Расчетная температура элементов фланцевого соединения принимается по табл. 13.21, допускаемйе’’н ап ряжения болтов (шпилек) — по табл. 13.22. Для стали марок, не указанных в таблице, допускаемые напряжения определяются по формулам: -

а) для углеродистых сталей при расчетной температуре < 380 °С, для низколегированных сталей при tR с 420 °С и для высоколегированных аусте­нитных сталей при? ц < 525 °С

[оБ] =<7т/пт; (13л)

Т а б л и ц а 13.21

Расчетная температура элементов фланцевого соединения, в зависимости от температуры среды t, ОСТ 26-373—78 Тип фланцевого соединения Изолированные элементы. Не изолированные элементы *ф 1 *Б . *Ф *к *Б С приварными плоскими ? , _ 0,97? 0,96? _ ‘..0,95/ и приварными встык флан­цами Со свободными фланцами ? 0,97? 0,90? 0,96? 0,90? __ ^ 0,81# Таблица 13.22

Допускаемые напряжения для болтов (шпилек) из стали разных марок в зависимости от температуры, ОСТ 26-373—78 Расчетная температура, °С Го], МПа, для стали марок Л Н и CQ ю со.* н сч О СО со р- хх (МО 45ХІ4Н13В2Н Sf СО X СО СЧ XX ю г^ СО СО 25Х2МФА; 25Х1МФ ■е і СЧ X ю сч 18Х12ВМБФР 20ХНФБР 20 130 по 160 230 23Д 230 230 230 100 126 150 230 230 230 230 230 200 120і" 98 138 225 225 225 230 225 250 107 95 132 222 220 220 225 220 300 97 90 126 220 215 215 220 215 350 86 86 120 185 215 215 215 215 375 80 85 117 175 210 210 210 210 400 75 83 114 160 210 210 210 210 425 68 82 ПО — 182 195 190 195 450 — 80 107 — 156 180 165 180 475 — 79 104 — 127 165 143 165 500 — 78 100 — 96 150 120 150 510 — — 95 — 84 137 по 140 520 — — 90 — 74 120 98 ПО 530 — — 85 — 65 100 88 118 540 — — 80 _ 55 75 75 105 550 — — 75 — — 64 — 90

	Г	Т
Материал болта	Затяг не контро­лируется	Затяг контроли­ руется	nD	"и
Углеродистые стали: cJaB > 0,7	2,8	2,4	1,8	1,1
сгх/ав < 0,7 .	2,3	2,1	1,8	U
Аустенитные стали	1,9	1,8	1,8	1,1

б) при больших расчетных температурах

[сгБ] =min {стт/пт; ад.10./пд; а1%.10./лп}, (13.2)

где о 10. — среднее значение предела длительной прочности за 105 ч при рас­четной температуре, МПа; а10/о.10, — средний 1%-ный предел ползучести за 105 ч при расчетной температуре, МПа.

Запасы прочности для болтов принимаются по табл. 13.23. Допускаемые напряжения для условия предварительного затяга могут быть увеличены яе более чем на 10%.

Допускаемые напряжения для приварных фланцев (МПа):

а) для сечения s, (в месте соединения втулки с плоскостью фланца)

[ СТфі ] = СТг. ф, Рис. 13.10. Графики для определения [сгф0] при температуре 20° С: / — для углеродистых сталей; 2 — для низколегированных сталей; 3 — для аустенитных сталей

б) ДЛЯ сечения So (в месте соединения втулки с обечайкой) при р < 4,0 МПа и числе циклов на­гружения N < 2000

[оф0] = 0,003£; (13.3)

в) то же при числе циклов нагружения ЛГ>2000

[афо1=тіп Ьт^|п

Е In 100

12 Vn п 100 — ч»

где ф — относительное поперечное сужение мате­риала обечайки при расчетной температуре, %; о_!— предел усталости материала обечайки при расчетной температуре, МПа (значение [<Тф„ ] можно также определить по рис. 13.10);

г) для свободного фланца (кольца)

I (Тф. к] = 0Т. К-

При р > 4,0 МПа допускаемые напряжения [<Тф0] уменьшаются в 1,5 раза.

Допускаемые напряжения для всех элементов фланцевого соединения при расчетной температуре менее 20 °С принимаются такими же, как и при.+20 “С (при условии применимости материала при заданной расчетной температуре).

Общий порядок расчета. Конструирование и расчет фланцевого соединения рекомендуется выполнять в следующей последовательности (ОСТ 26-373—78).

Принимаемые конструктивные и определяемые расчетом размеры фланце­вого соединения приведены на рис. 13.11.

