4.2. Сварные соединения трубопроводов

В современной технике широко применяются соединения трубопроводов, выполненные способом ручной электродуговой сварки. Условные изображения и обозначения сварных швов на чертежах по ГОСТ 2.312-72 подробно рассмотрены в гл. 3.1. «Соединение деталей сваркой». Но следует иметь в виду, что сварные соединения трубопроводов регламентируются ГОСТ 16037-80 «Швы сварных соединений стальных трубопроводов. Типы и конструктивные элементы». Швы предназначены для трубопроводов из низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей по ГОСТ 380-94 (Ст 2сп, Ст 3сп, Ст3, Ст 4сп, Ст4) и по ГОСТ 1050-88 (марок Сталь 10, 20, 25), относящимся к группам с хорошей и удовлетворительной свариваемостью. В стандарте оговариваются два вида конструктивных элементов: подготовленных кромок деталей и шва сварного соединения. Как правило, для сварки труб встык скашивают обе кромки.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 119. Типы сварных соединений трубопроводов:

а) соединение труб с трубами встык; б) соединение труб с трубами с помощью приварной муфты; в) соединение сегментов колец; г) соединение фланцев с трубами; д) соединение отростков с трубами; е) соединение ответвительных штуцеров и приварышей с трубами

Типы сварных соединений трубопроводов могут быть следующими: соединения труб с трубами встык (С1-С8): без подкладки (С1, С4, С6), со съёмной подкладкой (С2, С7), с остающейся подкладкой (С3, С5, С8) (рис. 119, а); соединения труб с трубами с помощью приварной муфты (Н2) (рис. 119, б); соединение сегментов колец (отводов) (С30, С31) (рис. 119, в); соединения фланцев с трубами (У1-У3) (рис. 119, г); соединения отростков с трубами (У4-У6) (допускается применение отростков под углами 90º, 60º и 45º) (рис. 119, д); соединения ответвительных штуцеров и приварышей с трубами (У7) (рис. 119, е).

Сварные соединения трубопроводов применяются при давлениях до 20 МПа и условных проходах трубы (D_y) до 2000 мм.

В расчётно-графической работе «Соединения трубопроводов» студенты выполняют чертёж стыкового сварного соединения трубопроводов типа С6. На главном изображении условно вычерчивается сварной шов и приводится его упрощённое условное обозначение как с лицевой, так и с оборотной стороны (в учебных целях). На втором изображении в учебных целях в виде выносного элемента показывается шов сварного соединения, который вычерчивается по размерам, определяемым стандартом.

Задание на выполнение чертежа приведено в прил. А (табл. А. 5). Размеры конструктивных элементов сварного шва – в прил. Б (табл. Б. 22).

Рис. 120. Соединение трубопроводов сваркой

4.3. Фланцевые соединения трубопроводов

Фланцевые соединения трубопроводов – это такие соединения, герметичность которых обеспечивается за счёт упругой или пластической деформации прокладки под действием усилия затяжки болтов, передаваемого через фланцы (рис. 121). В комплект фланцевого соединения входят два фланца, прокладка, болты или шпильки с гайками.

Рис. 121. Соединение фланцевое Рис. 122. Фланцы

Фланцы, являющиеся соединительными частями труб, валов, резервуаров и пр., представляют собой плоские детали с отверстиями под болты или шпильки (рис. 122). Фланцы могут быть самой разнообразной формы и размеров; эти параметры зависят от рабочего места установки фланцев. На свободно проложенных трубопроводах чаще всего применяются фланцы круглой, квадратной и овальной форм.

По способу закрепления фланцев на трубе их можно разделить на две группы: свободные и жёсткие.

Свободные фланцы удерживаются на трубе при помощи отбортовки, специальных приварных колец или буртов, либо при помощи резьбы. Использование свободных фланцев облегчает монтаж трубопроводов, позволяет экономить цветные металлы (применение стальных фланцев на трубах из цветных металлов – медных, латунных, медно-никелевых).

К жёстким фланцам относят оба вида приварных фланцев: плоские приварные и приварные встык.

Фланцевые соединения трубопроводов широко применяются в промышленности - при давлениях до 250 МПа и условных проходах трубы (D_y) от 10 до 2000 мм. В зависимости от условий рабочей среды выбираются соответствующие виды фланцев. Например, при давлениях до 2,5 МПа, температуре до 450º и условных проходах от 10 до 1600 мм чаще используются плоские приварные фланцы; при давлениях до 20 МПа, температуре до 600º и тех же условных проходах– приварные встык; при высоких давлениях до 250 МПа, температуре до 500º и условных проходах от 6 до 200 мм – резьбовые фланцы.

Рис. 123. Соединение трубопроводов с помощью фланцев

Фланцевые соединения могут изготавливаться с различными конструкциями уплотнительных поверхностей. Под уплотнительными поверхностями понимаются рабочие поверхности фланцев, обращённые друг к другу, между которыми размещены уплотнительные устройства. Наиболее распространены следующие виды: с плоской уплотнительной поверхностью – с соединительным выступом либо без него; «выступ-впадина»; «шип-паз»; под линзовое уплотнение. Уплотнительные устройства необходимы для предупреждения просачивания жидкости, газа, пара и т.п. из полости рабочей магистрали. Поскольку фланцевые соединения являются неподвижными, в них в качестве уплотнителей применяются прокладки – плоские тонкие детали. Форма прокладки чаще всего копирует форму соединяемых деталей в местах их соприкосновения. Как правило, применяются мягкие (резиновые, резинотканевые, паронитовые) или металлические с мягкой набивкой прокладки.

В расчётно-графической работе «Соединения трубопроводов» студенты выполняют сборочный чертёж фланцевого соединения трубопроводов. К сборочному чертежу необходимо выполнить спецификацию.

Для данной работы следует принять фланцы стальные плоские приварные без соединительного выступа. Соединение фланцев – на болтах. При выполнении чертежа фланца необходимо учитывать следующее правило. Изделие, детали которого изготовлены из однородного материала и соединены с применением сварки (пайки, склейки), т.е. представляют собой неразъёмное соединение (труба и фланец), изображают в разрезах и сечениях одним из трёх способов:

1) пограничные детали штрихуют как одно целое (в одну сторону) с проведением линий контура между ними;

2) пограничные детали штрихуют без указания границ между ними, как монолитное тело;

3) пограничные детали штрихуют в разные стороны в соответствии с общими правилами штриховки.

В первых двух случаях места сварных швов никак не отмечают. Если же попадающие в разрез детали изготовлены из различных материалов, то место сварки отмечается линией-выноской по правилам, установленным ГОСТ 2.312-72. Считая, что труба и фланец могут быть изготовлены из разных марок сталей, принять к исполнению 3-й способ, указав сварные швы по замкнутому контуру либо на половине вида, либо на половине разреза. В учебных целях прокладку выбрать резиновую из неформовых пластин; считать, что она устанавливается и затем обрезается по месту. Толщину прокладки принять равной 0,05×D_y и подобрать стандартный размер из ряда: 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0 … 60,0 мм с шагом 1 мм.

Рис. 124. Обозначение сварного шва на фланцевом соединении

Расчёты и выполнение чертежей соединений болтом подробно рассмотрены в гл. 2.3.1. «Соединение болтом».

Задание на выполнение чертежа приведено в прил. А (табл. А. 5). Виды фланцев и обозначения их конструктивных элементов приведены в прил. Б (табл. Б. 21).