10 вопросов про шайбы во фланцевом соединении
04 июня 2021, 08:08
→ Что такое шайба для фланцевого соединения?
Плоское изделие в форме диска со сквозным центральным отверстием называют шайбой.
→ Какой ГОСТ у шайб?
Все технические особенности плоских шайб регламентируются ГОСТ 11371-78.
→ Зачем используют шайбы?
Шайбы предназначены для увеличения опорной поверхности, предотвращают самоотвинчивание крепления. Шайбы хорошо справляются с задачей равномерного распределения нагрузки на основания скрепляемых материалов; увеличением площади прижима; предотвращают повреждения скрепляемых материалов и обеспечивают защиту от проникновения жидкости.
→ Из каких материалов изготавливают шайбы?
Углеродистые, легированные и коррозионно-стойкие стали. Допускается производство шайб из латуни, меди, алюминиевых сплавов и бронзы.
→ Сколько исполнений у шайб по ГОСТ?
Предполагается 2 исполнения: исполнение 1 для классов точности А и С, а исполнение 2 предусмотрено для класса точности А.
→ Какие бывают размеры шайб?
Диаметр шайб подбирают по диаметру резьбы крепежной детали, например болта или шпильки, и встречается от 1 до 48 мм.
→ Как устанавливают шайбу?
Шайбу надевают под шляпку болта или гайки.
→ Нужно ли использовать шайбы во фланцевом соединении?
Возможно, для вас будет откровением, но следуя нормативной документации, использование шайб во фланцевом соединении требуется не всегда. В ГОСТ 32569 есть четкое указание, что на трубопроводах, работающих при номинальном давлении свыше 10 МПа (100 кгс/см²), в собранном фланцевом соединении, не допускается установка шайб между фланцами и гайками. Что же касается всех остальных случаев — шайбу необходимо использовать. Затяжка гайки без шайбы может привести к смятию на фланце и образованию заусенцев.
→ Как защитить плоские шайбы от коррозии?
Шайбы могут быть нержавеющими. Для этого вы можете заказать оцинковку шайб или выбрать легированные коррозионно-стойкие стали. Компания «ОНИКС» готова предложить вам два метода оцинкования: гальваническим и термодиффузионным способом. Подробнее про защиту металла от коррозии читайте в статье.
→ Как узнать вес стальной шайбы?
Масса стальных шайб рассчитывается исходя из расчета теоретической массы 1000 шт в 1 кг. По отдельности для исполнения 1 и 2. Согласно справочному приложению ГОСТ 11371-78, шайбы класса точности С бывают от 0,020 до 283,956 кг. Шайбы класса прочности А от 0,020 до 294,013 кг. Для шайб 2-го исполнения расчет возможен от 5 мм — 0,413 г, до 276,397 кг. Для определения массы шайб, изготовленных из других материалов, значения массы, указанные в таблице ГОСТа, должны быть умножены на коэффициент: 0,35 — для алюминиевого сплава; 0,97 — для бронзы; 1,08 — для латуни и 1,13 — для меди.
— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
Гайки и шайбы — важный элемент фланцевого крепежа
Бесперебойная работа технологической линии трубопровода во многом определяется герметичностью разъемных соединений. К ним относятся болты, шпильки, гайки и шайбы. Если про первые два пункта мы рассказали в одной из предыдущих статей, темой этой станут гайки и шайбы для фланцевых соединений. Детали могут быть изготовлены по стандартам ГОСТ, ОСТ, ТУ, DIN или по чертежам и эскизам заказчика.
Крепеж является ключевым компонентом фланцевого соединения. Метизы работают как пружина, контролируя внутренние и внешние силы, сохраняя при этом необходимую уплотняющую нагрузку на прокладку. Поэтому любая проблема, связанная с крепежом может обернуться серьезными проблемами.
Что такое гайки?
Шестигранные гайки, названы в честь их шестигранной цилиндрической формы. Проходное отверстие посередине позволяет установить гайку на болт или шпильку, установив прочное ответное соединение. ГОСТ 9064-75 выделяет два вида деталей: гайки шестигранные и гайки колпачковые. В мире ТПА чаще всего встречаются шестигранные гайки. Легко демонтировать и произвести замену оборудования. Запрещено использовать повторно.
Технические характеристики гаек по ГОСТ 9064-75
- Исполнения болтов: М, 2М
- Диаметр резьбы: от 1,6 до 48 ( гайка М16, М24, М36 и т.д.)
