چگونه واشرهای فلزی راه راه را برای اطمینان از مهر و موم قابل اعتماد نصب کنیم؟

یک مهر و موم قابل اعتماد با واشرهای آب بندی فلزی راه راه به چهار عامل بستگی دارد که به طور متوالی به درستی اجرا می شوند: پایان تأیید شده سطح فلنج، انتخاب واشر مناسب مطابق با شرایط سرویس، گشتاور پیچ کنترل شده اعمال شده در یک الگوی ستاره، و یک بازگشت تأیید شده پس از چرخه حرارتی اولیه. پرش یا میانبر کردن هر یک از این مراحل، دلیل اصلی نشت در اتصالات فلنجی است که از واشرهای فلزی موجدار استفاده می کنند - نه خود مواد واشر. هنگامی که روش نصب به درستی دنبال شود، واشرهای فلزی موجدار به طور معمول در فشارهای بیش از 2500 PSI و دمایی از سرویس برودتی (200- درجه سانتیگراد) تا محیطهای فرآیند با دمای بالا (800 درجه سانتیگراد)، بسته به مشخصات هسته فلزی و پوشش، به یکپارچگی آب بندی دست می یابند.

این راهنما هر متغیر نصبی را که قابلیت اطمینان مهر و موم را تعیین می‌کند، پوشش می‌دهد: الزامات آماده‌سازی فلنج، انتخاب مواد واشر و پوشش، محاسبه گشتاور، توالی سفت کردن پیچ و تأیید پس از نصب - با مقادیر داده‌های خاص برای هر پارامتر حیاتی.

چی واشر فلزی راه راه آیا و چرا تکنیک نصب مهم است

واشرهای فلزی راه راه - که در مشخصات صنعتی به آن واشرهای آب بندی فلزی راه راه نیز گفته می شود - از یک ورق فلزی نازک (معمولاً 0.2 تا 0.5 میلی متر ضخامت) تشکیل شده است که با یک سری موج های متحدالمرکز یا موازی فشرده شده روی سطح تشکیل شده است. این موج‌ها به‌عنوان چندین خطوط آب‌بندی مستقل عمل می‌کنند: وقتی بار پیچ اعمال می‌شود، هر رج موج‌دار کمی تغییر شکل می‌دهد و در سطح فلنج قرار می‌گیرد و به جای یک خط تماس واحد، یک سری از تماس‌های آب‌بندی با استرس بالا ایجاد می‌کند. این هندسه چند تماسی همان چیزی است که به واشرهای فلزی موجدار عملکرد آب بندی بهتری نسبت به واشرهای فلزی تخت در بارهای پیچی معادل می دهد.

پروفیل موجدار نیز این واشرها را نسبت به واشرهای نرم حساستر به خطاهای نصب می کند. یک زخم مارپیچی نرم یا واشر فیبر فشرده از طریق فشرده سازی حجیم با بی نظمی های جزئی فلنج مطابقت دارد. یک واشر فلزی موجدار نیاز دارد که سطح فلنج قبل از نصب مطابق با مشخصات باشد - واشر نمی تواند عیوب سطح قابل توجه یا ناهماهنگی را جبران کند. به همین دلیل است که درک دقیق الزامات نصب برای کاربردهای واشر فلزی راه راه اختیاری نیست.

واشرهای موجدار سفارشی برای هندسه های فلنج غیراستاندارد از اصول نصب یکسانی پیروی می کنند، اما قبل از شروع هر مونتاژی نیاز به تأیید بیشتری از انطباق ابعادی واشر با فلنج دارند.

آماده سازی سطح فلنج: حیاتی ترین مرحله پیش از نصب

بیشتر خرابی‌های واشر فلزی موجدار ناشی از آماده‌سازی ناکافی فلنج است تا هر دلیل دیگری. صفحه فلنج باید قبل از قرار دادن واشر الزامات سطح، صافی و تمیزی را برآورده کند - این موارد پس از مونتاژ قابل اصلاح نیستند.