Таблица 13.24 Рекомендации по выбору прокладок, ОСТ 26-373—78 Конструкция прокладки Материал р, МПа t, °С ^Плоская неме­таллическая Резина А сбестовый картон. Паронит Фторопласт ==£0,6 5=1,6 -;:2,о Независимо От —30 до 100 До 550 От —200 до 400 От —200 до 250 Плоская метал­лическая * Алюминий, латунь, сталь >2,5 От —200 до 300 Плоская со­ставная Асбест в металличе­ской оболочке из алю­миния, меди, латуни, стали 5=6,4 От —200 до 550 Овального или восьмиугол ьного сечения Сталь 2э6,4 • Только для уплотнения шип —паз.

Конструкция н материал прокладки	D, мм	Ьп, мм
Плоская неметаллическая	5=1000	12—15
-------------- ---------- "	1000 <£>5= 2000	15—25
	(_>2000 )
Плоская металлическая	5=1000	10—12
	>1000	12—15
Плоская в металлической оболочке	<1600	12—18
и зубчатая металлическая	>1600	13—25
Овального или восьмиугольного се-	<600	12—18
чения металлическая	600 < D < 800	. 16—22
	800 < D < 1000	18—28
	1000 < D < 1600	22—42

Ширина уплотнительной прокладки Ьп в зависимости от ее конструкции, материала и диаметра аппарата D, ОСТ 26-373—78

Задаются: конструкционный материал фланцев и болтов (шпилек), давле­ние р, внутренний диаметр фланцевого соединения D и толщина стенки аппарата s.

Выбирают конструкцию и материал прокладки по табл. 13.24.

Определяют ширину прокладки Ь„ по табл. 13.25 (меньшее значение). Вы­бирают тип фланцевого соединения в зависимости от р и t (см. выше для стан­дартных фланцевых соединений).

Рекомендуемые диаметры болтов d. B в зависимости от ру и D, ОСТ 26-373—78 мм D, мм ру, МПа <0,6 1,0 1,6 2,5 4,0 М 8,0 10,0 800 М20 М20 М20 М20 МЗО М36 МЗО— М36 МЗО— М42 1000 М42 М42 М48 1200 М24— МЗО М24— МЗО М36 М48 М52— М56 1400 М48 М52— М56 М56— М64 1600 МЗО 1800 2000 МЗО М42 М52 — — 2200 2400 М24— МЗО — — —

Находят расчетные величины:

а) меньшая толщина конической втулки фланца

s0 с 1,35 s, но s0 — S « 0,005 м; (13.5)

б) отношение большей толщины втулки фланца к меньшей Р = sjso для приварных встык фланцев и буртов выбирают по рис. 13.12, для плоских при­варных'фланцев Р = 1;

в) большая толщина втулки фланца sx = Р«о: для плоских приварных флан­цев принимают Si = Sb;

г) длина втулки приварного встык фланца

— s0). (13.6)

Выбирают диаметр болтов (шпилек) dB по табл. 13.26 (при двух значениях принимают меньшее).

Диаметр болтовой окружности (м):

а) для приварных встык фланцев

DB>D + 2(Sl + dB + 0,006); (13.7)

б) для плоских приварных фланцев

DB^D + 2(2s0 + dB + 0,006); (13.8)

в) для свободных фланцев

£>B^-DOK + 2(dB + 0,008), (13.9)

где Dон — внутренний диаметр кольца (свободного фланца); размер DB — при­нимают с окончанием на 0 или кратным 5 мм.

Таблица

			а, мм	?ш! п' мм
dB, мм	7б-1й<- м*	d, мм	Шести­ гранная гайка	Шестигран­ная гайка с уменьшен­ным раз­мером «под ключ»	Плоская про­ кладка	Прокладка овального сечения
М20	2,35	23	40	36	30	53
(М22)	2,95	25	42	40	32	55
М24	3.4	22___	—	42	34	57
(М27) "	4^45	30	52	47	37	60
МЗО	5,4	33	58	52	41	64
М36	7]9	40	60	63	48	71
М42	10,9	46	80	69	55	78
М48	14,4	52	92	80	61	84
М52	18,2	58	97	86	65	88
М56	19,6	60	ПО	—	—	195
М60	23,0	66	115	—	—	240
М64	26,0	70	120	—	—	240
Примечание. Размеры, заключенные в скобки, применять не ре­комендуется.

Наружный диаметр фланца

^Ф^^Б + а, (13.10)

где а — по табл. 13.27; размер Оф принимают с окончанием на 0 или крат­ным 5 мм.

Наружный диаметр прокладки

Da=DB-el_ (13.11)

где е—по табл. 13.27.

