Příruby – typy, účel, značení, provedení – články PartnerStal

Příruby jsou konstrukční prvky používané ke spojení nebo zajištění dvou potrubí nebo mechanických součástí. Jsou to ploché kulaté nebo polygonální desky s otvory pro šrouby nebo šrouby, které poskytují silné, skládací spojení mezi dvěma částmi. Příruby jsou široce používány v různých oblastech průmyslu – stavba lodí, ropný a plynárenský průmysl, zásobování vodou a další, kde je vyžadováno spolehlivé a těsné spojení mezi částmi zařízení nebo potrubí.

Způsoby výroby přírub

• Odlévání – Výroba přírub metodou odlévání umožňuje vytvářet příruby v různých velikostech a tvarech. Existují různé způsoby odlévání, jako je lití do písku a kování.
• Obrábění sochorů – Metoda zahrnuje obrábění ocelových polotovarů pomocí průmyslových zařízení, jako jsou soustruhy, frézky nebo vrtačky, v mnoha případech vybavené CNC strojem. Obrobek je vyříznut z ocelového plechu nebo vytvořen zpracováním masivních bloků kovu.
• Lisování – používá se k vytvoření přírub specifického tvaru a velikosti působením vysokých tlaků na ocelové plechy pod lisy.
• Svařování lze také použít k vytvoření ocelových přírub, zvláště když je třeba vytvořit vlastní tvary nebo specifické požadavky na spoje.

Je důležité si uvědomit, že výběr výrobní metody závisí na požadavcích na přírubu, rozměrech příruby, typu připojení a koncové aplikaci. Například robustní příruby používané v průmyslových aplikacích nebo aplikacích pro ropu a plyn lze vyrábět různými způsoby, aby byly splněny požadavky na pevnost a životnost.

Litinové příruby se stejně jako ocelové vyrábí různými způsoby s přihlédnutím k vlastnostem materiálu a jeho zpracování. Nejčastěji jsou vytvářeny pískovým nebo odstředivým litím. Jedná se o proces, při kterém se roztavené železo nalévá do formy, která odpovídá tvaru příruby. Litinové díly lze vyrábět i zpracováním polotovarů na obráběcích strojích. Materiálem pro ně je speciální tvárná litina, která je méně křehká než většina ostatních značek.

Typy přírub

Různé GOST stanoví požadavky na různé typy přírubových výrobků. V závislosti na jejich konstrukci, účelu a použití existuje několik typů přírub regulovaných normami:

• Ploché příruby – GOST 12820 a GOST 12821 stanovují standardy pro ploché svařované a ploché svařované.
• Koaxiální příruby – pokrývají různé typy spojovacích armatur používaných pro instalaci potrubí ve vodovodních a plynových potrubních systémech umístěných přísně podél jedné osy. GOST 12815 stanoví normy pro svařované a koaxiálně svařované příruby.
• Spojky – slouží ke spojení konců trubek pomocí šroubů nebo svorníků bez nutnosti svařování. GOST 28919 stanovuje standardy pro spojovací příruby s těsnicími vložkami.
• Pro použití v ropném a plynárenském průmyslu existují speciální typy přírub, které zohledňují vlastnosti práce s těmito materiály. Například GOST 12836 stanovuje normy pro svařované příruby se zkosením pro připojení k armaturám a potrubím pro ropné produkty a plyn.

To jsou jen některé z hlavních typů přírub regulovaných GOST. Každý z nich má svůj vlastní design, velikost a účel, což umožňuje vybrat vhodný typ připojení v závislosti na požadavcích konkrétního projektu nebo aplikace.

Účel příruby

Příruby plní několik klíčových funkcí v inženýrských systémech a potrubích:

• Hlavním účelem je spojit dva konce trubek nebo součástí v systému. Vytvářejí pevné, ale odnímatelné spojení, které lze snadno nainstalovat, uvolnit a přesunout podle potřeby.
• Těsnost – příruby zajišťují těsné spojení mezi komponenty potrubí. Správně nainstalované příruby a těsnicí materiály (O-kroužky, těsnění) zabraňují úniku kapaliny, plynu nebo páry a zajišťují spolehlivý provoz systému.
• Snadná údržba a dostupnost – Díly usnadňují údržbu a přístup součástí systému. Lze je rychle odpojit za účelem opravy nebo údržby, výměny součástí nebo čištění systému.
• Flexibilita a modularita – použití přírub umožňuje vytvářet modulární systémy, kde lze komponenty snadno vyměňovat nebo upravovat bez nutnosti předělávat celou síť.
• Rozložení zátěže – Spoje rozdělují zatížení a tlak rovnoměrně, což je důležité pro udržení pevnosti a stability spojů, zejména v prostředí s vysokým tlakem nebo teplotou.
• Přizpůsobitelné různým velikostem a normám – umožňují spojovat potrubí nebo komponenty, které mají různé velikosti nebo splňují různé normy, při zachování těsnosti a pevnosti kontaktní plochy.