الزامات تکمیل سطح

واشرهای فلزی راه راه نیاز به یک سطح کنترل شده روی سطح فلنج جفتی دارند. محدوده بهینه برای اکثر کاربردهای واشر فلزی راه راه است Ra 3.2-6.3 میکرومتر (125-250 میکرواینچ) - روکش کمی زبرتر از آنچه برای واشرهای نرم لازم است. این زبری کنترل شده نقاط لنگر مکانیکی میکروسکوپی را برای پوشش واشر (معمولاً گرافیت، PTFE یا آبکاری فلز نرم) فراهم می کند تا در طول نشستن به آن بچسبد. پرداختی که بیش از حد صاف است (زیر 1.6 میکرومتر Ra) توانایی پوشش برای پر کردن بی‌نظمی‌های سطح میکرو را کاهش می‌دهد. پرداختی که بیش از حد زبر است (بالاتر از 12.5 میکرومتر Ra) مسیرهای نشتی را در امتداد خطوط تماس راه راه ایجاد می کند.

پرداخت سطح را با یک پروفیلومتر تماسی در حداقل چهار نقطه روی سطح آب بندی (موقعیت های ساعت 12، 3، 6 و 9) اندازه گیری کنید. همه مقادیر را ثبت کنید - اگر هر اندازه گیری خارج از محدوده قابل قبول باشد، قبل از ادامه، صفحه فلنج نیاز به ماشینکاری مجدد یا تعویض دارد.

صافی و موازی بودن فلنج

وجه های فلنج جفت شونده باید صاف و موازی با تلورانس های محکم باشند. حداکثر انحراف صافی مجاز برای سرویس واشر فلزی موجدار معمولاً است 0.1 میلی متر در عرض کامل آب بندی - محکم‌تر از 0.25 میلی‌متر که معمولاً برای واشرهای زخم مارپیچی مجاز است. صافی را با استفاده از گیج های دقیق لبه مستقیم و حسگر یا نشانگر شماره گیری که روی صفحه آب بندی قرار گرفته است، بررسی کنید. موازی بین دو فلنج جفت شونده باید در 0.05 میلی متر در موقعیت های پیچ در مقابل قبل از پیچ و مهره اندازه گیری شود.

تمیز کردن و حذف آلودگی

تمام آثار مواد واشر قبلی، محصولات خوردگی، رسوب، و محیط های فرآیندی را از هر دو صفحه فلنج پاک کنید. از یک برس سیمی، ابزار رو به فلنج یا سوهان مکانیکی استفاده کنید – هرگز از آسیاب زاویه ای که بی نظمی های سطحی ایجاد می کند. پس از تمیز کردن مکانیکی، هر دو صورت را با یک پارچه بدون پرز که با یک حلال مناسب مرطوب شده است (استون برای فلنج های فولادی، ایزوپروپیل الکل برای آلومینیوم) پاک کنید. قبل از قرار دادن واشر، اجازه دهید کاملا خشک شود. هر گونه آلودگی باقیمانده بین واشر و صفحه فلنج، مسیر نشتی ایجاد می کند که هیچ بار پیچ نمی تواند بر آن غلبه کند.

انتخاب مواد واشر و پوشش برای شرایط سرویس

فلز پایه یک واشر فلزی موجدار و پوشش سطح آن باید هر دو با سیال فرآیند، دما و فشار سازگار باشند. استفاده از ترکیب نادرست منجر به ایجاد مسیرهای نشت ناشی از خوردگی پس از نصب موفقیت آمیز اولیه - اغلب چندین ماه پس از سرویس می شود.

برای واشرهای موجدار سفارشی مشخص شده برای شرایط خدمات غیراستاندارد، همیشه قبل از تهیه، تأیید سازگاری مواد را از سازنده واشر دریافت کنید - به ویژه برای سیالات هالوژنه، اسیدهای قوی یا خدمات هیدروژنی بالاتر از 300 درجه سانتیگراد که در آن فعل و انفعالات مواد غیر شهودی است.

