книги из ГПНТБ / Дуб Б.И. Арматура трубопроводов высокого давления

нительных поверхностей арматуры непосредственно на трубопроводах. Принцип работы этих приспособлений ни­ чем существенно не отличается от описанных выше. Не­ смотря на это, вопросы механизации обработки уплотни­ тельных поверхностей арматуры нельзя считать вполне удовлетворительно решенными, и работникам конструктор­ ских организаций и промышленных предприятий необхо­ димо уделять внимание усовершенствованию этих про­ цессов.

При прочих равных условиях наилучшие результаты согласованной притирки клапана и седла получаются при использовании в качестве притиров взаимно хорошо при­ тертых притира и контрпритира.

Предварительный контроль качества притирки произ­ водится проверкой на краску при помощи контрольных колец с точно пришабренными и доведенными торцовыми поверхностями. Проверка качества притирки уплотнитель­ ных поверхностей производится также на карандаш. При этом способе проверки на протертые сухой ветошью уплот­ нительные поверхности наносят тонким карандашом штри­ хи по всей окружности. Контрольную плиту накладывают на уплотнительную поверхность и при легком нажиме по­ ворачивают 2—3 раза в разные стороны. Если после этого нанесенные штрихи окажутся стертыми, притирку можно считать удовлетворительной.

Окончательный контроль качества притирки уплотни­ тельных поверхностей осуществляется гидравлическим испытанием арматуры.

В азотированных уплотнительных поверхностях азоти­ рованный слой имеет толщину 0,5 мм; поэтому при искрив­ лении поверхностей их притирка производится только' в том случае, если кривизна не превышает г/5 толщины азотированного слоя. В противном случае требуется за­ мена уплотнительных поверхностей арматуры.

Новые кольца должны 'быть притерты до и после азотации.

3-10. Исследования уплотнений затворов арматуры

Большие работы по исследованию уплотнений армату­ ры выполнены ВТИ и ЦКТИ. Этими работами установлен характер зависимости плотности арматуры от качества уплотнительных поверхностей и величины необходимых давлений на уплотнительные поверхности при закрытии

клапана.

155

ВТИ были проведены опыты для определения гидрав­ лических характеристик затворов клапан — седло, изготов­ ленных из различных материалов. На основе этих опы­ тов установлена зависимость между удельным давлением

Рис. 3-41. Гидравлические характеристики затво­ ров с уплотнительными поверхностями из стали марки ЭЯ1Т в зависимости от ширины С уплот­ нительной поверхности.

на уплотнительные поверхности и давлением воды в нача­ ле пропуска.

Эта зависимость выражается формулой: = 15 Ц-0,8/?! [л?г/слг2],

где руп— удельное давление на уплотнительные поверх­ ности;

Рг — давление воды в момент начала пропуска в уплот­ нении.

Опытами ВТИ установлено также влияние ширины с уплотнительной поверхности на плотность затвора арма­ туры. На рис. 3-41 приведены гидравлические характери-

156

стики затворов с разной шириной уплотнительной поверх­ ности для случая изготовления клапана и седла из сырой стали марки ЭЯ1Т. Притирка уплотнительных поверхно­ стей велась до такого состояния, когда продолжение ее уже не давало улучшений гидравлической характеристики.

Как видно из этого рисунка, удельные давления на уплотнительную поверхность с изменением ширины с уплотнительного кольца значительно изменяются, причем так, что чем меньше ширина уплотнительного кольца клапана, тем требуются более высокие удельные давления нажатия клапана на седло для обеспечения уплотнения.

В процессе испытаний было установлено, что на элек­ тростанциях наиболее трудно уплотняемой средой являет­ ся вода; за ней следует насыщенный пар и затем перегре­ тый. Обрыв струи насыщенного пара требует значительно больших удельных давлений на уплотнительные поверх­ ности, чем обрыв струи перегретого пара.

Опытами ВТИ установлено, что для обеспечения плот­ ности закрытия арматуры удельное давление на уплот­ нительные поверхности при гидравлическом испытании и обрыве струи неодинаково.

При обрыве струи давление на уплотнительные поверх­ ности значительно больше, чем при гидравлическом испы­ тании.

Между удельным давлением на уплотнительную по­ верхность р и давлением насыщенного пара рг при

обрыве его струи опытами ВТИ установлена следующая зависимость

Руп = (5°+1,2а)/

* ' ^2

где с2— ширина уплотнительной поверхности.

Сопоставляя обе формулы, нетрудно видеть, что ' для обрыва струи насыщенного пара требуются значительно большие удельные давления, чем для воды в начале ее пропуска. Соотношение величин удельных давлений при гидравлическом испытании и обрыве струи для давления струи pi = 60—120 кг/см2 составляет 1,97—1,74. Таким обра­ зом, арматура, прошедшая гидравлическое испытание на рабочее давление с удовлетворительным результатом, мо­ жет оказаться неплотной в эксплуатации.

1 Необходимо отметить, что приведенная формула не учитывает ширины действительной контактной поверхности.

157

Зависимость величины удельного давления на плоские уплотнительные поверхности затворов арматуры высокого давления от ряда факторов установлена также и более поздними опытами, проведенными ЦКТИ.

Втех случаях, когда рабочей средой является

при котором проводились испытания.

158

Величина удельного давления на уплотнительные поверх­ ности при перегретом паре определяется по тому же урав­ нению, при этом вместо удельного веса жидкости у [кг/м3] принимается у [кг/м3]— средний удельный, вес пара.

Для затворов водяной арматуры при средних значениях практически встречаемых загрязнений удельное давление

руп = 710 кг/см2, а при кольце шириной 4 мм — 500 кг/см2. При иных давлениях воды полученные значения необходимо

умножить на величину ~. Для уменьшения протечки

рабочей среды необходимо увеличивать удельное давление на уплотнительные поверхности арматуры.

