АТК 24.201.18-91 - Фланцы, крышки и прокладки малогабаритных химических аппаратов. Конструкция и размеры. Технические требования

1. ПРЕДЕЛЫ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Пределы применения фланцев и крышек в зависимости от расчетной температуры должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1

1.2. Первая ступень рабочего избыточного предельного давления распространяется и на фланцы, работающие в условиях минусовых температур, значения которых не должны быть ниже установленных Правилами Госгортехнадзора СССР или другой нормативно-технической документацией для материалов приведенных в таблице 1 элементов.

1.3. Допускается фланцы исполнения 1 применять для малогабаритных химических аппаратов с эмалевым покрытием, изготовляемых в соответствии с требованиями ОСТ 26-01-1.

Значения рабочих избыточных предельных давлений следует определять по формуле

где [s]₂₀, [s] - допускаемые напряжения при температуре 20 °С и расчетной, МПа, определяемые по ОСТ 26-01-949.

Отношение [s]/[s]₂₀ следует принимать по материалу элемента соединения (фланца, корпуса, крышки) для которого оно является наименьшим.

1.4. При использовании материалов, которые по своим свойствам отличаются от свойств сталей, приведенных в табл. 1 , значения рабочих избыточных предельных давлений следует определять по п. 1.3 .

Допускаемые напряжения следует определять по ГОСТ 14249 или другой нормативно-технической документации.

1.5. Расчет фланцевых соединений выполнен при температуре 20 °С с учетом прибавки на компенсацию коррозии для углеродистых сталей С = 1 мм. При расчете принята прокладка из паронита. Метод расчета приведен в обязательном приложении.

2. КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

2.1. Конструкция и размеры фланцев исполнения 1 для аппаратов внутренним диаметром от 250 до 1000 мм, количество зажимов для них должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 2.

2.2. Конструкция и размеры фланцев исполнений 2 - 3 для аппаратов внутренним диаметром от 700 до 1000 мм, количество зажимов для них должны соответствовать указанным на черт. 2 и в табл. 3.

2.3. Конструкция и размеры плоских крышек должны соответствовать указанным на черт. 3 и в табл. 4.

2.4. Конструкция и размеры прокладок должны соответствовать указанным на черт. 4 и в табл. 5.

ИСПОЛНЕНИЕ 1

Черт. 1.

Таблица 2

Размеры в мм

Примечание: Масса посчитана при плотности материала 7,85 г/см³.

ИСПОЛНЕНИЕ 2

ИСПОЛНЕНИЕ 3

(остальное см. исполнение 2)

Черт. 2.

Таблица 3

Размеры в мм

Примечание: Масса посчитана при плотности материала 7,85 г/см³.

Пример условного обозначения фланца исполнения 1 для аппарата внутренним диаметром 700 мм из стали 12Х18Н10Т.

ФЛАНЕЦ 1-700-12Х18Н10Т АТК 24.201.18-91

Черт. 3.

Таблица 4

Размеры в мм

Примечание: Масса посчитана при плотности материала 7,85 г/см³.

Пример условного обозначения крышки для аппарата внутренним диаметром 350 мм из стали 08пс

КРЫШКА 350-08ПС АТК 24.201.18-91

ИСПОЛНЕНИЕ 1

ИСПОЛНЕНИЕ 2

1 - чехол, 2 - наполнитель, 3 - сердцевина.

ИСПОЛНЕНИЕ 3

1 - чехол, 2 - наполнитель, 3 - сердцевина.

Черт. 4.

Таблица 5

Размеры в мм

Примечание: Масса посчитана при плотности материала 7,85 г/см³.

Пример условного обозначения прокладки исполнения 1 для аппаратов внутренним диаметром 400 мм

ПРОКЛАДКА 1-400 АТК 24.201.18-91

Материал прокладки оговаривается при заказе

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Фланцы и крышки должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего альбома, Правил Госгортехнадзора, ОСТ 26-291, ОСТ 26-01-1 по рабочей документации.