مراحل نصب گام به گام واشرهای فلزی راه راه

این دنباله را بدون انحراف دنبال کنید. هر مرحله بستگی به این دارد که مرحله قبلی به درستی تکمیل شود.

1. قبل از نصب، ابعاد واشر را بررسی کنید. قطر داخلی، قطر خارجی و ضخامت واشر را با کولیس اندازه گیری کنید. با نقشه مشخصات فلنج مقایسه کنید. حتی یک خطای شناسه 0.5 میلی متری روی یک واشر می تواند باعث شود که واشر از سوراخ لوله خارج شود و باعث ایجاد محدودیت جریان و فرسایش ناشی از تلاطم لبه واشر شود. برای واشرهای موجدار سفارشی، تأیید ابعاد اجباری است - فرض نکنید که واشر تحویلی بدون اندازه گیری با نقشه مطابقت دارد.
2. واشر را از نظر عیوب سطحی بررسی کنید. تحت نور خوب، هر دو وجه واشر فلزی موجدار را از نظر خراش شعاعی در سرتاسر موج‌ها، فرورفتگی‌ها یا فضای خالی پوشش بررسی کنید. یک خراش که از دو یا چند برجستگی موجدار عبور می کند یک مسیر نشتی مستقیم از سوراخ به جو ایجاد می کند. رد کردن و جایگزینی هر واشر با عیوب سطح شعاعی - هزینه واشر در مقایسه با هزینه اتصال شکست خورده ناچیز است.
3. در صورت مشخص شدن از روغن واشر یا ترکیب نشیمن استفاده کنید. برخی از کاربردهای واشر فلزی راه راه نیاز به پوشش نازکی از ترکیب ضد گیر یا نشیمنگاه واشر روی صفحه فلنج (نه روی واشر) دارند. این امر نیروی اصطکاک مورد نیاز در هنگام نشستن را کاهش می دهد و یکنواختی تماس اولیه را بهبود می بخشد. بدون تایید سازنده روی واشرهای دارای روکش گرافیتی روان کننده نزنید - روان کننده می تواند چسبندگی پوشش گرافیت را به خطر بیندازد.
4. واشر را دقیقاً روی سطح فلنج پایینی قرار دهید. از سوراخ های پیچ به عنوان راهنما استفاده کنید - واشر باید به گونه ای در مرکز قرار گیرد که سوراخ های پیچ به طور متحدالمرکز با الگوی سوراخ پیچ واشر هماهنگ شوند و قطر داخلی با سوراخ لوله متحدالمرکز باشد. در صورت وجود از پین های تراز در دو سوراخ پیچ استفاده کنید. یک واشر خارج از مرکز، تنش نشیمنگاهی ناهمواری را در سراسر الگوی راه راه قرار می دهد و ناحیه ای با تنش بالاتر ایجاد می کند که موجدگی ها را در یک طرف بیش از حد فشرده می کند در حالی که طرف مقابل را خالی می گذارد.
5. فلنج بالایی را با احتیاط پایین بیاورید بدون اینکه واشر را جابجا کنید. فلنج فوقانی را بدون انداختن آن روی گل میخ ها یا پیچ های تراز هدایت کنید - ضربه به واشر می تواند باعث فرورفتگی موج ها و ایجاد مسیرهای نشتی قبل از شروع گشتاور شود. در حالی که صفحه فلنج موازی و واشر در مرکز قرار دارد، تمام مهره ها را با دست محکم کنید تا مجموعه در موقعیت خود قرار گیرد.
6. روان کننده پیچ و مهره را روی رزوه ها و یاتاقان ها اعمال کنید. رزوه های پیچ و مهره و سطح زیرین یاتاقان مهره را با روان کننده مشخص شده روغن کاری کنید - معمولاً یک ترکیب ضد گیر مولیو دی سولفید یا نیکل. روان کننده پیچ اختیاری نیست : بدون آن، بخش قابل توجهی از گشتاور اعمال شده توسط اصطکاک رزوه به جای ایجاد بار پیچ مصرف می شود و در نتیجه اتصالات تحت تنش نشت می کنند. ضریب مهره (ضریب K) مورد استفاده در محاسبات گشتاور، روان کننده مشخص شده را فرض می کند - تغییر روانکار بدون محاسبه مجدد گشتاور هدف، بار پیچ و مهره نادرستی ایجاد می کند.
7. پیچ و مهره ها را به صورت ستاره ای در چند پاس سفت کنید. هرگز پیچ و مهره ها را به صورت دایره ای سفت نکنید - این امر باعث ایجاد ناهمواری واشر و تنش خمشی روی فلنج می شود. از یک الگوی ستاره (متقاطع) استفاده کنید، از طریق سه پاس گشتاور پیشروی کنید: اولین پاس در 30 درصد گشتاور هدف ، پاس دوم در 70 درصد گشتاور هدف ، پاس سوم در 100% گشتاور هدف . برای فلنج هایی با 8 پیچ یا بیشتر، یک پاس تأیید چهارم در جهت چرخش اضافه کنید تا مطمئن شوید که همه پیچ ها بدون شل شدن به گشتاور هدف رسیده اند.
8. پس از چرخه حرارتی اولیه، retorque را انجام دهید. پس از اولین چرخه گرم کردن و خنک کردن در شرایط عملیاتی، همه پیچ ها را به مقدار هدف اصلی بازگردانید. واشرهای فلزی راه راه با خزش مواد پوششی تحت بار پایدار تحت تنش قرار می گیرند و این آرامش با اولین چرخه حرارتی تسریع می شود. یک پاس برگشتی واحد بار پیچ از دست رفته را بازیابی می کند و یکپارچگی آب بندی طولانی مدت را ایجاد می کند.