159

Для насыщенного пара с загрязненными уплотнительными

и уплотнительном кольце шириной 2 мм удельное давление получается равным 410 kz/cm2, а для кольца шириной

4 мм — 280 kz[cm2.

Таким образом, соотношения удельных давления для обрыва струи при насыщенном паре и воде составляют

1,7—1,8.

Для затворов арматуры перегретого пара, уплотнитель­ ные поверхности которых покрываются окалиной, удельные

же протечки рабочей среды требуется удельное давление, в 1,7—1,9 раза меньшее, чем при насыщенном паре2.

Большое практическое значение имеют разультаты вы­ полненных ЦКТИ работ по исследованию влияния качества уплотнительных поверхностей арматуры высокого давления на плотность затвора и разработке способов контроля качества уплотнительных поверхностей.

1 При средних, практически встречающихся значениях загрязнений. 2 Работы ЦКТИ в полной мере подтвердили сделанные ранее ВТИ выводы о том, что наиболее трудно уплотняемой средой является во­

ширины уплотнительной поверхности и установили характер зависи­ мости величины удельного давления на уплотнительные поверхности от различных факторов, встречающихся в практических условиях экс­ плуатации арматуры высокого давления. Как показали опыты ЦКТИ, для затворов задвижек можно принимать удельные давления, несколь­ ко меньшие, чем для вентилей, обратных клапанов и подобных им типов арматуры. При этом для затворов задвижек предельные давле­ ния необходимо увязать с давлением, допускаемым по условиям пред­ отвращения задира.

160

Во время этих исследований производилась притирка образцов клапанов, изготовленных из стали марки Ж2, за­ каленной и сырой, а также из стали марки Я1 после шли­ фовки с использованием микропорошков из каркаса и

после притирки абразивом М7, смешанным с маслом (консистенция, близкая к жидкой);

при этом получилась матовая поверхность; на рис. 3-43,а— после притирки тем же абразивом с малым количеством масла, на поверхности металла заметно большое количе­ ство мельчайших рисок; на рис. 3-43,6 — после дополни­ тельной притирки окисью хрома, поверхность получилась

блестящей, с меньшим

беспорядочно расположенных ' рисок. В действительности же на поверхности, притертой более крупными абра­ зивами, имеющиеся риски выступают нечетко и лишь после притирки мелкими абразивами и доводки поверхности эти риски выявляются более четко. Экспериментальные образ­ цы, притертые абразивом М.7, имели неровности и волни­ стость поверхности, не превы­ шающие по высоте 0,25—0,75 мк.

На малых участках неровности поверхности имели высоту не бо­ лее 0,1—0,15 мк при наличии ри­ сок глубиной 0,25—0,5 мк.

При исследовании влияния ка­ чества уплотнительных поверхно­ стей на величину протечки воз­ духа при разных удельных дав­ лениях на поверхность образцов, изготовленных из стали марки Ж2, ЦКТИ установлена зависи­ мость, приведенная на рис. 3-44.

в то время как при более грубой притирке (кривая 4) для достижения минимальной протечки требуется во много раз большее удельное давление. При грубой притирке увеличи­ вается также предельное удельное давление, после кото­ рого протечка практически мало изменяется.

Существенное значение имеет определение допустимой величины протечки, превышение которой вызывает интен­ сивный эрозионный износ уплотнительных поверхностей затвора в результате воздействия протекающей среды.

В настоящее время еще нет достаточно надежных дан­ ных о величине скорости воды, превышение которой приво­

дит к возникновению сильной эрозии. На основании же практического опыта можно ориентировочно считать, что приемлемая скорость воды не должна превышать 10— 15 м/сек. Если учесть, что для арматуры высокого давле­ ния скорость воды 15 м/сек достигается уже при высоте щели около 1,5—2,5 мк, станет совершенно очевидным, что для предотвращения быстрого износа поверхности уплот­ нительных органов арматуры высокого давления требуется достаточно тонкая притирка.

На основе результатов опытов можно сделать следую­ щие выводы и дать такие практические рекомендации:

1. Абсолютная величина протечки рабочей среды через неплотные затворы арматуры высокого давления зависит от’ряда факторов, из которых основными являются каче­ ство притирки уплотнительной поверхности и величина удельного давления на эту поверхность при нажатии. Ре­ шающее влияние на величину протечки рабочей среды имеет качество притирки; при улучшении качества притир­ ки необходимую плотность затвора можно обеспечить при значительно меньшем усилии нажатия уплотнительных поверхностей. Понижение качества притирки нельзя ком­ пенсировать увеличением удельного давления.

2. Практически целесообразное качество притирки опре­ деляется допустимой величиной протечки рабочей среды по соображениям сохранности уплотнительной поверхности от эрозии.

По условиям эрозии металла уплотнительных органов скорость протечки воды не должна превышать 10— 15 м/сек, что достигается при тщательной притирке уплот­ нительных поверхностей мелкими абразивами.

3. Последовательность притирки уплотнительных по­ верхностей микропорошками должна быть следующей: аб­ разивами № 240, М20, М15, М10 и М7 при продолжительно­ сти каждой операции 3—10 мин (большая продолжитель­ ность соответствует большим размерам притираемых поверхностей). При хорошем качестве шлифовки притирку крупными абразивами можно не делать. Удельное давле­ ние во время притирки должно лежать в пределах 1,5— 0,5 кг/см2, уменьшаясь с уменьшением величины зерен абразива.

4. Следует тщательно 'контролировать качество притир­ ки. Должный контроль в заводских и лабораторных услови­ ях обеспечивается оптическими приборами и измерениями протечек рабочей среды между притертыми поверхностями.

164