- Размер под ключ или расстояние между двумя параллельно лежащими гранями: Указан в таблице размеров ГОСТ 5915-70.
- Шаг резьбы или расстояние между двух витков профиля: крупный и мелкий. Крупный шаг не обозначается дополнительным символом, мелкий шаг указывается.
Таблица 1. Шаг резьбы и размер “под ключ” для гаек типа А и типа Б по ГОСТ 9064-75
- Класс точности: А — повышенная точность и класс В — нормальная точность, а также класс С — грубой точности.
- Поле допуска резьбы: 6H. Положение поля допуска диаметра резьбы определяется основным отклонением (верхним для наружной резьбы и нижним для внутренней резьбы) и обозначается буквой латинского алфавита, строчной для наружной резьбы и прописной для внутренней. Обозначение поля допуска отдельного диаметра резьбы состоит из цифры, указывающей степень точности, и буквы, указывающей основное отклонение. Например, 4h; 6g; 6H.
Таблица 2. Поле допуска для наружной и внутренней резьбы
| Резьба | Поле допуска резьбы для крепежных изделий класса точности | ||
|---|---|---|---|
| А | В | С | |
| Наружная | 6 g | 6 g | 8 g |
| Внутренняя | 6 H | 6 H | 7 H |
Класс прочности: Класс прочности для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей обозначают двумя цифрами через точку. Утвержденный прочностной ряд для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей содержит 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9
Таблица 3. Класс прочности и характеристика гаек.
| Класс прочности гаек | Характеристики высокопрочных гаек |
|---|---|
| 5 | Изготавливаются из стали 10, 20, применяются для малонагруженных соединений |
| 6 | |
| 8 | Изготавливаются из стали 35, 20Г2Р с закалкой, применяются для ответственных конструкций |
| 10 | Изготавливаются из стали 20Г2Р, 40Х с закалкой, применяются для специальных конструкций |
| 12 |
Крепеж может быть обработан специальным покрытием для повышения коррозионной стойкости. Оцинкованные гайки считаются устойчивыми к коррозии и имеют ряд подходящих применений на открытом воздухе и в промышленной сфере, оцинкованные гайки не подходят для использования в морской среде или в средах с влажностью выше средней.
Таблица 4. Виды и условное обозначение покрытий крепежа
| Виды и условное обозначение покрытий болтов, винтов, шпилек и гаек | ||
|---|---|---|
| Вид покрытия | Обозначение покрытия | |
| по ГОСТ 9.306-85 | Цифровое | |
| Цинковое, хроматированое | Ц. хр | 01 |
| Кадмиевое, хроматированное | КД. хр | 02 |
| Многослойное: медь-никель | М.Н. | 03 |
| Многослойное: медь-никель-хром | М.Н.Х.6 | 04 |
| Окисное, пропитанное маслом | Хим. Окс. прм | 05 |
| Фосфатное, пропитанное маслом | Хим. Фос. прм | 06 |
| Оловянное | О | 07 |
| Медное | М | 08 |
| Цинковое | Ц | 09 |
| Окисное, наполненое хроматами | Ан. Окс. нхр | 10 |
| Окисное из кислых растворов | Хим. Пас | 11 |
| Серебряное | Ср | 12 |
| Никелевое | Н | 13 |
Расшифровка обозначения в маркировке гаек
➤ Гайка М12-6Н.5 (S18) ГОСТ 5915-70
- Исполнение 1
- Диаметр резьбы 12
- Размер под ключ S=18
- Крупный шаг резьбы с полем допуска 6Н
- Класс прочности 5
- Без покрытия
➤ Гайка 2М12х1,25-6Н. 12. (S19) 40Х.016 ГОСТ 5915-70
- Исполнение 2
- Диаметр резьбы 12
- Размер под ключ S=19
- мелкий шаг резьбы с полем допуска 6Н
- Класс прочности 12
- Сталь 40Х
- С покрытием 01 толщиной 6 мкм
Что такое шайба?
Шайбы представляют собой важные крепежные детали дискообразной формы с отверстием посередине, соответствуют ГОСТ 11371-78. Основная цель большинства шайб — равномерно распределить нагрузку на резьбовой крепеж, увеличивая несущую поверхность под головкой крепежа с которым они используются. Они помогают предотвратить проскальзывание болтов или гаек через поверхность.
