Головна »Технічна підтримка» Статті »Довідник з підбору фланцевих з'єднань. Частина 2. Кріплення. - В.В.Чернова
Основне завдання цієї статті - допомогти Вам, розібратися, як правильно підбирати кріплення для фланцевих з'єднань. Для більшої наочності ми приведемо декілька прикладів «правильного» замовлення і розберемо найбільш часто зустрічаються проблеми, що виникають у покупця при замовленні.
Для того, щоб правильно підібрати кріплення для з'єднання, необхідно пам'ятати про деякі важливі фактори, які в кінцевому підсумку впливають не тільки на якість кріплення, але і на ваші грошові витрати. До найбільш важливим параметрам відносяться температурні режими (як всередині, так і зовні трубопроводу), тиск, характер робочого середовища.
Але все ж спочатку розберемося, що таке кріплення.
Що таке кріплення? необхідні поняття
Кріплення - це деталі для нерухомого з'єднання частин машин і конструкцій. До них зазвичай відносять деталі з'єднань: болти, гвинти, шпильки, гайки, шурупи, глухарі, шплінти, шайби, заклепки, штифти і багато іншого.
Кріпильні вироби прийнято ділити на дві основні групи:
1. Загальнопромисловий - кріплення, застосовуваний практично у всіх галузях промисловості і народного господарства, що не володіє вузькими спеціалізованими характеристиками.
2. Кріплення спеціального призначення - характеризується вузькоспеціалізованої областю застосування (наприклад, автомобільний, залізничний, і ін.).
Для таких виробів властива чітка спрямованість на застосування в конкретній галузі або навіть продукції (механізми, вироби і т. П.), Обумовлена спеціальними характеристиками.
Фланцеве кріплення - призначений для з'єднання деталей трубопроводів. До деталей фланцевого кріплення відносяться: болт, шпилька, гайка, шайба.
Цим деталей дано такі визначення:
Болт - кріпильна деталь для роз'ємного з'єднання частин машин і споруд у вигляді стрижня з різьбленням на одному кінці і шести- або чотиригранної голівкою на іншому.
Гайка - деталь нарізного сполучення або гвинтової передачі, що має отвір з різьбленням. Кріпильна гайка в різьбовому з'єднанні нагвинчується на кінець болта або шпильки або ж на різьбовій ділянку валу, осі для закріплення від осьового переміщення сидять на них деталей - підшипників кочення, шківів і т. П.
Шайба - деталь, що підкладається під гайку або головку гвинта. Шайби загального призначення застосовують для збільшення площі опори, якщо опорна поверхня з м'якого матеріалу або нерівна, а також, якщо отвір під гвинт довгасте або збільшеного діаметру. Косу і сферичні шайби використовують для усунення перекосу гайки або головки гвинта при затягуванні. Швидкознімну шайбу застосовують в пристроях для економії часу на зняття обробленої деталі і установку нової. Ущільнювальну шайбу з м'якого матеріалу ставлять під головку різьбовій пробки для забезпечення герметичності з'єднання. Пружинна шайба зменшує небезпеку самовідгвинчування гвинтів або гайок завдяки силам пружності стислої шайби. Стопорна (замикає) шайба шляхом відгинання її частин усуває можливість повороту гайки або гвинта щодо опорної деталі або вала. Кінцеві шайби перешкоджають осьовому переміщенню уздовж вала нерухомо закріплених або обертових на валу деталей.
Шпилька - кріпильна деталь, що представляє собою металевий стрижень з різьбленням на обох кінцях. Кінець шпильки угвинчується в одну з деталей, що з'єднуються, а інша деталь притискається до першої при нагвинчуванні гайки на інший кінець шпильки. Можливо також з'єднання деталей шпилькою, на кінці якої нагвинчують гайки.
Існує велика кількість нормативних документів, в яких сформульовані технічні вимоги до кріплення. Наприклад, вимоги до кріплення, використовуваному у фланцевих з'єднаннях, викладені в ГОСТ 20700-75. Ці вимоги обумовлені умовами експлуатації: робочим тиском, характеристиками середовища і т. Д. Конструкція і розміри кріпильних виробів регламентуються в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75.
