Просмотры: 0 Автор: Редактор сайта Время публикации: 31 июля 2026 г. Происхождение: Сайт
В трубопроводных системах высокого давления и высокой температуры целостность соединений полностью зависит от точного выравнивания размеров между фланцами и уплотнительными элементами. Выбор прокладки неправильного размера или неправильной конфигурации приводит к катастрофическим выбросам, неорганизованным выбросам, повреждению поверхности фланца и незапланированному простою оборудования. Использование устаревших или обобщенных таблиц размеров увеличивает риск ошибок при закупках и сбоев на местах.
Соблюдение строгих допусков на размеры, маркировки материалов и конфигураций колец, диктуемых стандартом ASME B16.20, является обязательным навыком для инженеров и групп закупок. В этом руководстве представлена таблица размеров спирально-навитых прокладок ASME B16.20, в которой оценивается, как обеспечить соответствие спецификациям фланцам ASME B16.5, одновременно снижая распространенные риски при установке. Мы рассмотрим точные требования к размерам, ограничения по материалам и методы установки на месте, необходимые для обеспечения герметичного соединения при использовании ASME B16.20 Спирально-навитая прокладка для сложных промышленных условий.
Строгий контроль размеров: ASME B16.20 определяет точные размеры, материалы и допуски для металлических прокладок, специально разработанных для соединения с фланцами ASME B16.5 и B16.47.
Допуски по толщине не подлежат обсуждению: толщина стандартного центрирующего кольца должна строго составлять от 0,117 дюйма (2,97 мм) до 0,131 дюйма (3,33 мм), чтобы обеспечить надлежащее сжатие без податливости фланца.
Требования к внутреннему кольцу: ASME B16.20 требует, чтобы внутренние кольца соответствовали определенным классам давления (например, класс 900 и выше), конкретным наполнительным материалам (например, ПТФЭ) и трубам большего размера, чтобы предотвратить коробление внутрь в технологическом потоке.
Стандартизированная номенклатура. Знание разницы между типами прокладок ASME B16.20 (стиль R, CG и CGI) и понимание переменных стандартных размеров (от $d_1$ до $d_4$) необходимо для правильной закупки продукции.
Комплексная оценка: Правильная спецификация требует оценки не только номинального размера трубы (NPS) и класса давления, но также качества поверхности фланца, совместимости присадочного материала и ограничений максимального диаметра отверстия.
Оглавление
Инженеры должны четко определить нормативную границу между компонентами трубопровода, чтобы избежать ошибок в спецификациях. ASME B16.5 регулирует фланцы труб и фланцевые фитинги, определяя диаметр болта, толщину фланца и размеры торца. И наоборот, ASME B16.20 регулирует металлические прокладки, предназначенные для соответствия конкретным размерам фланцев. Вы не можете указать прокладку без прямой ссылки на стандарт ответного фланца, поскольку они работают как интегрированная система уплотнений.
В стандарте спирально-навитые прокладки подразделяются на отдельные типы в зависимости от конфигурации их колец. Неправильный выбор стиля гарантирует совместный провал.
Тип R (только уплотнительный элемент). Производители проектируют этот голый уплотнительный элемент для соединений типа «шип-паз», «паза-паз» или «паз-паз». В нем отсутствуют внешние или внутренние направляющие кольца, поэтому центрирование и сопротивление выбросу полностью зависят от геометрии фланца.
Тип CG (только наружное кольцо/центрирующее кольцо): в этом стиле используется внешнее цельное металлическое кольцо для размещения прокладки на поверхности фланца. Инженеры в первую очередь указывают Тип CG для стандартных фланцев с выступом (RF). Внешнее кольцо также действует как физический ограничитель сжатия, предотвращая разрушение обмотки.
Стиль CGI (внутреннее и внешнее кольца): эта конфигурация включает как внешнее центрирующее кольцо, так и внутреннее цельнометаллическое кольцо. Стандарты требуют, чтобы стиль CGI использовался при высоком давлении, термоциклировании и в опасных условиях. Внутреннее кольцо предотвращает прогибание внутренних обмоток внутрь при высоких сжимающих нагрузках.
