Разработка метода контроля герметичности фланцевых соединений в технологических агрегатах при производстве серной кислоты | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (311) май 2020 г.

Дата публикации: 23.05.2020

Статья просмотрена: 4 раза

Библиографическое описание:

Сердобинцев, Ю. П. Разработка метода контроля герметичности фланцевых соединений в технологических агрегатах при производстве серной кислоты / Ю. П. Сердобинцев, В. А. Рябчук. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 21 (311). — С. 531-533. — URL: https://moluch.ru/archive/311/70570/ (дата обращения: 09.07.2020).



Объектом данной работы является смеситель установки по производству серной кислоты в городе Череповец.

Фланцевое соединение — самое распространенное техническое решение присоединения трубопровода к различным агрегатам или другим трубопроводам. Данный факт подтверждается следующими преимуществами:

− простота демонтажа и повторного монтажа с применением фланцевого соединения.

− возможность производить модификации трубопроводных систем (установку и замену арматуры, изменения конфигурации).

Данное техническое решение представляет собой соединение труб стягиванием болтами фланцев — специально изготовленных стальных дисков, приваренных к стыкуемым концам труб. Между фланцами устанавливается упругая прокладка. [1]

Главное требование к фланцевому соединению — точность и качество установки фланца на конец трубы и точность монтажа. Правильный монтаж соединения обеспечивает необходимую герметичность. А недостаточная герметичность уплотнительных узлов является одной из основных причин снижения надежности технологического агрегата. Также потеря герметичности может оказывать негативное влияние на окружающую среду. [2] Образование напряжений из-за некорректного монтажа — одна из причин возникновения повреждений этого узла. Другая причина — дефекты фланца. В этих направлениях и осуществляется проверка изолирующего фланцевого соединения.

Требования к соединительным узлам трубопроводов зависят от их назначения трубопровода, его диаметра, давления и др. Первый этап такого контроля заключается в проверке качества фланцев, их соответствия ГОСТ и их правильной установке на трубы с помощью сварки. Данный контроль выполняется независимой лабораторией неразрушающего контроля, обладающей требуемой аппаратурой — ультразвуковым дефектоскопом.

Проведение обследования фланцев до их монтажа на концы труб дает возможность выполнять их контроль полноценным образом. Основные дефекты, выявляемые на этом этапе — отклонения от требуемой ГОСТ геометрии и качества рабочих поверхностей фланцев, скрытые дефекты заготовок под фланцы, проявляющие себя со временем. В числе таких дефектов — трещины, инородные включения в металле и др.

Следующий этап проверки фланцевых соединений выполняется после приварки фланцев к трубам. Контролю подлежат точность расположения фланца, перпендикулярность его плоскости и оси трубы, качество сварного шва. Такую проверку должен сопровождать контроль крепежа — болтов, а также — прокладки. Для этой стадии также необходим ультразвуковой дефектоскоп, позволяющий оценить качество и состояние сварного шва.

Правильная сборка фланцевого узла обеспечит его продолжительное функционирование. Но регламент эксплуатации трубопроводной системы вправе потребовать обязательный периодический контроль.

Проверку герметичности фланцевых соединений и их технического состояния важно выполнять перед ремонтом трубопроводной системы и сочетать ее с оценкой других ее элементов — запорной арматуры, автоматики, трубопроводов и др. Такая проверка рассчитана на оценку пригодности системы к последующей эксплуатации. На данном этапе проверку проходят фланцы, сварные швы и точность геометрии узла. Важно получить данные о присутствии следов коррозии, способной привести фланец и весь узел к непригодному для эксплуатации состоянию.

Трубопроводные системы, в которых протекают агрессивные среды, требуют не периодического, а постоянного контроля состояния системы в целом и ее отдельных узлов. Аварийные ситуации в подобных системах могут привести к очень серьезным последствиям с экологической и экономической точки зрения, а также нанести вред здоровью обслуживающего персонала.

Целью данной работы является разработка метода повышения и непрерывного контроля герметичности фланцевых соединений в технологических агрегатах при производстве серной кислоты.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

− выбрать метод повышения герметичности фланцевого соединения до ввода в эксплуатацию;

− обеспечить постоянный дистанционный контроль над состоянием соединения во время эксплуатации.