Díky těmto vlastnostem jsou příruby důležitou součástí v různých průmyslových odvětvích, jako je průmysl, ropa a plyn, chemický průmysl, zásobování vodou, stavba lodí a další oblasti, kde je důležitá spolehlivost, bezpečnost a účinnost inženýrských systémů.

Možnosti příruby

Existuje několik možností přírub, které lze vybrat v závislosti na konkrétních požadavcích projektu, provozních podmínkách a normách:

• Flat Face je jedním z nejběžnějších typů přírub. Mají plochý povrch, který se dotýká protilehlé příruby. Používá se s těsněními, obvykle vyrobenými z měkkých materiálů, k zajištění těsnění.
• Zvýšený obličej – Oblý okraj kolem otvoru pro šroub. Zvýšený povrch umožňuje instalaci těsnění, což pomáhá zajistit utěsněné spojení.
• Trubka (Ring Type Joint – RTJ) – použijte speciální kovové těsnící kroužky, které jsou zabudovány do zkosení příruby. Poskytují zvláště spolehlivé utěsněné spojení a často se používají v podmínkách vysokého tlaku a teploty.
• Otočný kroužek – Může se otáčet kolem vlastní osy, což usnadňuje vyrovnávání a spojování součástí potrubí, zejména při montáži v prostředích, kde je nutné upravit úhel nebo polohu spoje.
• Weld Neck – s kónickým nebo válcovým vnějším povrchem, který je přivařen ke konci trubky. Poskytují pevné a těsné spojení při vysokých tlacích a teplotách.

Volba konkrétní varianty příruby závisí na požadavcích na těsnost, pevnost spoje, provozní podmínky a specifikaci projektu.

Základní charakteristiky přírub

Vlastnosti přírub se liší v závislosti na jejich typu, účelu a provozních podmínkách. Klíčové vlastnosti:

• Tloušťka a průměr musí odpovídat velikosti potrubí a zařízení, které spojují.
• Materiál: uhlíková ocel, nerezová ocel, litina, mosaz, hliník a další slitiny. Výběr materiálu závisí na provozních podmínkách, chemické kompatibilitě, tlaku a teplotě.
• Typ těsnění – plochá těsnění, těsnící očka, kovové O-kroužky (RTJ) a další.
• Tlak a teplota závisí na materiálu výroby, typu a velikosti.
• Normy – ANSI (Americké normy), DIN (Německé normy), GOST (Ruské normy) a další pro zajištění kompatibility s ostatními komponentami systému.
• Typy připojení jsou svařované, spojkové, koaxiální, svařované atd. v závislosti na specifikacích systému a požadavcích na instalaci.
• Pevnostní třídy – určující jejich schopnost odolávat určitým zatížením a tlakům.

Výběr přírub na základě těchto charakteristik je důležitý pro zajištění spolehlivosti, bezpečnosti a účinnosti potrubního systému nebo zařízení.

Označení příruby podle GOST

Příruby podle GOST mají svůj vlastní systém značení, který udává jejich parametry a vlastnosti. Označení obvykle obsahuje následující prvky:

• Označení GOST – Číslo GOST je uvedeno na začátku označení pro označení souladu s normou.
• Průměr – např. DN50 udává jmenovitý průměr 50 mm.
• Tlak – například PN16, PN25 atd. To udává tlak, který příruba vydrží.
• Materiál – ocel (St3, St20 atd.), litina (ChCh40, ChCh30 atd.), nerezová ocel (12X18H10T atd.).
• Typ připojení – označení může označovat typy připojení, jako je svařovaný (C), hrdlový (M), svařovaný (P) atd.
• Sériové číslo nebo jiné identifikační údaje, datum výroby nebo jiné identifikační údaje nezbytné pro sledování produktu.

Prvky označení se mohou lišit v závislosti na konkrétním typu příruby a specifikacích, ale obecně poskytují základní informace o vlastnostech a parametrech přírub, což umožňuje správný výběr a instalaci pro splnění požadavků projektu.

• Výztužná síť: GOST, oblasti použití, vlastnosti
• Pozinkovaný plech: klasifikace, použití, vlastnosti
• Eliptické zátky – GOST, oblasti použití, vlastnosti

Potrubní příruby mohou mít jmenovitý průměr od 10 do 2000 mm a je na ně poměrně dost nabídek. Existují i ​​potrubní příruby do 4000 mm, ale je jich velmi málo a jsou určeny pro velmi omezený tlakový rozsah.

Hardwarové příruby mohou být standardní – o průměru od 400 do 4000 mm. Navíc, pokud jsou potrubní příruby standardizovány podle jmenovitého průměru, pak jsou hardwarové příruby standardizovány podle vnitřního průměru. Hardwarové příruby se používají ke spojení částí zařízení: ke spojení částí plášťů nebo zařízení s krytem nebo dnem na přírubovém spojení, nebo jako u výměníku tepla ke spojení různých částí zařízení distribuční komory a skříně.