Технические характеристики шайб по ГОСТ 11371-78
- Диапазон размеров: М5, М6, М8,М10,М12, М16, М20, М24, М27, М30, М36,М42,М48, М52,М60
- Исполнения: 1 исполнение – класса точности А и С (прямоугольное сечение), 2 исполнение-класс точности А (фаска на внешнем торце).
- Класс точности А или С по ГОСТ 11371: A — повышенный класс точности, твердость не менее не менее 140HV, класса точности не менее 100HV; С — грубый класс точности.
Таблица 5. Соотношение диаметра резьбы и классов прочности для шайб
| Диаметр резьбы крепежной детали, d | Класс точности C | Класс точности A |
|---|---|---|
| 3 | 3,4 | 3,2 |
| 3,5 | — | 3,7 |
| 4 | 4,5 | 4,3 |
| 5 | 5,5 | 5,3 |
| 6 | 6,6 | 6,4 |
| 8 | 9 | 8,4 |
| 10 | 11 | 10,5 |
| 12 | 13,5 | 13 |
| 14 | 15,5 | 15 |
| 16 | 17,5 | 17 |
| 18 | 20 | 19 |
| 20 | 22 | 21 |
| 22 | 24 | 23 |
| 24 | 26 | 25 |
| 27 | 30 | 28 |
| 30 | 33 | 31 |
| 33 | — | 34 |
| 36 | 39 | 37 |
| 39 | — | 40 |
| 42 | 45 | 43 |
| 48 | 52 | 50 |
Расшифровка обозначения в маркировке шайб
Для того, чтобы все обозначения в маркировке приняли понятный и доступный вид, стоит отметить, что все материалы из которых может быть изготовлена шайба носят условное обозначение для удобства восприятия. Подробности по обозначениям от 01 до 37 соответствуют ГОСТ 18123-82 и таблице 6.
Таблица 6. Марки материалов для изготовления шайб и их условные обозначения по ГОСТ 18123-82
| Вид | Марка | Обозначение стандарта | Условное обозначение марки (группы) |
|---|---|---|---|
| Углеродистые стали | 08, 08 кп, 10, 10кп | ГОСТ 1050-88 | 01 |
| Ст3, Ст3кп | ГОСТ 380-94 | 02 | |
| 15 | ГОСТ 1050-88 | 03 | |
| 20 | 04 | ||
| 35 | 05 | ||
| 45 | 06 | ||
| Легированные стали | 40Х, 30ХГСА | ГОСТ 4543-71 | 11 |
| Коррозионно-стойкие стали | 12Х18Н10Т | ГОСТ 5632-72 | 21 |
| 20Х13 | 22 | ||
| Латуни | Л63, ЛС59-1 | ГОСТ 15527-2004 | 32 |
| Л63 антимагнитная | 33 | ||
| Бронза | БрАМц9-2 | ГОСТ 18175-78 | 34 |
| Медь | М3 | ГОСТ 859-2001 | 38 |
| Алюминиевые сплавы | Амг5 | ГОСТ 4784-97 | 31 |
| Д1 | 35 | ||
| АД1 | 37 |
➤ Шайба А.12. 01 .08кп.016 ГОСТ 11371-78
- 1 исполнение
- Класс точности А
- Диаметр 12мм
- Толщина установленная в стандарте
- Стали 08кп
- Цинковое покрытие толщиной 6 мкм хроматированное
Заострим внимание, обозначение 01 — это условно обозначение марки или группы стали по ГОСТ 18123-82.
➤ Шайба С.2.16.01.08кп.016 ГОСТ 11371-78
- 2 исполнение
- Класс точности С
- Диаметр 16 мм
- Толщина установленная в стандарте
- Стали 08кп
- Цинковое покрытие толщиной 6 мкм хроматированное
Если использование гаек остается бесспорным, то применение шайб зачастую носит спорный характер. Использование шайб во фланцевом соединении требуется не всегда. В ГОСТ 32569 прописан пункт 11.4 про “Особенности монтажа трубопроводов с номинальным давлением свыше 10 МПа (100 кгс/см)”, который гласит: 11.4.3 В собранном фланцевом соединении шпильки должны выступать из гаек не менее чем на один шаг резьбы. Не допускается установка шайб между фланцами и гайками. При навернутом фланце резьбовая часть присоединительного конца трубы должна выступать от торца фланца на один шаг резьбы. Что же касается всех остальных случаев — шайбу необходимо использовать. Затяжка гайки без шайбы может привести к смятию на фланце и образованию заусенцев.
