Šta su prirubnice?

● Uvod u prirubnice

Prirubnica cijevi povezuje cijev i komponente u sustavu cjevovoda pomoću vijčanih spojeva i zaptivki. Najčešće korišćene prirubnice su prirubnica sa zavarenim vratom, klizna prirubnica, slepa prirubnica, prirubnica za utičnice za zavarivanje, prirubnica sa navojem i prirubnica za preklop (RTJ prirubnica). Ova vrsta spoja u prirubnici cijevi omogućava jednostavno rastavljanje i odvajanje radi popravke i redovnog održavanja. Najčešća specifikacija za prirubnice od ugljeničnog čelika i nerđajućeg čelika je ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Metalne prirubnice se obično koriste za industrijsku, komercijalnu i institucionalnu primjenu. Prirubnice za čelične cijevi dostupne su u različitim stilovima i klasama tlaka. Metalne prirubnice su klasifikovane od 150 do 2500 #. Pored specificiranja klase pritiska, određene prirubnice kao što su prirubnica vrata za zavarivanje i prirubnica za zavarivanje utičnice takođe zahtevaju navođenje rasporeda cevi. Ovo osigurava da će provrt cijevi odgovarati provrtu vrata zavarivanja ili prirubnice za zavarivanje utičnice.

SSM nudi širok izbor prirubnica cijevi od ugljičnog čelika, nehrđajućeg čelika i legura nikla. Takođe možemo obezbediti specijalne prirubnice kao što su prirubnica sa dugim zavarenim vratom, zahtev za posebnim materijalom i cevne prirubnice visokog prinosa.

Klasifikacija prirubnica se vrši na nekoliko alternativnih načina kako slijedi;

● Na osnovu priključka za cijevi

Prirubnice se mogu klasificirati na osnovu načina pričvršćivanja na cijevi kao što je dolje;

● Prirubnica vrata za zavarivanje

Vratna prirubnica za zavarivanje (koja se naziva i 'prirubnica vrata za zavarivanje') dobro je poznata po svojoj dugo konusnoj glavčini, koja pruža mehaničku čvrstoću (korisna za otpornost na 'povijanje' i 'naginjanje'). Vratne prirubnice za zavarivanje su prirubnice visokog integriteta i dostupne su u svim veličinama, svim uobičajenim tipovima lica (ravne, podignute, RTJ) i svim klasama. Zbog čvrstoće glavčine i integriteta zavara, ova vrsta prirubnice je vrlo pogodna za primjene na povišenim temperaturama i tlaku.

● Slip-on prirubnice

Klizne prirubnice, poznate i kao 'prirubnice sa glavčinama', imaju glavčinu vrlo niskog profila. Ova vrsta prirubnice je obično povezana sa cijevi jednim ili dva kutna zavara (jedan izvan prirubnice i jedan unutar prirubnice), međutim moguće je koristiti samo jedan zavar. Klizne prirubnice se proizvode u mnogim veličinama i preferiraju se za aplikacije nižeg pritiska (ASME klasa manja ili jednaka 600). Veličina provrta prirubnice (unutarnji prečnik) je veća od veličine priključne cijevi, što joj omogućava da klizi/klizi na cijev (klizanje na cijev). Između cijevi i prirubnice nema potpunog prodiranja vara, tako da postoje ograničenja za njegovu upotrebu zbog nižeg integriteta vara.

● Prirubnice za zavarivanje utičnice

Prirubnice za zavarene utičnice imaju utičnicu u koju je umetnuta cijev; cijev je osigurana jednim kutnim varom koji se nalazi na vanjskoj strani glavčine prirubnice. Značajan nedostatak ovog tipa prirubnice je to što se ne smatra spojem visokog integriteta jer je zavar teško dokazati; stoga su prirubnice za zavarivanje prikladne samo za niske do srednje klase (manje ili jednake ASME 600). Zbog nižeg integriteta i neprikladnosti za upotrebu pri višim pritiscima, prirubnice za zavarene utičnice gotovo uvijek imaju ravne ili podignute površine. Prirubnice za zavarene utičnice su dizajnirane za male nominalne veličine cijevi (manje od ili jednake 4 inča, manje od ili jednako 10 cm) i uobičajene su za veličine cijevi od ½ do 2- inča (veličine cijevi od 1,3 do 5 cm). Mehanička čvrstoća zavarene prirubnice je slična onoj uklizne prirubnice, ali klizna prirubnica može koristiti dva zavara.