Стандарт Спиральная прокладка ASME B16.20 состоит из трех основных компонентов, каждый из которых выполняет определенную механическую функцию. Внешнее центрирующее кольцо (или направляющее кольцо) центрирует узел внутри окружности болта. Он также действует как строгий стопор сжатия, перенося избыточную нагрузку на болт от хрупкого уплотнительного элемента. Уплотнительный элемент содержит чередующиеся слои металлической проволоки V-образной формы и мягкого наполнителя. Этот намотанный участок создает фактическое уплотнение, повторяя микронеровности поверхности фланца. Наконец, внутреннее кольцо обеспечивает радиальную поддержку уплотнительного элемента. Он предотвращает коробление внутрь, защищает обмотки от прямого воздействия среды и минимизирует турбулентность в технологическом потоке, заполняя зазор между отверстиями фланцев.
Успешный выбор прокладки требует соблюдения нескольких критически важных критериев. Соединение должно обеспечивать нулевую утечку при максимальном рабочем давлении и термических циклах. Группы по закупкам должны получить поддающиеся проверке отчеты об испытаниях материалов (MTR) для всех металлических компонентов для подтверждения металлургии. При установке необходимо соблюдать правильные пределы сжатия, обеспечивая контакт поверхностей фланцев с наружным кольцом без податливости болтов. Наконец, материалы наполнителя и обмотки должны демонстрировать полную химическую совместимость с технологической жидкостью во всем диапазоне рабочих температур.
Точные размерные данные обеспечивают правильную установку в различных классах давления. В таблицах ниже указаны стандартные размеры для приложений классов 150, 300, 600 и 900. Перед установкой выездной персонал должен проверить эти размеры.
NPS (дюймы) |
Класс давления |
Внутренний диаметр внутреннего кольца (d1), мм |
Внутренний диаметр уплотнительного элемента (d2), мм |
Уплотнительный элемент наружный диаметр (d3), мм |
Внешний диаметр наружного кольца (d4), мм |
|---|---|---|---|---|---|
2 |
150 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
104.6 |
2 |
300 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
111.3 |
2 |
600 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
111.3 |
2 |
900 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
142.7 |
4 |
150 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
174.8 |
4 |
300 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
181.1 |
4 |
600 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
193.5 |
4 |
900 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
206.2 |
8 |
150 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
317.5 |
8 |
300 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
333.2 |
8 |
600 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
358.6 |
8 |
900 |
196.9 |
222.3 |
257.0 |
358.6 |
Инженеры используют определенные переменные для обозначения размеров прокладок на технических чертежах и спецификациях. Переменная d1 представляет внутренний диаметр внутреннего кольца. Переменная d2 обозначает внутренний диаметр уплотнительного элемента (начало витков). Переменная d3 указывает внешний диаметр уплотнительного элемента (конец витков). Наконец, d4 представляет собой внешний диаметр наружного центрирующего кольца, которое должно помещаться внутри фланцевых болтов.
Стандарт устанавливает критические ограничения по толщине внешнего кольца. Толщина наружного кольца должна составлять от 2,97 до 3,33 мм (от 0,117 до 0,131 дюйма). Именно такая толщина предотвращает чрезмерное сжатие уплотнительного элемента. Сам уплотнительный элемент до сжатия обычно имеет толщину 4,45 мм (0,175 дюйма). Когда технические специалисты прикладывают нагрузку к болту, уплотнительный элемент сжимается до тех пор, пока поверхности фланца не соприкоснутся с наружным кольцом. Если наружное кольцо слишком тонкое, уплотнительный элемент разрушается, разрушая V-образный профиль проволоки и вызывая немедленную утечку.
Намотанная секция имеет определенные допуски на внутренний и внешний диаметр, основанные на номинальном размере трубы (NPS). Эти размеры изменяются по мере увеличения классов давления, чтобы выдерживать более высокие нагрузки на болты и различные диаметры выступающих поверхностей. Уплотняющий элемент должен оставаться точно по центру поверхности уплотнения фланца. Любое отклонение нарушает целостность уплотнения и может привести к выбросу под давлением. Стандарт допускает допуск +/- 0,8 мм для внутреннего диаметра уплотнительного элемента на меньших размерах, обеспечивая плотную посадку без перекрытия отверстия фланца.
