3.3.4 Штуцера, люки, крышки отъемные
Штуцера. Предназначены для присоединения к аппарату технологических трубопроводов для отвода и подвода различных жидких и газообразных продуктов, установки датчиков контрольно-измерительной аппаратуры. По условиям ремонтопригодности чаще применяют разъемные соединения (фланцевые штуцера). Неразъемные соединения (на сварке) применяются при блочной компоновке аппаратов в кожухе, заполненном тепловой изоляцией, где длительное время не требуется осмотра соединений.
Стальные фланцевые штуцера стандартизованы и представляют собой патрубки из труб приваренными к ним фланцами или кованые заодно с фланцами (рисунок 6). На рисунке 7 показаны различные способы приварки патрубка штуцера к корпусу аппарата. Наиболее часто штуцер вваривают в корпус аппарата (рисунок 7а). В случае, если внутри аппарата не должно быть каких-либо выступающих частей, а также для удобства монтажа внутренних устройств, конец патрубка и штуцера выполняют в соответствии с профилем корпуса (рисунок 7б). Приварка патрубка к отбортованному краю отверстия (рисунок 7в) обеспечивает минимальную концентрацию напряжений, позволяет осуществить сварку встык и с точки зрения прочности является предпочтительной. Однако данный способ весьма сложен и является дорогостоящим, поэтому используется редко, преимущественно в эмалированной и гуммированной аппаратуре.
Рисунок 6 – Конструкции приварных фланцевых штуцеров
а – с приварным плоским фланцем, б – с приварным фланцем встык, в – литой, г, д – кованый
Рисунок 7 – Способы приварки патрубка штуцера к корпусу аппарата
Расстояние НТ от привалочной поверхности фланца до корпуса или днища называется вылетом штуцера. Штуцер должен иметь достаточную длину для удобства сборки и разборки фланцевого соединения. Для нормализованных штуцеров вылет штуцера зависит от условного давления ру и условного диаметра dу и должен составлять не менее 120 мм. При наличии у аппарата тепловой изоляции вылет штуцера должен быть увеличен на соответствующую толщину.
Бобышки. Конструктивно представляют собой фланцы, приваренные непосредственно к стенке аппарата или отлитые заодно с его корпусом или крышкой. Трубопроводы или иные элементы крепят к бобышкам шпильками, поэтому бобышки обычно имеют большую толщину, чем стандартные фланцы. Вследствие различной толщины стенки корпуса и бобышки в месте сварки возникают значительные температурные напряжения. Кроме того, при срыве резьбы или обломе шпильки извлечение шпильки связано со значительными трудностями. Поэтому бобышки, как правило, используют в тех случаях, когда установка штуцеров невозможна или нецелесообразна.
Смотровые окна (смотровые лючки). Предназначены для осуществления визуального контроля за протеканием технологического процесса в аппарате, а также для контроля состояния внутренних поверхностей и устройств аппарата. Конструктивно смотровое окно (рисунок 8) состоит из бобышки, крышки и смотрового стекла, зажатого через прокладки шпильками и гайками между бобышкой и крышкой.
Рисунок 8 – Смотровое окно
1 – бобышка, 2 – фланец, 3 – шпилька, 4 – прокладка, 5 – смотровое стекло
В соответствии с требованиями Ростехнадзора все сосуды и аппараты. Работающие под давлением свыше 0,07 МПа, диаметром D ≤ 800 мм должны иметь смотровые окна диаметром не менее 80 мм. Смотровые окна могут иметь круглую или овальную форму, должны располагаться в доступных для пользователя местах. В случаях, когда внутренняя поверхность смотрового стекла может загрязняться средой, находящейся в аппарате, к ней проводят специальные патрубки, через которые под давлением подают промывочную жидкость.
Люки. Предназначены для осуществления внутреннего осмотра, ремонта и контроля сосуда или аппарата, а также монтажа, демонтажа, ремонта разборных внутренних устройств, загрузки и выгрузки сырья и продукции. Аппараты, подведомственные Ростехнадзору, диаметром D> 800 мм должны предусматривать люки диаметром не менее 450 мм у аппаратов, устанавливаемых на открытом воздухе, и не менее 400 мм – устанавливаемых в помещении. Размер люков овальной формы должен быть не менее 325×400 мм.
Допускается проектировать без люков: аппараты, предназначены для работы с веществами 1-го и 2-го классов опасности, не вызывающими коррозии и накипи, независимо от их диаметра, при этом следует предусматривать необходимое количество смотровых окон; аппараты с приварными рубашками; витые и кожухотрубчатые теплообменные аппараты независимо от их диаметра; аппараты, имеющие съемные днища или крышки, а также обеспечивающие возможность проведения внутреннего осмотра без демонтажа горловины или штуцера.
В нормализованных люках применяются плоские, эллиптические и сферические неотбортованные крышки. В случае, если люком пользуются достаточно часто, например, загрузочные люки, их выполняют конструктивно с устройствами, облегчающими открывание и закрывание люка. Люки должны располагаться в доступных и удобных для пользования местах. Для крышек люков массой более 20 кг следует предусматривать приспособления для облегчения их открывания и закрывания.
Крышки отъемные. Отъемные крышки на корпусе аппарата применяются в тех случаях, когда его невозможно выполнить цельносварным с люком для осмотра. Крышки большей части присоединяются к корпусу аппарата с помощью фланцев, которые обладают высокой металлоемкостью, особенно при больших давлениях и диаметрах аппарата, поэтому являются нежелательными. Эллиптические и сферические крышки состоят из соответствующих стандартных днищ, сваренных со стандартными или специальными фланцами, а плоские являются цельными, изготовленными из листов или поковок.
Рисунок 9 – Конструкции отъемных выпуклых крышек а – эллиптическая с плоским фланцем, б – эллиптическая с фланцем приварным встык, в – сферическая с угловым сварным соединением с фланцем, г – сферическая со стыковым сварным соединением с фланцем |
Рисунок 10 –Конструкции отъемных плоских круглых крышек а – с уплотнением по краю крышки, б – зажатая между фланцами, в – с уплотнением на соединительном выступе, г – с уплотнением |
Укрепление отверстий в стенках аппаратов (правила расположения отверстий в крышке и корпусе).
Укрепление отверстий в стенках аппаратов. Наличие отверстий в обечайках, днищах аппаратов, работающих под давлением, усиливает концентрацию напряжений в области отверстий, а следовательно, снижает прочность обечайки и всего аппарата в целом. Особенно нежелательно размещение отверстий в наиболее нагруженных частях корпуса (например, в местах установки опор), а также на сварных швах. Отверстия для люков, лючков и штуцеров следует располагать вне сварных швов. Допускается расположение отверстий на продольных и кольцевых швах цилиндрических и конических обечаек, если диаметр отверстий не более 150 мм. Отверстия не допускается выполнять в местах пересечения сварных швов.
Наиболее широко распространенными способами укрепления отверстий являются:
- утолщение стенки штуцера (рисунок 11а),
- установка торовой вставки (рисунок 11 б),
- отбортовка края отверстия (рисунок 11 в),
- установка накладного кольца (рисунок 11 г).
Рисунок 11 – Варианты укрепления отверстий в стенках аппаратов: (пояснения см. выше)
Укрепляющие кольца должны изготавливаться предпочтительно цельными. В каждом укрепляющем кольце или каждой его части должно иметься контрольное отверстие для проверки на герметичность сварных швов. Контрольное отверстие следует располагать в нижней части кольца и оставлять открытым. Укрепляющие кольца должны плотно прилегать к поверхности прикрепляемого элемента, зазор допускается не более 3 мм.