Смеситель (рис. 1) предназначен для смешения потоков серной кислоты циклов сушильной башни, продукционной кислоты и химочищенной воды. Смеситель имеет 4 патрубка. Через патрубок № 1 вытекает серная кислота (концентрация 92,5–94 %) из смесителя с рабочей температурой 35...45°С, давлением под налив. Через патрубок № 2 в смеситель поступает серная кислота (концентрация 98,3–98,9 %) с рабочей температурой 60...70°С, давлением под налив. Через патрубок № 3 серная кислота (концентрация 92,5–94 %) поступает в смеситель с рабочей температурой 35...45°С, давлением под налив. Через патрубок № 4 химочищенная вода поступает в смеситель с рабочей температурой 35...45°С, давлением под налив.

Для прокладок во фланцевых соединениях используется паронит кислостойкий ПК толщиной 3 мм по ГОСТ 481–80, кроме патрубка № 1. Для данного патрубка применить прокладки типа СНП по ОСТ 26.260.454–99.

Приварка штуцеров смесителя выполнена сварочным швом с полным проплавлением.

C:\Users\rwa19\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\Рис.1.png

Рис. 1. Смеситель кислоты

В данном проекте будет рассматриваться патрубок № 3. Он выполнен из составного фланца DN200 PN1,6 МПа (рис. 1, позиция 14) с приварным кольцом ∅268/∅222 и соединительным выступом по ГОСТ 33259–2015. Ответный фланец DN200 PN1,6 МПа (рисунок 1, позиция 15) выполнен с соединительной впадиной по ГОСТ 33259–2015. Материал основного фланца — коррозионно-стойкая сталь 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 7350–77. Приварное кольцо и ответный фланец изготовлены из нержавеющей стали SX для сернокислотных производств. Соединение фланцев между собой обеспечивается 12 болтами М20х140 ГОСТ 7798–70, 12 гайками М20 ГОСТ ISO 4032–2014 и 12 шайбами пружинными 20 ГОСТ 6402–70.

Для повышения герметичности фланцевого соединения перед вводом в эксплуатацию предложен способ сборки неподвижных разъемных соединений. Суть метода заключается в ступенчатой затяжке стыкуемых деталей между собой. На первой ступени нагружения величина силы затяжки P1 рассчитывается в зависимости от максимально допустимой нагрузки Pдоп и может равняться (0,5÷0,8)Pдоп. В результате первого нагружения возникает упругая и упругопластическая деформация взаимодействующих шероховатостей, увеличивается площадь фактического контакта. Затем проводят вторую ступень нагружения силой затяжки P2 = (0,2÷0,5)Pдоп. В связи с тем, что после первого нагружения площадь фактического контакта деталей значительно возросла, вторая ступень нагружения будет характеризироваться существенным увеличением контактной жесткости стыка.

Для дистанционного контроля состояния фланцевого соединения в непрерывном режиме предлагается использование ультразвукового дефектоскопа. Четыре ультразвуковых преобразователя (рис. 1, позиция 18) монтируются к внешней стороне ответного фланца (рис. 1, позиция 15) равноудаленно от оси фланца. При нарушении герметичности соединения возникнет разрушение контактной поверхности фланцев, из-за чего эхосигнал преобразователя изменится. Измененный сигнал передается на дефектоскоп, а от него на систему управления, тем самым сообщая о нарушении герметичности фланцевого соединения.

Литература:

1. Контроль фланцевых соединений. — Текст: электронный // Проконтроль: [сайт]. — URL: prokontrol.ru/articles/kontrol_flancevyx_soedinenij (дата обращения: 21.05.2020).

2. Сердобинцев, Ю. П. Обеспечение эффективности управления эксплуатационными свойствами трибосопряжений технологического оборудования в процессе жизненного цикла: монография / Ю. П. Сердобинцев, О. В. Бурлаченко. — Волгоград: Волгоград. гос. техн. ун-т, 2005. — 353 c.

Основные термины (генерируются автоматически): фланцевое соединение, серная кислота, рабочая температура, ультразвуковой дефектоскоп, ответный фланец, ГОСТ, патрубок, ступень нагружения, сварной шов, приварное кольцо.


Похожие статьи

Требования, предъявляемые к применению соединительных...

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные.

Двусторонние швы с подваркой корня шва применяют для труб с наружным диаметром

Такие соединения состоят из двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов и гаек.

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при...