Внутренний диаметр внутреннего кольца (d1) должен точно совпадать с отверстием фланца. Такое выравнивание предотвращает ограничение потока и турбулентность, которые могут вызвать эрозию-коррозию ниже по потоку. ASME B16.20 содержит рекомендации по максимальному диаметру фланца, основанные на характеристиках труб. Инженеры должны проверить параметры труб (например, сортамент 40, 80, 160), чтобы предотвратить выступание прокладки в поток жидкости. Если стандартное внутреннее кольцо выступает в отверстие толстостенной трубы, скорость жидкости в конечном итоге оторвет внутреннее кольцо от обмоток.
В стандарте используется подход с двумя единицами. Инженеры часто работают как в миллиметрах, так и в дюймах, в зависимости от региона и спецификаций проекта. Группы по закупкам сталкиваются с риском ошибок округления при пересчете между этими единицами вручную. Всегда ссылайтесь на точные стандартные таблицы, а не полагайтесь на расчетные преобразования, чтобы обеспечить точность размеров. Ошибка округления диаметра наружного кольца (d4) всего в 1 мм может помешать установке прокладки внутри окружности болта.
Выбор правильной конфигурации требует оценки эксплуатационных параметров, ограничений по материалам и конкретных стандартных требований. Инженеры по эксплуатации не могут полагаться на догадки при выборе этих компонентов.
ASME B16.20 требует использования внутренних колец для конкретных сценариев, чтобы предотвратить катастрофический отказ. Вы должны использовать внутренние кольца для всех спирально навитых прокладок с наполнением из ПТФЭ, независимо от размера и класса, поскольку ПТФЭ не обладает радиальной жесткостью графита. Они обязательны для всех фланцев класса 900, 1500 и 2500 из-за экстремальных сжимающих нагрузок. Стандарт также требует их для фланцев класса 600 NPS 3 и больше. Помимо этих строгих требований, внутренние кольца обладают огромной эксплуатационной ценностью. Эксперты на местах рекомендуют их для работы в вакууме, высокоскоростного потока, термоциклирования и любых применений, где экструзия наполнителя может привести к загрязнению технологической среды.
Металлургия обмотки определяет температуру и порог коррозии соединения. Распространенные материалы включают нержавеющую сталь 304SS, 316L, инконель и монель. Нержавеющая сталь 316L служит отраслевым стандартом для большинства применений с углеводородами и паром при температуре до 1500°F (815°C). Inconel 600 или 625 требуется для экстремальных температур или сильно агрессивных сред. Материалы наполнителя определяют фактическую эффективность уплотнения. Гибкий графит предназначен для высокотемпературных применений общего назначения, сохраняя целостность до 850°F (454°C) в окислительных средах и намного выше в неокисляющих средах. ПТФЭ обеспечивает исключительную химическую стойкость, но имеет строгий нижний температурный предел 500°F (260°C). Слюда выдерживает сильные температуры, при которых графит может окислиться, и часто используется в высокотемпературных выхлопных системах.
Стандарт требует наличия штамповок на внешнем кольце для обеспечения возможности отслеживания на месте и предотвращения ошибок при установке. Эти маркировки должны оставаться разборчивыми после установки. Они должны включать название производителя или торговую марку. В них должен быть указан размер фланца (NPS) и класс давления (например, 4 дюйма, класс 600). Кольцо должно иметь обозначение стандарта конструкции («ASME B16.20»). Наконец, аббревиатуры материалов должны указывать металл обмотки, материал наполнителя, наружное кольцо и состав внутреннего кольца. Например, «316L/FG/CS/316L» означает обмотку из 316L, гибкий графитовый наполнитель, наружное кольцо из углеродистой стали и Внутреннее кольцо 316L.