محاسبه گشتاور پیچ: درست کردن اعداد

گشتاور صحیح پیچ دقیق ترین نیاز از نظر عددی در نصب واشر فلزی موجدار است. گشتاور هدف باید بار پیچ و مهره کافی ایجاد کند تا موج‌های واشر را به طور کامل قرار دهد و تنش نشستن کافی را تحت فشار کاری حفظ کند - اما نباید از ظرفیت ساختاری فلنج یا حد له شدن واشر تجاوز کند.

نمودار یک نکته عملی مهم را نشان می دهد: پیچ‌های روغن‌کاری شده به 30 تا 35 درصد گشتاور کمتری نسبت به پیچ‌های خشک برای تولید همان بار پیچ نیاز دارند. . اعمال مقدار گشتاور خشک پیچ و مهره به پیچ و مهره های روغن کاری شده، واشر و فلنج ها را اضافه بار می کند. همیشه از مقدار گشتاور محاسبه شده برای روان کننده خاص استفاده شده استفاده کنید و هرگز انواع روانکار را بدون محاسبه مجدد جایگزین نکنید.

فرمول گشتاور کلی برای اتصالات فلنج واشر فلزی موجدار به شرح زیر است:

T = K × F × d

جایی که T = گشتاور هدف (Nm)، K = ضریب مهره (0.12-0.15 برای روغن کاری شده با مول؛ 0.18-0.22 برای خشک)، F = بار پیچ مورد نیاز (N) محاسبه شده از الزامات تنش نشیمنگاه واشر، و d = قطر اسمی پیچ (m). برای کلاس‌های فلنج استاندارد، بار پیچ مورد نیاز F از محاسبات ASME PCC-1 یا EN 1591 با استفاده از حداقل تنش نشستن (ضریب m) واشر و داده‌های فشار عملیاتی استخراج می‌شود.

خطاهای رایج نصب و عواقب آنها

درک متداول ترین خطاهای نصب و پیامدهای مستقیم آنها به تیم های بازرسی اجازه می دهد تا قبل از تحت فشار قرار گرفتن اتصال، مشکلات را شناسایی و اصلاح کنند.