Средний диаметр прокладки _______ . —,

^п. ср=^п~^п' (13.12)

Эффективная ширина прокладки (м);

а) для плоских прокладок:

Ье=0,5Ьо при Ьа < 15 мм; (13.13)

б£~=0,6УХ при Ьп>15мм; (13.14)

б) для прокладок восьмиугольного и овального сечений

Ъе = 0,125йп. (13.15

По табл. 13.28 в зависимости от конструкции и материала прокладки вы­бирают ее расчетные параметры т и q.

Ориентировочное число болтов (шпилек)

zB=nDB/tB, (13.16)

где — шаг болтов, выбираемый до. табл. 43.29 (меньшее значение). Принимается ближайшее большее кратное четырем значение г*в-

Расчетные параметры прокладок, ОСТ 26-373—78 Конструкция прокладки Материал прокладки ч Ы | Еп т МПа Резина по ГОСТ 7338—77 с твер­достью по прибору ТШР, МПа: 0,76—1,2 0,5 2,0 18 3 (1+^) Плоская'Х >12 10 4J0 20 4 неметалли- к 2/*п / ческая Картон. асбестовый по 2,5 20 130 2000 ^------ — ГОСТ 2850—75 толщи- ной 3 мм Паронит* по 2,5 20 130 2000 1 ГОСТ 481—71 толщиной 1 ММ Фторопласт-4 по ГОСТ 10007—72 толщи­ной 1—3 мм 2,5 10 40 2000 Алюминий АД по ГОСТ 21631—76 4,0 60 Латунь Л63 по 4,75 90 Плоская ГОСТ 2208—75 Сталь 05 кп по 5,5 125 - металли- ГОСТ 1050—74 ческая Сталь по ГОСТ 5632—72: 08X13 5,5 125 08Х18Н10Т 6,5 180 Асбест по ГОСТ 2850—75. Оболоч­ка толщиной 0,2—0,3 мм: _ _ Плоская алюминиевая 3,25 38 составная медная 3,5 46 латунная 3,5 46 из стали 05кп 3,75 53 из стали 12Х18Н10Т 3,75 63 Овального і Сталь 05кп; 08X13 5,5 125 или вось- Сталь 08Х18Н10Т 6,5 180 миуголь- ного се- чения ме- талличе- ская * Для сред с высокой проникающей способностью (водород, гелий, лег- кне нефтепродукты, сжиженные газы и т П.).

Рекомендуемый шаг болтов (в в зависимости от dyi
ОСТ 26-373—78

Ру, МПа		■ py, МПа[	'б
^0,3	(4,2ч - 5) dS	2,5	(2,74-3,5) dB
0,6	(3,84-4,8) dB	4,0	(2,34-3,0) dB
1,0	(3,54-4,2) dB	6,4—10,0	(2,1-ь 2,8) dB
1,6	(3,04-3,8) dB

Определяются вспомогательные величины:

а) коэффициент х— по рис. 13.13:

где х = llVDs0;

б) эквивалентная толщина втулки фланца

S£ = xs0; (13.17)

для плоского приварного фланца sg = s0;

в) ориентировочная толщина фланца

к=ХУШЁ, (13.18)

TjieX = hlVDsE — коэффициент, определяемый по рис. 13.14;

г) безразмерный параметр

ш = [1 + 0,9Я(1 + ф1у2)]-1, (13.19)

где / = h/sE', Фі = 1,28 lg К; К = £>ф/£> — для плоских приварных фланцев

(см. рис. 13.1, а—в; 13.3) и приварных встык фланцев (см. рис. 13.2; 13.4; 13.5); К = DjDi — для буртов свободных фланцев (см. рис. 13.1, г, 5); К = £>ф/£)5 — для колец свободных фланцев (см. рис. 13.1, г, д); значение параметра фі можно также определить по рис. 13.15;

д) безразмерные параметры Т —по рис. 13.16, фа— по рис. по рис. 13.18:

т Ка(1 + 8,55 Ig/Q — 1 . *+1

(1,05+ 1,945Ка) (К— I) ’ Л:— 1

Угловая податливость фланца [1/(МН-м)]

[1 — СО (I + 0,9Х)] г|}2 Уф Л3£ф

где 6КР — толщина плоской крышки; /гКР — толщина фланцевой части крышки; Ккр = Пф/Dn. СР; Екр — модуль продольной упругости материала фланцевой крышки.

Линейная податливость прокладки (м/МН)

Уа = sn/(nDn-cpbnEu), (13.23)

где Еп — модуль продольной упругости материала прокладки.