Детали крепежа можно подвергать различным обработкам, покрывать специальными покрытиями, например оцинковывать или наносить кадмиевое покрытие. Материалы изготовления обширны, поэтому крепеж можно использовать практически в любой рабочей среде и подвергать практически любым покрытиям.
Технический сериал о деталях трубопровода
Полезное чтение
- 10 вопросов про шайбы во фланцевом соединении
- Герметичность фланцев: болты и шпильки для надежного соединения
- Меры защиты металла от коррозии
➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ
Материал подготовлен совместно с Мягковой Марией — руководителем отдела закупок «ОНИКС»; Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
➤ Вам могут понадобиться:
- Фланцы в наличии
- Фланец Ду300
- Фланец Ду 800
Зазоры в фланцевых соединениях. Помогите разобраться в изменениях к СП 16.13330.2017
Объект строительства — промышленное здание с мет.каркасом (балки и ригели, без ферм) с пролетами до 28 м. Монтажные соединения — на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением.
Приемка здания со стороны заказчика. До получения ИД от Генподрядчика проведена предварительная проверка выполняемых работ в пролетах до 14 м. Выявлены:
— зазоры в соединениях, превышающие п.4.6.14 и п.4.6.17 СП 70
— поверхности стыкуемых элементов, не проходящие по п.4.6.3 СП 70
— не обработанная поверхность фланцев (грунт, краска, бумажная маркировка завода)
Проектировщик+изготовитель в одном лице подложил соломки в РД:
(цитата)
Монтажные соединения элементов рам − фланцевые, сдвигодопускающие, поперечная сила в которых воспринимается за счет работы болтов на срез.
Удаление заводского покрытия и специальной обработки соприкасающихся поверхностей фланцевых соединений не требуется.
(конец цитаты)
На предписание по зазорам ответ такой, что это все старые требования из 70х-80х годов прошлого века, сейчас будут изменения в СП 16, по которым они «пройдут». Сдача ИД и конструкций, я так понимаю, затянется до июня (изменения №2 в СП 16 вступают в силу с 05.06.2020 г.).
Открываю данные изменения:
(цитата)
Раздел 15.9 Фланцевые соединения (ФС)
.
15.9.3 ФС классифицируются по следующим признакам.
I. По условиям работы ФС:
а) ФС конструкций группы 1,
б) ФС конструкций группы 2 и 3,
в) ФС конструкций группы 4.
Группа конструкций определяется в соответствии с положениями 4.3.1 и Приложением В.
II. По действующим напряжениям в околофланцевой зоне (рисунок 25):
а) с однозначной эпюрой сжимающих нормальных напряжений (сжатое ФС);
б) с однозначной эпюрой растягивающих нормальных напряжений (растянутое ФС);
в) с двузначной эпюрой нормальных напряжений (сжато-изогнутое или изгибаемо-растянутое ФС).
III. По предварительному натяжению болтов в ФС:
а) без предварительного натяжения болтов;
б) с предварительным натяжением болтов.
IV. По способу передачи поперечных сил во ФС через:
а) болты, работающие, в том числе на срез;
б) силы трения через контактирующие поверхности на сжатых участках ФС;
в) специальные противосдвиговые упоры (опорные столики, ребра и т.д.)
.
15.9.12 Требования по натяжению болтов и к контролю плотности контакта между поверхностями фланцев для ФС, отнесенных по классификации к III,б + IV,б, приведены в СП 70.13330.
15.9.13 Расчет соединений с неплоскими фланцами, отнесенных по классификации к III,а + IV,а, выполняют, как соединений с плоскими фланцами (см. 15.9.5 ÷ 15.9.9) без зазоров, принимая расчетное сопротивление одноболтового соединения Rbt = 0,54Rbun, не зависимо от класса прочности болтов. При этом зазоры между соединяемыми элементами с неплоскими фланцами должны удовлетворять следующим требованиям:
а) зазоры в зоне шайбы – не более 1,2 мм включительно;
б) краевые зазоры по периметру фланца – не более 4 мм включительно;
в) зазоры по центральным линиям полок и стенок в зоне постановки болтов – не более 0,1 мм.
(конец цитаты)
Согласно указанным выше пунктам, зазоры, которые будут допустимы с 05.06.2020 г., относятся только к фланцам III,а (без предварительного натяжения болтов) и IV,а (с болтами, работающими в том числе и на срез). В нашем здании затяжка болтовых соединений идет методом «до расчетного закручивания», когда сначала соединение затягивается методом «до упора», потом при помощи динамометрических ключей затягиваются на проектное усилие. Таким образом в нашем здании используются фланцы с предварительным натяжением болтов (т.е. группа III,б), требования к которым указаны в п.15.9.12, в котором указана ссылка на СП 70, согласно которому зазоры не должны превышать 0,3 мм (п. 4.6.14) или 0,1 мм (п. 4.6.17).