Основні параметри фланцевого кріплення
Робочий тиск
Це тиск, з яким транспортується по системі рідина (газ, пар і т. Д.). Отже, чим вище робочий тиск в системі, тим з більш високими характеристиками міцності необхідно вибирати кріплення. У свою чергу, необхідні характеристики міцності кріплення забезпечуються правильним вибором матеріалу, режимами термічної обробки і т. Д. Таким чином, в діапазоні температур від -40 до + 400 ° С, і при тиску до 100 кгс / см2 рекомендується застосовувати кріплення, виготовлений з стали 35, в той час як збільшення тиску до 200 кгс / см2 вимагає застосування кріпильних виробів із сталі 20X13.
Робоча температура
Одним з найважливіших параметрів є робоча температура. Виходячи з того, яку температуру має середовище, яке буде транспортуватися по трубопроводу, а також з урахуванням зовнішнього середовища, залежить і марка стали, з якої буде виготовлений кріплення. Кожна марка стали має певний діапазон робочих температур, при яких кріпильний виріб може забезпечити міцність і надійність з'єднання.
Наприклад, при одному і тому ж номінальному тиску при температурі не нижче -30 ° С рекомендується застосовувати шпильки зі сталі 35, в той час як при передбачуваної температурі експлуатації до -70 ° С слід застосовувати кріплення, виготовлений з хладостойких марок сталі, наприклад, 09Г2С або 10Г2.
Робоче середовище
Існують певні характеристики робочого середовища: температура, хімічні властивості (склад - агресивний, неагресивний).
У відповідності з перерахованими вище показниками повинен підбиратися фланцеве кріплення. Для агресивних середовищ підбирається кріплення, який може витримати негативний руйнівний вплив цього середовища. До таких марок стали відносяться 20X13,14X17Н2, 12Х18Н9Т і інші.
Тип і / або виконання
Більшість ГОСТ передбачають можливість виготовлення подібної по загальному вигляду і призначенню продукції, що має певні відмінності, для позначення яких використовується поняття «тип» і «виконання».
Наприклад, ГОСТ 22042-76, що поширюється на шпильки для деталей з гладкими отворами, передбачає можливість виготовлення шпильок, що відрізняються між собою діаметром гладкої частини.
Для виконання 1 діаметр гладкої частини дорівнює номінальному діаметру різьби. Для виконання 2 діаметр гладкої частини приблизно дорівнює середньому діаметру різьби.
Діаметр різьблення
Всі різьбові кріпильні деталі мають внутрішній (гайки) і зовнішній (шпильки і болти) діаметр різьби. Залежно від призначення і нормативного документа, за яким виготовляється продукція, різьблення може бути метричної та дюймової. Метричний крок різьби вимірюється в міліметрах, а дюймовий-в дюймах.
Приклад: М12 - метрична різьба з номінальним діаметром 12 мм; 3/4 "дюймова різьба з номінальним діаметром 3/4 дюйма.
Крок різьби - відстань між двома сусідніми вершинами різьблення.
Залежно від призначення кріпильного вироби більшість нормативних документів передбачає можливість виготовлення кріплення з різним кроком різьблення (великий чи дрібний крок різьби). Як правило, великий крок різьблення є основним і при замовленні вироби не вказується.
В окремих випадках може бути виконаний крок різьблення відмінний від рекомендованого нормативними документами.
Приклад: болт М12x1,25 - болт з метричної різьбою, номінальним діаметром 12 мм і дрібним кроком різьби 1,25 мм.
Розмір «під ключ» дорівнює діаметру вписаного кола.
Як правило, для кожного номінального діаметра різьби передбачена одна величина «під ключ».
Приклад: для гайки з номінальним діаметром різьблення 16 мм передбачений розмір «під ключ» S, рівний 24 мм.
Довжина болта - довжина, яка вказується в позначенні вироби при замовленні, в більшості випадків не є габаритної характеристикою. Переважно довжина болта, що вказується в позначенні вироби, дорівнює довжині стрижня болта, т. Е. Висота головки болта в розрахунок не береться.
Приклад: для болта М12х120 - довжина стержня болта дорівнює 120 мм, при цьому загальна габаритна довжина більше на висоту головки болта на 7,5 мм, т. Е. Загальна габаритна довжина дорівнює 127,5 мм. На рис. 3: l - довжина болта; l + к = загальна габаритна довжина болта.
довжина шпильки
Для більшості шпильок довжина l, що вказується при замовленні, позначає загальну габаритну довжину шпильки. Однак деякі нормативні документи передбачають в позначенні шпильок не всю довжину шпильки.