На внешнем крае центрирующего кольца применяется строгая система цветовой маркировки, что позволяет монтажникам трубопроводов визуально идентифицировать материалы прокладки, пока она находится на стойке фланца. Сплошной цвет обода указывает на металл обмотки. Например, зеленый цвет обозначает нержавеющую сталь 316, желтый — нержавеющую сталь 304, а оранжевый — монель. Цвет полос, нанесенный в четырех равноудаленных точках по всему ободу, указывает на материал наполнителя. Серая полоса означает графит, белая полоса означает ПТФЭ, а розовая полоса означает слюду. Эта визуальная система предотвращает случайное попадание низкотемпературной прокладки из ПТФЭ в паропровод высокого давления.
Выбор прокладки должен идеально совпадать с геометрией и отделкой поверхности фланца. Несоответствие этих компонентов приводит к немедленной утечке во время гидроиспытаний.
Производители разрабатывают прокладки типа CG и CGI специально для фланцев с выступом (RF). Наружное кольцо находится снаружи выступающей поверхности, обеспечивая надлежащее сжатие уплотнительного элемента между выступающими поверхностями. Использование этих металлических прокладок на чугунных фланцах с плоской поверхностью (FF) сопряжено с серьезными механическими рисками. Высокая нагрузка на болты, необходимая для сжатия металлических V-образных обмоток, часто приводит к растрескиванию или изгибу хрупких чугунных фланцев до того, как прокладка уплотнится. Для неметаллических фланцев с плоской поверхностью инженеры должны использовать эластомерные или сжатые листовые прокладки по всей поверхности, а не спирально-навитые.
Шероховатость поверхности фланца напрямую влияет на характеристики уплотнения. Требуемая обработка поверхности спирально-навитых прокладок обычно составляет от 125 до 250 микродюймов Ra (от 3,2 до 6,3 микрометра). Эта специфическая фонографическая зубчатая шероховатость позволяет мягкому наполнителю затекать в микронеровности поверхности фланца под нагрузкой болта. Слишком гладкая поверхность (менее 125 Ra) препятствует правильной посадке и позволяет прокладке скользить в радиальном направлении под давлением. Слишком шероховатая обработка (более 250 Ra) создает глубокие пути утечки, которые наполнитель не может полностью закупорить.
Внешний диаметр центрирующего кольца резко меняется в зависимости от класса давления, чтобы соответствовать разным диаметрам окружности болтов во фланцах B16,5. Прокладка класса 150 физически не помещается в окружность болта фланца класса 300. И наоборот, прокладка класса 300, установленная на фланце класса 150, будет мешать болтам. Перед установкой всегда проверяйте класс давления на штампе прокладки. Никогда не пытайтесь модифицировать или стачивать наружное кольцо, чтобы оно подходило к неподходящему фланцу.
При полевых установках возникает несколько распространенных механических рисков. Правильные меры по смягчению последствий обеспечивают долгосрочную целостность соединений и предотвращают незапланированные простои.
Чрезмерный момент затяжки болтов или неправильная толщина прокладки приводят к чрезмерному сжатию. Это сминает уплотнительный элемент, нарушает пружинный возврат металлических обмоток и может привести к короблению центрирующего кольца. Для смягчения последствий необходимо строго соблюдать рекомендации ASME PCC-1 по болтовым соединениям и использовать калиброванные динамометрические ключи или натяжные устройства. Перед установкой технические специалисты должны проверить толщину наружного кольца от 2,97 до 3,33 мм. Если кольцо слишком тонкое, поверхности фланцев раздавят обмотку, прежде чем коснуться ограничителя сжатия.
Испугивание происходит, когда прокладки без внутренних колец подвергаются высоким сжимающим нагрузкам, условиям вакуума или суровым термическим циклам. Внутренние обмотки теряют радиальную устойчивость и проваливаются в отверстие трубы, создавая эффект птичьего гнезда. Это ограничивает поток и в конечном итоге приводит к выбросу. Смягчение включает использование по умолчанию конфигураций CGI (внутреннее и внешнее кольцо) для всех критических приложений. Укажите внутренние кольца, даже если класс давления строго не требует этого, особенно для циклической работы с паром.