1. Подскажите, правильно ли я трактую данные пункты? Если указано «III,а + IV,а», необходимо выполнение обоих условий или достаточно одного из них? Если дано «III,б + IV,а» какой пункт выполнять — 15.9.12 или 15.9.13?
2. Если по факту по способу передачи усилий у нас ФС — IV,б, а проектировщик+изготовитель ссылаясь на РД утверждает, что IV,а, как поступить? Мне видится только вариант вникать в расчеты болтов. Может они перестраховались и заложили там достаточно запаса. И заранее все посчитали с коэфф. 0,54.
3. Кстати, как высокопрочные болты воспринимают нагрузку на срез? Всегда думал, что ВПБ используют только в фрикционных соединениях.
4. Как должна обеспечиваться защита от коррозии в зазорах? В нашем РД — «Мероприятия по антикоррозионной защите и огнезащите в рамках данного проекта не разрабатываются и выполняются по отдельному проекту». Молодцы, что сказать.
Кстати, проверил, в некоторых соединениях зазоры даже эти будущие нормы не проходят, в нижней части щуп 0,1 мм проникает не только к болтам, но и дальше, к нижней полке двутавра, на глубину 140 мм
| Изменение 2 к СП 16.13330.2017.pdf (9.81 Мб, 219 просмотров) |
Подбор шайбы для фланцев
К фланцам относят детали трубопровода, используемые при монтаже его составных частей и при присоединении оборудования. Фланец нашел широкое применение во многих отраслях.
Качественные характеристики и используемые в производстве материалы позволяют успешно применять фланцы при монтаже трубопровода и различного оборудования. В состав фланцевых соединений входят: фланцы, изделия для крепежа (шайбы, гайки, шпильки), прокладки (стальные, фторопластовые, паронитовые и др.).
Заказать фланцы. Получить бесплатную консультацию +7 (812) 400-5-800
Сборка такого соединения является сложным и ответственным процессом. Можно выделить несколько ступеней:
- напасовку, крепление, выверку фланцев на концах труб;
- установку прокладки;
- соединение фланцев с помощью резьбовых болтов или шпилек;
- проверку совпадения осей при соединении фланцев.
Крепежи фланцевых соединений
Детали фланцевого крепежа служат для соединения частей трубопровода, арматуры, газовых турбин, паровых котлов. К изделиям, предназначенным для фланцевого крепежа, относят: гайки, болты, шпильки, шайбы. Выбор определенных элементов для крепежа осуществляется с учетом всех требований стандартов, в которых строго регламентированы: конструкция, прочность, размеры крепежа. Это позволяет, в первую очередь, избежать аварийных ситуаций, а также гарантировать надежное и герметичное фланцевое соединение.
При выборе крепежа для фланцевых соединений следует учитывать ряд параметров, таких как:
- рабочая среда (пар, нефть, газ, вода и др.);
- рабочая температура;
- рабочее давление;
- внешняя среда.
- марка стали, которую использовали в производстве фланца.
Применение шайбы в крепеже фланцев
Применение шайбы в резьбовом соединении под фланец позволяет улучшить передачу крутящего момента на болт при предварительной затяжке. Гладкая опорная поверхность шайбы уменьшает степень трения между фланцем и гайкой. Шайбы общего назначения используют с целью увеличить при необходимости площадь опоры (если опора неровная или из мягкого материала). Чтобы обеспечить герметичность соединения, устанавливают уплотнительную шайбу. Для уменьшения перекоса головки винта или гайки при затяжке подходят сферическая и косая шайбы. Для того, чтобы сэкономить время и оперативно заменить детали на новые, используют быстросъемную шайбу. Пружинная шайба позволяет уменьшить вероятность самоотвинчивания гаек или винтов, запирающая шайба препятствует возможному повороту винта или гайки относительно вала или опоры. Концевые шайбы блокируют осевое перемещение вращающихся на валу или закрепленных деталей.
Как отмечалось ранее, при выборе типа крепежа необходимо руководствоваться существующей нормативной базой. Не менее важно применение при монтаже правильно подобранного профессионального инструмента — калибровочных динамометрических ключей.