Приклад: ГОСТ 22032-76, що поширюється на шпильки з угвинчуваним кінцем довжиною dvпредусматрівает позначення довжини шпильки, що не включає довжину закручувати кінця. l - довжина шпильки, b- довжина закручувати кінця
виконання 1
Поле допуску різьби позначає точність виконання різьблення. Чим більше значення поля допуску, тим більше відхилення параметрів різьби від номінальних.
Для більшості кріпильних виробів достатнім є поле допуску різьби для зовнішньої різьби - 6д, для внутрішньої різьби-6Н. Довжина нарізного кінця - довжина частини болта або шпильки, призначена для навинчивания гайки.
покриття
У разі необхідності захисту кріпильного вироби від негативного впливу навколишнього середовища можливе нанесення на його поверхню різних захисних покриттів (цинк, хром, нікель і ін.), Що теж необхідно вказати при замовленні.
Групи якості
Залежно від призначення кріплення і умов роботи кріпильних деталей встановлено п'ять груп якості готових виробів (ГОСТ 20700-75).
марки стали
Існує величезна кількість марок сталі, що дозволяє застосовувати фланцеве кріплення в різних галузях промисловості і народного господарства.
Іноді Ви можете зіткнутися з деякими проблемами при замовленні кріплення або інших виробів: відсутність потрібної Вам марки матеріалу саме в даний момент; через відсутність у Вас будь-якої документації на виріб; Ви можете не знати, який кріплення Вам необхідний і т. П.
Це не страшно, адже різноманітність марок матеріалу дає нам можливість великого вибору. Головне, що Ви повинні зробити, - це проконсультуватися з постачальниками про можливі варіанти комплектації ваших виробів кріпленням. Фахівці, що працюють в цій сфері повинні дати Вам повну, вичерпну інформацію, а також запропонувати Вам будь-які варіанти комплектації. Ви можете звертатися до фахівців як на етапі підготовки ескізу вироби або проекту системи, так і при покупці готового виробу. Це дозволить Вам дізнатися про можливості комплектації ваших виробів, в деяких випадках Ви зможете скоротити час на самостійний підбір потрібної Вам марки стали, а також фахівець завжди зможе сказати Вам, яка марка стали може використовуватися в Вашому випадку і підбере саме ту, яка скоротить Ваші грошові і тимчасові витрати на пошук продукції.
Як правильно підібрати потрібний Вам кріплення
Фланцеве кріплення підбирається відповідно з такими документами: ГОСТ 20700-75; ГОСТ 12816-80; ГОСТ 9064-70; ГОСТ 9066-75; ПБ 10-115-96; ПБ-03-75-94; ОСТ 26-2043-91; ОСТ 26-2037-96; ОСТ 26-2038-96; ОСТ 26-2039-96; ОСТ 26-2040-96; ОСТ 26-2041-96 та іншими нормативними документами, регулюючими застосування кріплення в залежності від його призначення.
Щоб правильно підібрати кріплення необхідно пам'ятати про те, що їм буде комплектуватися конкретне фланцеве з'єднання, отже, необхідно враховувати такі параметри:
Крім перерахованих вище параметрів на вибір кріплення впливає і марка сталі, з якої виготовлений фланець. Ми розглянемо найбільш часто застосовуються марки стали фланців і дамо Вам рекомендації по варіантах комплектації їх фланцевим кріпленням.
Примітка 1. Існують певні обмеження щодо вибору типу кріплення для фланцевого з'єднання. При тиску до 25 кгс / см2 Ви можете замовити як болт, так і шпильку. При тиску ж понад 25 кгс / см2, згідно ГОСТ 12816-80, застосування болтів не допускається.
Нижче ми розглянемо варіанти комплектації кріпленням фланців, виготовлених з найбільш затребуваних марок сталі.
Для фланцевих з'єднань на тиск не вище 100 кгс / см2 зазвичай використовуються шпилька зі сталі 35 і гайка зі сталі 20.
Таке кріплення характерний для комунікацій різних будівель і споруд.
