверять момент затяжки гаек через определенные промежутки времени и подтягивать их при необходимости;
- Контролировать температурный режим, не допускать перегрева шпилечного соединения выше допустимого значения для данного типа шпилек;
- При появлении течей подтянуть соединение, заменить прокладку;
- Периодически проверять шпильки и гайки на предмет механических повреждений, коррозии, заменять поврежденные.
При соблюдении этих правил шпилечные соединения фланцев прослужат в трубопроводах долгие годы без нарушения герметичности и разгерметизаций.
Другие варианты крепежа фланцевых соединений
Помимо шпилек, можно использовать для болтового крепления фланцев болты или шпильки с накатанной резьбой по всей длине:
- чертеж Стандартные болты по ГОСТ 7805-70 или ГОСТ 7798-70. При давлении в трубопроводе до 10 МПа допускается применение болтового крепления фланцев вместо шпилечного.
- Сплошные шпильки с резьбой по всей длине. Обеспечивают более надежное крепление, чем с отдельными резьбовыми участками на концах.
Кроме типа крепежа, возможны разные варианты уплотнительных прокладок для обеспечения герметичности стыка фланцев - плоские, кольцевые, спирально-навитые и другие.