● Navojna prirubnica

Dizajn prirubnice s navojem (također se naziva 'prirubnica s navojem') koristi navoj za spajanje prirubnice na cijev. Muški navoj se urezuje na kraj cevi, dok je unutrašnji navoj urezan u provrt prirubnice; cijev s muškim navojem se zatim ušrafi u prirubnicu s ženskim navojem.

Iako je dizajn prirubnice s navojem dostupan u mnogim veličinama i ocjenama pritiska, uglavnom se koristi za cijevne sisteme malih dimenzija, tj. manje od ili jednake 4 inča. Njegova upotreba je takođe tipično ograničena na netoksične sisteme, sisteme niskog pritiska i sisteme niske temperature. Prirubnice s navojem veličine ½ inča do 2- inča su mnogo češće od veličina od 2 inča i više. Zbog primjene nižeg pritiska, navojne prirubnice koriste samo ravne i podignute površine. Nisu prikladni za primjenu na visokim temperaturama jer bi se geometrija navoja izobličila, što često dovodi do curenja.

● Blind Flange

Slijepa prirubnica (takođe nazvana 'prirubnica zaporne ploče') je instalirana na kraju cijevnog sistema za završetak cijevi. Nema središnji otvor (provrt), tako da nema protoka kroz prirubnicu. Slijepa prirubnica se može koristiti za izolaciju cijevi, ventila ili posude pod pritiskom. Ovaj tip prirubnice je dostupan u svim veličinama i klasama i može koristiti ravnu, podignutu ili prstenastu površinu spoja.

Slijepa prirubnica može zamijeniti kapicu za čeono zavarivanje u slučaju da je potrebno proširenje cjevovoda ili u slučaju da je potrebna inspekcija cijevi (uklonite slijepu prirubnicu da biste pristupili unutrašnjosti cijevi). Ova vrsta prirubnice se može koristiti i kao pristupna tačka šipke na odvodnim sistemima. Ovisno o primjeni, slijepa prirubnica se može izbušiti i koristiti kao klizna prirubnica, ili narezati i koristiti kao prirubnica s navojem.

● Prirubnica preklopnog zgloba (LJF)

Prirubnica preklopnog spoja (LJF) je sklop od dva elementa koji uključuje kraj i prirubnicu preklopnog spoja (također se naziva 'prirubnica preklopa'). Da budemo tehnički ispravni, kraj stuba nije dio prirubnice preklopnog spoja. Međutim, prirubnica preklopnog spoja se uvijek koristi u kombinaciji sa završnom stranom, tako da se oba dijela često zajednički nazivaju 'prirubnica preklopa'. Zbog svog dizajna, prirubnice preklopnih spojeva uvijek imaju ravnu površinu sa glatkom površinom. Ali, kada se kombinuje sa vrhom, rezultujuća zaptivna površina se podiže. To se događa zato što je zaptivna površina kraja stuba iznad ravnine zavrtnja prirubnice. Prirubnica preklopnog spoja nema zaptivnu površinu, samo krajnji kraj ima zaptivnu površinu. Zaptivna površina kraja može biti obična, nazubljena ili užljebljena kako bi se omogućio prstenasti spoj.

Da bi se sklopila prirubnica prstena sa preklopnim spojem i kraj stuba, kraj stuba mora kliziti u provrt prstena prirubnice, a zatim biti zavaren na cijev. Jedna strana kraja stuba čini zaptivnu površinu, dok suprotna/zadnja strana kraja stuba pritiska na prsten prirubnice preklopnog spoja (kada je prirubnica sastavljena). Prsten prirubnice preklopnog spoja može se slobodno okretati nakon što je kraj zavarivanja za cijev, to je zato što nije fizički spojen sa krajnjim krajem. Kada je spoj prirubnice sastavljen, prsten preklopnog spoja više se ne može slobodno okretati.

Drugi tipovi prirubnica s kojima će se mnogi inženjeri susresti su muški i ženski, te tipovi pera i utora. Manje uobičajeni tipovi uključuju dizajne otvora, ekspandera, redukcijske i duge prirubnice za zavarivanje.