При робочому тиску до 160 кгс / см2, наприклад, в системах, де вода подається при високому тиску (при будівництві шахт і т. Д.) ГОСТ 20700-75 рекомендує застосовувати сталь марки 35Х, але згідно з цим же ГОСТу: «За угодою між споживачем і виробником допускається виготовлення кріпильних виробів з інших марок сталі, які забезпечують отримання виробів відповідно до вимог даного стандарту », ми можемо рекомендувати використання шпильки і гайки зі сталі 10Г2 - сталь, яка не поступається експлуатаційними характеристиками стали 35Х. При цьому існує значна різниця у вартості цих двох марок сталі. Марка стали 10Г2 на 20% дешевше, ніж сталь марки 35Х.
Сталь 20X13 - одна з найбільш поширених марок сталі для комплектації фланцевих з'єднань, в зв'язку з чим, практично завжди є в наявності у виробника. Кріплення з цієї марки стали дозволяє при цьому перекрити широкий діапазон показників по тиску і по температурі. Тому на тиск до 200 кгс / см2 може використовуватися кріплення зі сталі 20X13.
До фланців з марки стали 09Г2С рекомендується використовувати кріплення з марки стали 14X17Н2, але при цьому, якщо у Вашій системі передбачено тиск лише до 160 кгс / см2, ми можемо Вам рекомендувати використання кріплення зі сталі марки 10Г2, що ні суперечить нормативно-технічних документів та рекомендовано Ростехнадзором. За вартістю 10Г2 значно дешевше, чем14Х17Н2.
Фланці із сталі 12Х18Н10Т комплектуються кріпленням зі сталі 20X13, при роботі в діапазоні температур від -40 до + 450 СС.
Якщо ж Вам потрібно забезпечити роботу при температурі від -80 до +600 ° С, то Вам необхідно використовувати кріплення зі сталі марки 12X18Н1 ВІД.
У комплект до фланців зі сталі 15Х5М ми порекомендуємо Вам шпильки зі сталі 25X1МФ і гайки зі сталі 30ХМА.
Марка стали 10Х17Н13МЗТ відноситься до розряду корозійностійких марок сталі. Такий фланець комплектується парою шпилька-гайка зі сталі 10X17 Н13МЗТ. Ця марка стали знайшла широке застосування в системах харчової та хімічної промисловості.
Ми розглянули лише частина можливих варіантів комплектації. Для кожного конкретного випадку є можливість вибору. Вам слід звернутися до фахівців, які за службовим своїх обов'язків повинні дати Вам повну консультацію по підбору фланцевого кріплення, необхідного в конкретній ситуації. Грамотна допомога фахівця дозволить заощадити Ваші час і гроші, і отримати потрібний результат.
Пам'ятка покупця: фланцеве КРЕПЕЖ
Якщо Ви є фахівцем і впевнені в правильності вибору замовляється кріплення, то при запиті необхідно вказувати позначення відповідно до вимог нормативного документа, за яким воно буде виготовлено.
Перелік загальновизнаних позначень на стандартну продукцію:
1. Найменування деталі: болт, шпилька, гайка.
2. Тип (А, Б, В і т. Д.).
3. Виконання.
4. Номінальний діаметр різьби, мм.
5. Крок різьби, мм.
6. Поле допуску різьби (6g, 6H і ін.).
7. Довжина (для болтів і шпильок), мм.
8. Розмір «під ключ» (S) для гайки і болти (при необхідності).
9. Марка матеріалу.
10. Вид покриття та його товщина в мкм: 019 (цинкове покриття товщиною 9 мкм) і ін.
11. Група якості.
12. Номер нормативного документа: ГОСТ 9064-75, ОСТ 26-2040-96 і т. Д.
13. Додаткові вимоги: вказуються в тому випадку, якщо вони відрізняються від вимог нормативного документа.
приклад 3
При замовленні болта по ГОСТ 7798-70 виконання 1, з діаметром різьблення d - 12 мм, з розміром «під ключ» S = 18 мм, довжиною l = 60 мм, з великим кроком різьби з полем допуску 6g, класу міцності 5.8, без покриття умовне позначення буде виглядати так:
Болт М 12 - 6g * 60.5.8 (S 18) ГОСТ 7798 - 70
У разі, якщо Ви сумніваєтеся в своєму виборі або ж просто бажаєте зайвий раз переконатися в його правильності, то повідомте менеджеру максимально можливий обсяг інформації про призначення придбаного кріплення: тип застосовуваного в комплекті фланця, номінальний тиск, діапазон робочих температур, кліматичне виконання (якщо необхідно ), вид робочого середовища, комплект поставки, інші вимоги (наприклад, упаковка, покриття і т. д.).
Купити болти в Уфі