В данной работе произведено разделение сварных соединений на группы и рассмотрены первые три группы сварных соединений подверженных коррозионным разрушениям, которые необходимо учитывать при проведении экспертизы промышленной безопасности технических...

Вопросы совершенствования конструкции трубосварочного...

В статье рассматривается вопрос о роли ферритовых сердечников для сварки трубосварочных агрегатов. В этой связи изучаются все свойства ферритов, существующие в данный момент геометрические формы которыми по сей день пользуются и выясняются их недостатки.

Исследование особенностей формирования проволочных...

В данной работе были исследованы зависимости прочности микросварных соединений от параметров ультразвуковой микросварки: усилия прижима, величины тока, подаваемого на генератор ультразвуковых колебаний, времени сварки.

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

Ультразвуковой дефектоскоп. В ультразвуковых дефектоскопах используются эхо-метод и

Пособие по методам контроля качества сварных соединений металлических конструкций и трубопроводов

ГОСТ 18353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.

Особенности диагностирования сварных соединений...

В статье представлены результаты исследования сварных соединений технологических трубопроводов и печных змеевиков из сталей типа 15Х5М, 12Х2М1, заваренных электродами аустенитного класса.

Влияние сопутствующей низкочастотной вибрационной обработки...

Также в статье «Влияние параметров вибрационной обработки в процессе сварки на свойства сварных соединений» отмечается тот, факт, что вибрационные воздействия вызывают перемешивание жидкой фазы за счет создания разности давлений упругими волнами [3].

Оптимальный метод скрепления нетканых материалов для...

Отделочные швы для отделки деталей изделия. Швы выполняют различной ширины в зависимости от вида обрабатываемой ткани и предъявляемых к ним технических требований. Ширину шва определяют расстоянием от строчки до линии среза ткани по ГОСТ 12807–67.

Технология термической обработки сварных соединений...

Сварной шов является концентратором напряжений, основной причиной возникновения которых является

Остаточные сварочные напряжения накладываются на рабочие напряжения, которые

Разработаны методы эффективной виброобработки сварных соединений...

Похожие статьи

Требования, предъявляемые к применению соединительных...

Соединения трубопроводов бывают неразъемные и разъемные.

Двусторонние швы с подваркой корня шва применяют для труб с наружным диаметром

Такие соединения состоят из двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов и гаек.

Особенность коррозионной стойкости сварных соединений при...

В данной работе произведено разделение сварных соединений на группы и рассмотрены первые три группы сварных соединений подверженных коррозионным разрушениям, которые необходимо учитывать при проведении экспертизы промышленной безопасности технических...

Вопросы совершенствования конструкции трубосварочного...

В статье рассматривается вопрос о роли ферритовых сердечников для сварки трубосварочных агрегатов. В этой связи изучаются все свойства ферритов, существующие в данный момент геометрические формы которыми по сей день пользуются и выясняются их недостатки.

Исследование особенностей формирования проволочных...

В данной работе были исследованы зависимости прочности микросварных соединений от параметров ультразвуковой микросварки: усилия прижима, величины тока, подаваемого на генератор ультразвуковых колебаний, времени сварки.

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

Ультразвуковой дефектоскоп. В ультразвуковых дефектоскопах используются эхо-метод и

Пособие по методам контроля качества сварных соединений металлических конструкций и трубопроводов

ГОСТ 18353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.

Особенности диагностирования сварных соединений...

В статье представлены результаты исследования сварных соединений технологических трубопроводов и печных змеевиков из сталей типа 15Х5М, 12Х2М1, заваренных электродами аустенитного класса.

Влияние сопутствующей низкочастотной вибрационной обработки...

Также в статье «Влияние параметров вибрационной обработки в процессе сварки на свойства сварных соединений» отмечается тот, факт, что вибрационные воздействия вызывают перемешивание жидкой фазы за счет создания разности давлений упругими волнами [3].

Оптимальный метод скрепления нетканых материалов для...

Отделочные швы для отделки деталей изделия. Швы выполняют различной ширины в зависимости от вида обрабатываемой ткани и предъявляемых к ним технических требований. Ширину шва определяют расстоянием от строчки до линии среза ткани по ГОСТ 12807–67.

Технология термической обработки сварных соединений...

Сварной шов является концентратором напряжений, основной причиной возникновения которых является

Остаточные сварочные напряжения накладываются на рабочие напряжения, которые

Разработаны методы эффективной виброобработки сварных соединений...

Задать вопрос