Porovnání potrubních a hardwarových přírub

• Hardwarepříruby Fungují primárně pouze pod vlivem vnitřního tlaku. Jejich zatížení od osových sil a ohybových momentů je minimální, takže při stejných rozměrech mohou být menší a lehčí.
• Příruby potrubí, určený pro spojování částí potrubí nebo potrubí se zařízením na trysce, může vykazovat i zatížení potrubí, vlivy větru na potrubí, hmotnost potrubí, osové a příčné síly, ohybové momenty. V souladu s tím budou pro zajištění pevnosti příruby vyžadovány větší průřezy.

Je třeba také pamatovat na to, že na poklopech jsou instalovány hardwarové příruby, nikoli potrubní příruby, protože poklop není připojen k potrubí, ale ke krytu, to znamená, že funguje pouze na vnitřní tlak, a to navzdory skutečnosti, že poklop vypadá velmi podobně jako armatura.

Při výpočtu přírub upravuje GOST 33259-2015 následující:

„Rozměry potrubních přírub o průměru menším než 600 mm zohledňují vliv vnitřního tlaku média v přípojkách bez vnějšího zatížení.“

To znamená, že uvedené rozměry jsou vypočteny pouze na základě vnitřního tlaku. Pokud tedy na přírubu dojde k nějakému vnějšímu zatížení a vy jste to při výběru příruby nezohlednili, může vážně utrpět pevnost a spolehlivost příruby, stejně jako vaše pověst konstruktéra.

„Výkonnost přírubových spojů všech velikostí, s přihlédnutím ke specifickým provozním podmínkám, jakož i přírub o průměru větším než 600 mm při působení vnitřního tlaku musí být potvrzena výpočtem.“

To znamená, že pokud má příruba významný průměr, nebo i když působí pouze tlak, ale průměr je větší než 600 mm, nebo pokud existují jiné příruby zohledňující specifické provozní podmínky (t.j. vnější zatížení), musí být všechny potvrzeny výpočtem.

Přírubové připojení

Je možné spojovat různé typy přírub do párů, jak je znázorněno na těchto obrázcích, a proč bylo nutné spojovat různé typy přírub?

Odpovědi na tuto otázku mohou být pro každý konkrétní úkol individuální. V praxi je často nutné spojovat příruby různých typů. Hlavní věc je, že metoda výpočtu umožňuje výpočet takového přírubového spojení.

Spojení přírub je možné, protože typy a rozměry všech těsnících ploch různých typů přírub jsou sjednoceny. V souladu s tím budou příruby vzájemně lícovat, pokud jde o rozměry těsnících ploch a počet a rozměry upevňovacích prvků, pokud jsou vybrány pro stejný jmenovitý průměr a pro stejné tlaky.

Výpočet přírubových spojů se provádí podle normativního dokumentu GOST 34233.4-2017. Nádoby a přístroje. Normy a metody pro pevnostní výpočty. Výpočet pevnosti a těsnosti přírubových spojů.

Pevnost a těsnost

Pevnost a těsnost jsou dva hlavní požadavky na přírubové spoje trvanlivost rozumí se jako schopnost odolávat zatížení bez zničení, těsnost – schopnost zajistit neprostupnost pracovního prostředí. Protože přírubové spoje jsou odpojitelné spojezajištění těsnosti přírubového spoje je velmi důležitý úkol, zejména v podmínkách požáru, výbuchu a toxického pracovního prostředí.

Zatížení zohledněná při výpočtu přírubových spojů:

• Síla utažení šroubů (svorníků),
• Vnitřní nebo vnější tlak,
• Vnější axiální síla,
• Vnější ohybový moment,
• Úsilí způsobené omezením teplotních deformací.

Kromě utahování šroubů, vnějšího a vnitřního tlaku, axiálních sil a ohybových momentů mohou na přírubový spoj působit síly z omezených teplotních deformací: pokud mají různé prvky přírubových spojů výrazně odlišné koeficienty tepelného prodloužení, pak budou prvky vystaveny omezení teplotní deformací. To znamená, že protože různé prvky mají tendenci se prodlužovat různými velikostmi deformace, ale zároveň jsou spojeny, nemají schopnost se volně prodlužovat a zakoušet omezení.

Etapy výpočtu přírubových spojů na pevnost a těsnost

Výpočet pevnosti a těsnosti přírubových spojů se skládá z 5 fází:

1. Výpočet síly na těsnění potřebné k jeho stlačení a zajištění těsnosti;
2. Výpočet síly ve šroubech (svornících) za provozních podmínek a při utahování pro zajištění těsnosti přírubového spoje;
3. Kontrola pevnosti šroubů (svorníků) a těsnění
4. Výpočet pevnosti přírubových prvků při utahování a za provozních podmínek;
5. Kontrola úhlů natočení příruby. V popisu stupňů jsou uvedeny pojmy „při utahování“ a „za provozních podmínek“.

Pro přístroje jsme použili koncept „výpočtových podmínek“ (instalace, provozní podmínky, hydraulické zkoušky) a pro výpočet přírubových spojů – „utažení“ (utažení spojovacích prvků – šroubů nebo svorníků). Toto jsou podmínky montáže, ale v terminologii výpočtu přírubových spojů se používá termín „pod dotažením“.