Использование прокладки с внутренним диаметром кольца (d1), которая мешает проходу толстостенной трубы, создает ограничение потока. Это часто случается с трубами сортамента 160 или XXS, у которых стенки трубы исключительно толстые. Для смягчения последствий перед покупкой необходимо сверить таблицу максимального диаметра отверстия в ASME B16.20 с фактической схемой трубопроводной системы. Если стандартное внутреннее кольцо слишком маленькое, вам необходимо заказать специальное внутреннее кольцо, рассчитанное специально для этой толстостенной трубы.
Непроверенные поставщики часто поставляют прокладки, которые не соответствуют стандартам размеров или материалов. В этих компонентах используется некачественная металлургия, неправильное соотношение наполнителей или наружные кольца меньшего размера, что приводит к преждевременному выходу из строя при эксплуатации. Для смягчения последствий необходимы закупки исключительно у проверенных производителей. Всегда требуйте и проверяйте отчеты об испытаниях материалов (MTR) для каждой партии. При получении проверьте физические штампы и цветовую маркировку, чтобы убедиться, что они соответствуют спецификациям заказа на поставку.
Убедитесь, что качество поверхности фланца соответствует требованию Ra от 125 до 250 микродюймов.
Убедитесь, что размеры прокладок, класс давления и материалы соответствуют характеристикам трубопровода.
Перед установкой проверьте прокладку на предмет раскручивания, незакрепленного наполнителя или погнутых колец.
Идеально выровняйте фланцы; не используйте болты для стягивания несоосных труб.
Применяйте момент затяжки болтов минимум за четыре отдельных прохода, используя звездообразную схему в соответствии со стандартом ASME PCC-1.
Прежде чем выдавать заказы на поставку, убедитесь, что ваш отдел закупок строго придерживается последних таблиц размеров ASME B16.20. Проверьте качество поверхности фланцев и характеристики труб, чтобы гарантировать совместимость с выбранной вами конфигурацией прокладок. Внедрите стандартизированные процедуры крепления болтов в соответствии с ASME PCC-1, чтобы предотвратить чрезмерное сжатие и обеспечить долгосрочную целостность соединения. Всегда требуйте отчеты об испытаниях материалов, чтобы исключить риск попадания некачественных компонентов на ваше предприятие.
Основана в 2004 году как фабрика уплотнений Cixi Xinsheng и превратилась в Ningbo Dongheng уплотнения в 2020 году имеет более чем 20-летний опыт работы в области промышленных уплотнений. Компания Ее возможности включают спирально-навитые, каммпрофильные, кольцевые соединения, ПТФЭ, графит и упаковочные решения, поддерживаемые обслуживанием OEM/ODM, техническими консультациями и поставками за границу.
A: Стандарт предписывает, чтобы толщина внешнего центрирующего кольца составляла от 2,97 мм до 3,33 мм (от 0,117 до 0,131 дюйма), чтобы действовать как надлежащий ограничитель сжатия.
A: Внутренние кольца обязательны для всех прокладок, наполненных ПТФЭ, всех фланцев класса 900, 1500 и 2500, а также фланцев класса 600 с номинальным размером трубы 3 и более.
О: Вам следует избегать использования стандартных спирально-навитых прокладок на чугунных фланцах с плоской поверхностью. Высокие нагрузки на болты, необходимые для сжатия, могут легко расколоть хрупкий чугун.
A: Согласно цветовой кодировке ASME B16.20, сплошной зеленый ободок указывает на металл обмотки из нержавеющей стали 316SS. Серая полоса обозначает гибкий графитовый наполнитель.
A: Шероховатость поверхности от 125 до 250 микродюймов Ra позволяет мягкому наполнителю проникать в канавки фланца, создавая плотное и надежное уплотнение под давлением.
Ответ: Испугивание внутренней обмотки обычно происходит из-за чрезмерных сжимающих нагрузок, термоциклирования или условий вакуума, когда в прокладке отсутствует опорное внутреннее кольцо.
