Расчет усилий затяжки фланцевых соединений

За расчетное усилие Pрасч, кН, принимают большее из двух:

= (7).

(8).

где Pэксп — эксплуатационное усилие, кН;

Pcp — усилие давления среды, кН;

Py — усилие для поддержания герметичности, кН;

Pзат — усилие предварительной затяжки, кН;

D — средний диаметр уплотнения, м;

Pp — рабочее давление среды, МПа;

Вэф — эффективная ширина прокладки, м; т. е. суммарная ширина уплотняющего пояска у кольца.

Вэф =0,5? B.

• — для плоских прокладок;
• 0,125 Вэф =0,125? B
• — для овальных прокладок;

B — ширина прокладки, м;

n q — удельное давление смятия прокладки для создания герметичности, МПа;

m — прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств материала прокладки.

При подаче в скважину теплоносителя (например, пара) или отборе пластовой жидкости с высокой температурой металл арматуры около проходного сечения и прокладка нагреваются. Температура шпилек будет ниже, т. к. условия их охлаждения лучше. В результате температурное расширение деталей арматуры и прокладки становится больше, чем шпилек, и они нагружаются дополнительным усилием Pt.

где Pt — усилие от воздействия температурной среды, кН;

?t — разность температур фланца и шпилек в момент прогрева, 7%? =t от температуры рабочей среды раб t ;

h шп — длина растягиваемой части шпильки, м;

h p — высота прокладки между поверхностями ее опоры о соседние фланцы, м;

б — коэффициент теплового расширения материала фланца, 1 K? 6 1 6 1 11,7 10 16,0 10 высоколегированные;

Eшп; Eпр — модули упругости материала шпильки и прокладки, Па;

пр f — площадь горизонтального сечения шпильки и прокладки, м2 0,22 p o hH R =? , где H — высота прокладки, м;

Ro — радиус округления прокладки, м (4 Ro? мм).

Если температура пара, проходящего через арматуру, равна 300 °C, то разность температур фланца и шпилек в начале прогрева близка к 20 °C, а при установившемся режиме — 10 °C.

Прокладки на рабочее давление до 35 МПа изображены на рисунке 2, прокладки на рабочее давление 70, 105 МПа — на рисунке 3.

Типоразмеры прокладок на рабочее давление до 35 МПа представлены в таблице 8, размеры прокладок на рабочее давление 70 и 105 МПа.