3.2. Материал фланцев, крышек - сталь С8пс по ГОСТ 4041, ГОСТ 19303, технические требования на материал - по ГОСТ 1577, ВСт3сп2 по ГОСТ 380, 12Х18Н10Т по ГОСТ 7350.

Допускается применение сталей других марок, отвечающих требованиям Правил Госгортехнадзора, ОСТ 26-231,ОСТ 26-01-1.

3.3. Зажимы по ОСТ 26-01-64.

Допускается применение зажимов по действующей нормативно-технической документации с нагрузочной способностью не ниже приведенной в указанном ОСТе.

3.4. Для фланцев исполнений 1, 2 допускается приварка эллиптических днищ толщиной равной или более толщина обечайки корпуса.

3.5. Предельные отклонения размеров фланца, крышки

Н14; h14; .

3.6. Допуск плоскостности (или торцевого биения) уплотнительных поверхностей фланцев, крышек в готовом изделии должен соответствовать II степени точности по ГОСТ 24643.

3.7. Допускается изготовлять фланцы сварными из частей при условии выполнения сварных швов с полным проваром по всему сечению фланца.

3.8. При поставке фланцев, крышек должна быть выполнена маркировка:

товарный знак предприятия-изготовителя или его сокращенное наименование;

условное обозначение (без наименования детали) и марка материала.

Маркировку производить на торце.

3.9. Материал прокладок исполнения 1 - паронит по ГОСТ 481, резина по ГОСТ 7338, картон асбестовый по ГОСТ 2850.

Допускается применение прокладок из других неметаллических материалов исходя из условий эксплуатации по действующей нормативно-технической документации. Для фланцев исполнения 1, 2 допускается применение прокладок комбинированных с фторопластовым чехлом - исполнения 2, 3. Материал чехла (поз. 1) - фторопластовая лента по ГОСТ 24222, наполнителя (поз. 2) - картон асбестовый по ГОСТ 2850, сердцевины (поз. 3) - паронит по ГОСТ 431.

3.10. Допускается изготовление прокладок исполнения 1, а также сердцевины (поз. 3) и наполнителя (поз. 2) прокладок исполнения 2, 3 составными.

Склеивание отдельных секторов из паронита производится в соответствии с требованиями ГОСТ 431, из картона асбестового - клеем марки ХКС или БФ-2. Соединение отдельных секторов должно осуществляться «под углом внахлестку».

3.11. Предельные отклонения размеров D₁ и D₂:

h15, H15 - для прокладок из паронита и картона асбестового;

h14, H14 - для прокладок из резины.

Для прокладок, изготовляемых из отдельных секторов, предельные отклонения не регламентируются.

3.12. Не допускаются на уплотняющих поверхностях прокладок трещины, а также царапины в радиальном направлении. Сварной шов во фторопластовом чехле прокладки исполнения 2 должен быть зачищен. Сплошность фторопластового чехла следует проверять электродефектоскопом напряжением 1500 В.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Обязательное

МЕТОД РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ И ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Альбом устанавливает метод расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений для малогабаритной химаппаратуры, работающей в условиях воздействия статических и повторно-статических нагрузок.

Метод расчета применим при соблюдении «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденных Госгортехнадзором СССР, ОСТ 26-291.

Допускается применять настоящий метод для расчета фланцевых соединений малогабаритной химической аппаратуры с эмалевым покрытием, изготовляемой в соответствии с требованиями ОСТ 26-01-1.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Условные обозначения

b_п - ширина прокладки, мм;

с - прибавка к расчетной толщине, мм;

D - внутренний диаметр фланца, мм;

D₁ - наружный диаметр фланца, крышки, мм;

D_сп - средний диаметр прокладки, мм;

D_s - диаметр окружности расположения зажимов, мм;

h, s_к- толщина фланца, крышки, мм;

h_п - толщина прокладки, мм;

s - толщина обечайки, мм;

h_т - толщина траверсы зажима, мм;

f_б - площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, мм²;

n - число зажимов, шт;

