Расчет усилий затяжки фланцевых соединений

За расчетное усилие Pрасч , кН, принимают большее из двух:

= (7)

(8)

где Pэксп – эксплуатационное усилие, кН;

Pcp – усилие давления среды, кН;

Py – усилие для поддержания герметичности, кН;

Pзат – усилие предварительной затяжки, кН;

D – средний диаметр уплотнения, м;

Pp – рабочее давление среды, МПа;

Вэф – эффективная ширина прокладки, м; т. е. суммарная ширина уплот- няющего пояска у кольца.

Вэф =0,5 ⋅ B – для плоских прокладок;

0,125 Вэф =0,125 ⋅ B – для овальных прокладок;

B – ширина прокладки, м;

n q – удельное давление смятия прокладки для создания герметичности, МПа;

m – прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств мате- риала прокладки.

При подаче в скважину теплоносителя (например, пара) или отборе пла- стовой жидкости с высокой температурой металл арматуры около проходного сечения и прокладка нагреваются. Температура шпилек будет ниже, т. к. усло- вия их охлаждения лучше. В результате температурное расширение деталей

арматуры и прокладки становится больше, чем шпилек, и они нагружаются до- полнительным усилием Pt

(9)

где Pt – усилие от воздействия температурной среды, кН;

∆t – разность температур фланца и шпилек в момент прогрева, 7% ∆ =t от температуры рабочей среды раб t ;

h шп – длина растягиваемой части шпильки, м;

h p – высота прокладки между поверхностями ее опоры о соседние фланцы, м;

α – коэффициент теплового расширения материала фланца, 1 K− 6 1 6 1 11,7 10 16,0 10 высоколегированные;

(10)

Eшп ; Eпр – модули упругости материала шпильки и прокладки, Па;

пр f – площадь горизонтального сечения шпильки и прокладки, м2 0,22 p o hH R = − , где H – высота прокладки, м;

Ro – радиус округления прокладки, м (4 Ro ≈ мм).

Если температура пара, проходящего через арматуру, равна 300°С, то разность температур фланца и шпилек в начале прогрева близка к 20°С, а при установившемся режиме – 10°С.

Прокладки на рабочее давление до 35 МПа изображены на рисунке 2, прокладки на рабочее давление 70, 105 МПа – на рисунке 3.

Типоразмеры про- кладок на рабочее давление до 35 МПа представлены в таблице 8, размеры про- кладок на рабочее давление 70 и 105 МПа