Krajevi prirubnica mogu biti zašrafljeni, zavareni ili preklopljeni (metal-metal u kontaktu) na povezane cijevi.

Pregled tipova prirubnica

Neke važne informacije o tipovima prirubnica su sastavljene u donjoj tabeli. Iako su ASME standardi citirani u tabeli, dostupni su alternativni međunarodni i nacionalni standardi (DIN, EN itd.). ASME je, međutim, najšire prihvaćena organizacija za standardizaciju cijevi, i iz tog razloga su njeni standardi citirani.

U tabeli ispod, kolona 'Faces' označava uobičajenu zaptivnu površinu odabranu po tipu prirubnice. Međutim, mogu postojati izuzeci od pravila u zavisnosti od tipa prirubnice. Tabelu treba tretirati kao opštu preglednu tabelu, dok specifične informacije treba tražiti u relevantnim standardima.

● Na osnovu oblaganja

Postoje tri uobičajena tipa čeone prirubnice, ravni/ravni, podignuti i prstenasti spoj (RTJ). Postoje i druge vrste prirubnica, prvenstveno dizajn sa perom i utorom (T&G), preklopnim spojem i muški i ženskim (M&F), ali su manje popularni. Standardi za cijevi definiraju tačnu geometriju, dimenzije, materijal i završnu obradu površine prirubnice.

Prirubnice se takođe mogu klasifikovati na osnovu obloga na sledeći način:

● Prirubnica uzdignuta lica (RF)

Prirubnica sa podignutom površinom (RF) ima zaptivnu površinu kružnog oblika koja strši iz ravnine kruga zavrtnja prirubnice. Prirubnice s podignutim čeonim površinama dostupne su u svim klasama tlaka, a time i za širok raspon ocjena tlaka i temperature. RF prirubnice su najčešći tip prirubnice koji se koristi u industriji nafte i plina i hemijskoj industriji.

RF prirubnice koriste nazubljene zaptivne površine sa nemetalnim ili polumetalnim zaptivkama. Zaptivna površina RF prirubnice je od unutrašnjeg prečnika prirubnice do spoljašnjeg prečnika podignute površine. Tipična zaptivka za RF prirubnice bi bila zaptivka od grafitnog čelika sa temperaturom do 400⁰C (750⁰F) i ocjenom pritiska do 250 bara (3,625 psi).

Visina podignute površine iznad ravnine čeone vijke diktira klasa prirubnice i standard iz kojeg je uzeta. Za standard ASME B16.5, čelične prirubnice u klasama 150 i 300 imaju povišenu visinu od 1/16 inča (1,6 mm); čelične prirubnice koje prelaze klasu 300 koriste izdignutu površinu od 1/4 inča (6,4 mm). U idealnom svijetu, visina podignutog lica bi se povećavala kako se klasa povećava, ali to se ne događa u većini standarda; ipak je to logična generalizacija.

●ravna prirubnica (FF)

Prirubnice s ravnim licem (FF) koriste nemetalne zaptivke (meke zaptivke) i uvijek trebaju imati nazubljenu zaptivnu površinu. Ovaj tip prirubnice je pogodan za aplikacije niskog pritiska i koristi se za klase pritiska 125 i 250.

Zaptivke se ugrađuju direktno na prednju zaptivnu površinu lopatice prirubnice, odnosno u istoj ravni kao i lice kružnog zavrtnja. Površina zaptivke je od unutrašnjeg prečnika prirubnice do spoljašnjeg prečnika prirubnice. Tipični mekani materijali za zaptivke obično su ocijenjeni na 100⁰C (212⁰F) i ne više od 20 bara (290 psi) pritiska. Budući da ravne prirubnice koriste tako veliku površinu za zaptivanje, napravljene su tako da odgovaraju. Zaptivke prirubnice s ravnim licem ne mogu se rotirati nakon postavljanja zbog prodiranja otvora za vijke kroz zaptivku. Zbog velike veličine zaptivne površine, ravne prirubnice su otporne na mehanička izobličenja (savijanje, savijanje itd.).

Ravne prirubnice nikada ne bi trebale biti uparene s prirubnicama uzdignutom pločom, posebno ako je prirubnica podignute strane proizvedena od tvrđeg materijala.

● Prstenasti zglob (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1,382⁰F). Moguće je koristiti RTJ prirubnice u svim klasama pritiska, ali one se obično koriste za klasu 900 i više.