Е - модуль продольной упругости материала фланца, обечайки, МПа;

Е_п - модуль упругости материала прокладки, МПа;

р, р_г - расчетное давление и давление испытания, МПа;

t, t_s - расчетная температура среды, зажимов, °С;

a_ф, a_о, a_т, a_б, a_ш - коэффициенты линейного расширения материалов фланца, обечайки, траверс, болта, шайбы, 1/град;

[s]₂₀, [s] - допускаемое напряжение для материалов фланца при температуре 20 °С и расчетной, МПа;

[s]_б20, [s]_б - допускаемое напряжение для материала болтов зажимов при температуре 20 °С и расчетной, МПа;

R_p02, R_m - расчетное значение предела текучести и временного сопротивления для материалов фланца, обечайки при расчетной температуре, МПа;

n - коэффициент Пуассона.

1.2. Расчетная схема и схема нагружения фланца приведены на черт. 4.

1.3. Расчетные формулы применимы при

.

1.4. Расчетная температура элементов фланцевых соединений определяется на основании теплотехнических расчетов или результатов испытаний.

Допускается принимать расчетную температуру:

для теплоизолированных аппаратов и аппаратов с рубашками

фланца, крышки - t;

зажимов - 0,55 · t;

для нетеплоизолированных аппаратов

фланца, крышки - 0,96 · t;

зажимов - 0,55 · t.

1.5. Допускаемые напряжения для болтов определяются по формуле:

где s_т - минимальное значение предела текучести для материала болтов при расчетной температуре, МПа

n_т - коэффициент запаса прочности по пределу текучести,

для затяжки и условий эксплуатации

n_т = 2,3 - 2,6

для условий испытаний

n_т = 2,0

1.6. Допускаемые напряжения

В кольце фланца:

- в условиях эксплуатации

[s]_ф = 1,5 [s]

- при испытании

[s]_фг = 2,0 [s]₂₀

В обечайке над сварным швом

- в условиях эксплуатации

- при испытании

R_p02, R_m, [s]₂₀, [s] - принимаются по ГОСТ 14249 или другой нормативно-технической документации.

Допускаемые напряжения для фланцев малогабаритной химической аппаратуры с эмалевым покрытием

В кольце фланца:

- в условиях эксплуатации

[s]_ф = [s]

- при испытании

[s]_ф = [s]_г

В обечайке над сварным швом

- в условиях эксплуатации:

[s]_s = [s]

- при испытании:

[s]_sг = [s]_г

[s], [s]_г - принимаются по ОСТ 26-01-949.

1.7. Расчет фланцевого соединения для условий испытаний не производится, если расчетное давление для условий испытания будет меньше, чем расчетное давление в условиях эксплуатации, умноженное на .

1.8. Прибавка к расчетным толщинам определяется по формуле

С = С₁ + С₂

Для фланцев малогабаритной химической аппаратуры с эмалевым покрытием

С = С₂ + С₃

где С₁ - прибавка для компенсации коррозии, мм;

С₂ - прибавка для компенсации минусового допуска, мм;

С₃ - технологическая прибавка, компенсирующая уменьшение толщины металла во время обжига аппарата в процессе изготовления,

С₃ = 0,5 мм.

2. РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН

2.1. Эффективная ширина прокладки, мм

b_o = b_n при b_n £ 15 мм

2.2. Характеристики прокладки m, q_обж, [q], к, Е_п принимаются по таблице 6.

2.3. Податливость прокладки, мм

2.4. Угловая жесткость прокладки, мм·Н

2.5. Податливость зажимов, мм/Н

где  - принимается по действующей нормативно-технической документации.

2.6. Параметры крышки

.

Расчетная схема фланца

Схема нагружения фланцевого кольца

Черт. 4.

Таблица 6

^*Примечание: Для сред с высокой проникающей способностью (водород, гелий, легкие нефтепродукты, сжиженные газы и т.п.)

q_обж = 35,0 МПа.