Для металлической прокладки уп = 0. •

Расчетная длина болта

/б='бо + 0,28^, (13.24)

где /б0 — длина болта между опорными поверхностями головки болта и гайки. Расчетная длина шпильки с двумя гайками

/б=*бо + 0,56<1, (13.25)

где /бо — длина шпильки между опорными поверхностями гаек.

Линейная податливость болтов (шпилек), м/Н. #

Уъ = ^б/(£б/б2б)> (13.26)

где /б — расчетная площадь поперечного сечения болта (шпильки) по внутрен­нему диаметру резьбы (см. табл. 13.27); Ев — модуль продольной упругости материала болта (шпильки), МПа.

Коэффициент жесткости фланцевого соединения

а = А [г/в + 0,25 (Вг + Вг) (DB - Dn. cp)l. (13.27)

Здесь

А = [/Уп + Уъ + 0,25 (г/фХ + г/ф2) (DB — /Эц. ер)2] 1;

Bj — Уфі (DB — Di — S£j); В2 = уф2 (DB D2 5£г) >

где Й! и Ds — внутренние диаметры D фланцев 1 и 2. При стыковке одинаковых фланцев:

Уфі = УФг"' Bt = В2-

При стыковке фланца с плоской крышкой:

Ві — Уфі (DB — Di — S£X); B2 = 0,25г/Кр (DB — Dn. cp)-

Для фланцев с овальными и восьмиугольными прокладками и фланцев со свободными кольцами а = 1.

Безразмерный коэффициент у: ■'

а) для соединений с приварными фланцами

У = АУб; (13.28)

Ф

б) для фланцев со свободными кольцами

У = і4і№. (13.29)

Здесь

Аі == [/Уп - І - Уб 'h 0,5рф (Ds — Dn. cp)2 г 0,5//к (DB Bs)2] *>

где уц = 6/(£к/і3фк); фк — параметр, определяемый по рис. 13.15 в зависимости от отношения К = Пф! DS Ds — наружный диаметр контактной поверхности бурта (на рис. 13.1, г Ds = D31; h — толщина свободного кольца (на рис. 13.1,г h=hl).

Расчет фланцевого соединения, работающего под действием внутреннего давления. Нагрузка, действующая на фланцевое соединение от внутреннего избыточного давления,

Qe = 0,78502 срР/? (,3.30)

Реакция прокладки в рабочих условиях

R п = 2л I),-,.,. pbj-mpi(

где от — коэффициент, принимаемый по табл. 13.28.

Усилие, возникающее от темпера­турных деформаций:

а) для приварных фланцев из од­ного материала

Qt = ^ъЕъ («ф'ф (13.32)

б) то же из разных материалов

Qt = 72Б/БЕБ [0,5 (аф1 + Оф2) /ф — аБ/Б];

(13.33)

в) для фланцев со свободными коль­цами

Qt = t2bfbEb [0,5 (аф? ф + ак<к) — “б^б].

(13.34)

Здесь осфх н кф:, — коэффициенты темпе­ратурного линейного расширения раз­ных фланцев; /Б — по табл. 13.27; ^ф, fK, — по табл. 13.21.

Болтовая нагрузка в условиях мон­тажа (до подачи внутреннего давления):

а) при р 0,6 МПа

ЯБ1 = max {aQg + Rn; nDa. cpbEq

0,4[об]2о2б/б}, (13.35)

где q — параметр, определяемый по табл. 13.28; а— коэффициент, опреде­ляемый по формуле (13.27);

б) при р> 0,6 МПа—'максималь­ное значение по формуле (13.35) (без учета третьего члена).

Болтовая нагрузка в рабочих усло­виях

PB2=PBi+(l-a)Qe + Qt' (13.36)

причем величина Qt учитывается только при Qt > 0.

Приведенные изгибающие моменты в диаметральном сечении фланца:

Л401=0,5РБ1(ОБ-£>п. ср); (13.37)

При расчете бурта фланца со свободным кольцом вместо Об следует под­ставлять Ds (на рис. 13.1, a Ds = Da).

За расчетное значение Ма принимают большее из значений и Мы - Условия прочности болтов (шпилек^:

(,3'39)

В случае несоблюдения любого из условий (13.39) следует увеличить число болтов, но так, чтобы оно оставалось кратным четырем.

Крутящий момент на ключе при затяжке болтов (шпилек) Мкр определяется по рис. 13.19.

Условие прочности прокладки (только для неметаллических прокладок)

/,Бі/(я^п.«р^п)^< [?]• Т:, t (13.40)

где [7] — по табл. 13,28. D V J ' 2,Z Д.

В случае несоблюдения условия (13.40) следует увеличить ширянутірЬкладки в пределах значений, приведенных в табл, 13.25.