Razlika između RTJ prirubnice i prirubnice podignute strane je način na koji se dobija zaptivanje. Metalne zaptivke (tvrde) se koriste sa RTJ prirubnicama, dok zaptivke sa podignutom površinom koriste meke ili polumetalne zaptivke. Postoje tri glavne grupe prstenastih zglobova, a to su R, RX i BX; fokusirat ćemo se na spoj R tipa jer je daleko najčešći.

R-tip RTJ zaptivke su kružnog oblika sa profilom/tijelom ovalnog ili osmougaonog oblika; osmougaoni profil daje najefikasnije brtvljenje i moderniji je dizajn. Na prednjoj strani RTJ prirubnice strojno se izrađuje žljeb i u ovaj žlijeb se ugrađuje odgovarajuća zaptivka. Kada je prirubnica sastavljena, dvije spojene strane komprimiraju brtvu dok se ne deformira i formira se brtva od metala do metala. Ako je prirubnica pravilno sastavljena, dvije spojene RTJ prirubnice ne bi trebale doći u fizički kontakt jedna s drugom.

RTJ zaptivke se često proizvode od materijala nešto mekšeg od materijala prirubnice. Budući da je materijal zaptivke mekši, deformira se pri nižem pritisku od prirubnice, to osigurava da se zaptivka deformira kako bi se napravila brtva, a ne prirubnica koja se deformira oko zaptivke.

● pero i utor (T/G)

Jedna strana prirubnice ima podignuti prsten (Jezik) koji je strojno obrađen na licu prirubnice, dok prirubnica za spajanje ima odgovarajuće udubljenje (Žlijeb) strojno urađeno na svojoj površini. Površine pera i utora ove prirubnice moraju biti usklađene. Obloge sa perom i utorom standardizovane su i za velike i za male tipove. Razlikuju se od muškog i ženskog po tome što se unutrašnji prečnici pera i utora ne protežu u osnovu prirubnice, čime se zadržava brtva na svom unutrašnjem i spoljašnjem prečniku. Oni se obično nalaze na poklopcima pumpe i poklopcima ventila. Spojevi s perom i utorom također imaju prednost u tome što su samoporavnavajući i djeluju kao rezervoar za ljepilo. Zglobni spoj drži osovinu opterećenja u skladu sa spojem i ne zahtijeva veliku operaciju strojne obrade.

● Muško i žensko (M/Ž)

Kod ovog tipa i prirubnice moraju biti usklađene. Jedna strana prirubnice ima površinu koja se proteže izvan normalne površine prirubnice (muška). Druga prirubnica ili spojna prirubnica ima odgovarajuću udubinu (ženski) strojno urezanu u njeno lice. Žensko lice je 3/16-inča duboko, muško lice je visoko 1/4-inča, i oba su glatka obrađena. Vanjski promjer ženskog lica služi za lociranje i zadržavanje brtve. Prilagođene muške i ženske obloge se obično nalaze na kućištu izmjenjivača topline za kanalizaciju i pokrivanje prirubnica. Žensko i muško lice su glatko obrađene. Vanjski promjer ženskog lica služi za lociranje i zadržavanje brtve.

Sažetak lica prirubnice

Tabela u nastavku sumira karakteristike tri najčešća lica prirubnica.

● Na osnovu završne obrade lica

Čeona površina prirubnice je područje na kojem se ugrađuje zaptivni element (zaptivka). Najčešći dizajn površine prirubnice je glatki i nazubljen. Površine prirubnica s ravnim licem (FF) i površine prirubnice sa izdignutom površinom (RF) zahtijevaju nazubljene ako su izrađene prema industrijskim standardima.

● Stock Finish

Najrasprostranjeniji od bilo koje površinske obrade prirubnice, jer je praktično pogodan za sve uobičajene uslove rada. Pod kompresijom, mekana površina brtve će se ugraditi u ovu završnu obradu, što pomaže u stvaranju brtve, a stvara se visok nivo trenja između površina koje se spajaju. Završnu obradu ovih prirubnica stvara alat sa okruglim nosom radijusa 1,6 mm pri brzini pomaka od 0,8 mm po obrtaju do 12 inča. Za veličine od 14 inča i veće, završna obrada je napravljena pomoću alata sa okruglim nosom od 3,2 mm pri pomaku od 1,2 mm po obrtaju.