2.7. Параметры фланца

Координаты центра тяжести, мм

где

при h₁ £ 0,                      h_1p = 0,              b_2p = b₂ - h₁,         h_2p = h₂ + h₁

при h₁ > 0,                      h_1p = h₁,             b_2p = b₂,                h_2p = h₂

F₁ = b_ф · h_1p,          F₂ = b_ф · h_2p,

R₃ = h_2p,         z₃ = 0,4244 R₃,     

Для фланца без отбортовки

где

.

Момент инерции, мм

Для фланца без отбортовки

где

для фланца без отбортовки

Радиус центра тяжести а = 0,5 D + x_c.

Эквивалентная толщина обечайки, мм

s_э = c s

где

Параметры обечайки

При l < 0,3

При 0,3 £ l £ p

2.8. Угловая жесткость фланца, 1/H·мм

2.9. Угловая податливость системы, 1/H·мм

фланец - плоская крышка - прокладка

фланец - эллиптическая крышка - прокладка

2.10. Плечи моментов, мм

где

Для фланца без отбортовки

3. КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ СОЕДИНЕНИЯ ФЛАНЦА

С плоской крышкой

где .

с эллиптической крышкой

где .

4. РАСЧЕТ НАГРУЗОК

4.1. Равнодействующая внутреннего давления, Н

в условиях эксплуатации

при испытании

4.2. Реакция прокладки, Н

в условиях эксплуатации

при испытании

4.3. Нагрузка, возникающая от температурных деформаций, Н

где для соединения с плоской крышкой

для соединения с эллиптической крышкой

4.4. Нагрузка в болтах зажимов при затяжке, Н

где Р_б2 = 0,4 · В · n,

P_обж = p D_cn b_o q_обж,

P_бэ^* = R_п + a · T - Q_t,

P_бг = R_пг+ a · T_г,

В - нагрузочная способность зажимов, принимается по нормативно-технической документации.

__________

^* При определении P_бэ величина Q_t учитывается при Q_t < 0.

4.5. Нагрузка в болтах зажимов, Н

в условиях эксплуатации

при испытании

5. РАСЧЕТ БОЛТОВ ЗАЖИМОВ

5.1. Условие прочности болтов

при затяжке

в условиях эксплуатации

при испытании

6. РАСЧЕТ НАГРУЗОК И ДЕФОРМАЦИИ ВО ФЛАНЦЕ

в условиях эксплуатации

где ;

для фланца без отбортовки

где

где .

для фланца без отбортовки N = 0.

При испытании

где

для фланца без отбортовки

где

где

для фланца без отбортовки N_г = 0.

7. УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ ФЛАНЦА

7.1. Условия прочности обечайки над сварным швом:

в условиях эксплуатации

где

для фланцев с эмалевым покрытием

при испытаниях

где

для фланцев с эмалевым покрытием

7.2. Условия прочности кольца фланца:

в условиях эксплуатации

где

для фланца без отбортовки

при испытаниях

где

для фланца без отбортовки

7.3. Оценка прочности приварки отбортовки к кольцу фланца:

в условиях эксплуатации

где

при испытании

где

.

8. УСЛОВИЕ ПРОЧНОСТИ ПРОКЛАДКИ

где для условий эксплуатации

для фланца без отбортовки

при испытании

для фланца без отбортовки

9. УСЛОВИЕ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

в условиях эксплуатации

при испытании

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН УкрНИИхиммашем, заводом «Карпаты»

ИСПОЛНИТЕЛИ

Л. П. Гапонова (руководитель темы); Т. П. Голубова; П. С. Марченко, канд. техн. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Указанием Министерства тяжелого машиностроения СССР от 03.04.91 № ВА-002-1829

3. ЗАРЕГИСТРИРОВАН НИИХИММАШ за № 24.201.18 от 26.03. 1991 г.

4. Сведения о сроках и периодичности проверки документа

Срок первой проверки 1997 г.

Периодичность проверки 5 лет.

5. ВЗАМЕН ВПЕРВЫЕ

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