● Smooth Finish

Ova završna obrada ne pokazuje vizualno vidljive oznake alata. Ove završne obrade se obično koriste za brtve s metalnim oblogama kao što su dvostruki omotač, ravni čelik i valoviti metal. Glatke površine se spajaju kako bi stvorile brtvu i zavise od ravnosti suprotnih strana kako bi se postigao pečat. Ovo se obično postiže tako što je kontaktna površina zaptivke formirana kontinuiranim (ponekad zvanim fonografski) spiralnim žlijebom generiranim alatom s okruglim nosom radijusa {{0}}.8 mm pri brzini pomaka od {{5} },3 mm po obrtaju sa dubinom od 0,05 mm. Ovo će dovesti do hrapavosti između Ra 3,2 i 6,3 mikrometara (125 – 250 mikro inča).

● Nazubljena završna obrada

Ovo je također kontinuirani ili fonografski spiralni žljeb, ali se razlikuje od standardne završne obrade po tome što se žljeb obično generiše pomoću 90-deg alata koji stvara "V" geometriju sa nazubljenom pod uglom od 45 stepeni. Nazubljeni narezi mogu biti koncentrični ili spiralni (fonografski). Koncentrične nazubljenosti se insistiraju na završnoj obradi kada fluid koji se prenosi ima vrlo malu gustinu i može pronaći put curenja kroz šupljinu. Nazubljenost je određena brojem, koji je aritmetička prosječna visina hrapavosti (AARH). Ovo je aritmetički prosjek apsolutnih vrijednosti izmjerenih odstupanja visine profila uzetih unutar dužine uzorkovanja i mjerenih od grafičke središnje linije.

Glatke prirubnice su specificirane kada su specificirane metalne zaptivke, a nazubljena završna obrada je predviđena kada je predviđena nemetalna zaptivka.

Prikladne vrijednosti hrapavosti

Industrijski standardi diktiraju odgovarajuće vrijednosti hrapavosti, sljedeće je preuzeto iz standarda ASME B16.5:

● Na osnovu materijala konstrukcije

Prirubnice su obično kovane, osim u vrlo rijetkim slučajevima kada su izrađene od ploča. Kada se ploče koriste za izradu, one moraju biti zavarljive kvalitete. ASME B16.5 dozvoljava samo redukcione prirubnice i slijepe prirubnice koje se proizvode od ploče. Materijali za konstrukciju koji se obično koriste su sljedeći;

● Zasnovano na ocjeni tlak-temperatura

Prirubnice su takođe klasifikovane prema temperaturi pritiska u ASME B 16.5 kao dole;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Tabela temperature pritiska, u standardu ASME B 16.5, specificira radni manometarski pritisak bez udara kojem prirubnica može biti izložena na određenoj temperaturi. Prirubnice mogu izdržati različite pritiske na različitim temperaturama. Kako temperatura raste, nazivni pritisak prirubnice opada. Navedena klasa pritiska od 150#, 300#, itd. su osnovne vrednosti i prirubnice mogu izdržati veće pritiske na nižim temperaturama. ASME B 16.5 ukazuje na dozvoljene pritiske za različite materijale konstrukcije u odnosu na temperaturu. ASME B16.5 ne preporučuje upotrebu 150# prirubnica iznad 400 stepeni F (200 stepeni). Klasa tlaka ili ocjena za prirubnice će se dati u funtama. Za označavanje klase pritiska koriste se različiti nazivi. Na primjer: 150 Lb ili 150 Lbs ili 150# ili Class 150, svi su isti znaci.

● ZAKLJUČAK

Iz gore navedenih možete razabrati različite vrste prirubnica, karakteristike proizvodnje i performanse. Možete odabrati pravu čeličnu prirubnicu proizvedenu od različitih materijala kao što su nehrđajući čelik, niskolegirani čelik, ugljični čelik, dupleks čelik ili još mnogo toga.

Odabir prave prirubnice sa pravim materijalom i poznavanje elemenata sa kojima se suočava tokom primjene koja koristi metodu cjevovoda je od ključnog značaja. Nadamo se da će vam ovaj blog pomoći da prepoznate ključne stvari prije kupovine prirubnica.