تایید پس از نصب و تست نشت

تکمیل مراحل نصب به درستی نیاز به تأیید پس از نصب را برطرف نمی کند. یک بررسی سیستماتیک پس از نصب، خطاها را قبل از قرار گرفتن اتصال در شرایط عملیاتی کامل که در آن خرابی پرهزینه و بالقوه خطرناک است، تشخیص می دهد.

• بررسی بصری گشتاور پیچ: پس از تکمیل گشتاور نهایی، هر پیچ و مهره را با یک نشانگر رنگ یا نوار گشتاور علامت گذاری کنید. هر پیچ و مهره ای که در حین بازرسی سرویس بچرخد - که با ناهماهنگی نوار مشخص می شود - کشش را از دست داده است و نیاز به برگشت دارد.
• تست فشار هیدرواستاتیک: برای نصب‌های جدید در لوله‌کشی فرآیند، آزمایش هیدرواستاتیک را با 1.5 برابر حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) در هر ASME B31.3 یا کد مربوطه انجام دهید. حداقل 30 دقیقه نگه دارید و تمام اتصالات فلنج را به صورت بصری برای هر گونه نشانه ای از رطوبت یا گریه بررسی کنید. واشرهای فلزی راه راه در هنگام نصب صحیح باید نشت صفر را در فشار آزمایش نشان دهند.
• تست پنوماتیک برای سرویس گاز: در مواردی که آزمایش هیدرواستاتیک عملی نیست (خطوط ابزار، سیستم های گاز)، آزمایش پنوماتیک در فشار تست پایین تر (معمولاً 1.1 برابر MAWP) با استفاده از نیتروژن فشرده استاندارد است. محلول آب صابون یا مایع تشخیص نشتی اختصاصی را روی محیط واشر بمالید و حباب را در مدت حداقل 10 دقیقه نگه دارید.
• بازرسی برگشتی در اولین تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده: مقادیر بازگشتی اعمال شده پس از اولین سیکل حرارتی را مستند کنید. هر پیچ و مهره ای که برای بازگشت به مقدار هدف نیاز به گشتاور بیش از 10٪ داشته باشد، نشان دهنده کاهش تنش مداوم است که باید در بازه نگهداری بعدی نظارت شود.

سوالات متداول در مورد نصب واشر فلزی راه راه

Q1: آیا می توان از واشر فلزی راه راه پس از باز شدن اتصال فلنجی برای تعمیر و نگهداری مجدد استفاده کرد؟

خیر. واشرهای فلزی راه راه پس از قرار گرفتن در زیر بار پیچ هرگز نباید دوباره مورد استفاده قرار گیرند. در طول سفت شدن اولیه، برجستگی‌های موجدار تحت تغییر شکل پلاستیکی کنترل‌شده قرار می‌گیرند، زیرا در سطوح فلنج قرار می‌گیرند و مواد پوشش دوباره به بی‌نظمی‌های سطح میکرو توزیع می‌شوند. این تغییر شکل دائمی است - هنگامی که اتصال جدا می شود، راه راه ها در یک حالت فشرده قرار می گیرند که نمی توان آن را به مشخصات اولیه خود بازگرداند. نصب مجدد واشر مستعمل باعث ایجاد تماس ناکافی با صندلی می شود و فشار اولیه تقریباً به یقین منجر به نشتی می شود. همیشه هنگام باز کردن اتصالات فلنجی، بدون توجه به مدت کوتاهی که اتصال در حال کار بوده، یک واشر جدید نصب کنید.

Q2: تفاوت بین یک واشر فلزی راه راه و یک واشر مارپیچ زخمی چیست و چه زمانی باید از هر کدام استفاده کرد؟

واشر فلزی راه راه یک ورق فلزی مهر و موم شده با راه راه شکل است - نازک، سبک و نیازمند شرایط دقیق سطح فلنج برای آب بندی مطمئن. یک واشر زخم مارپیچی شامل یک نوار فلزی و مواد پرکننده نرم است که به صورت مارپیچی به هم پیچیده شده‌اند و رفتار نشستن نرم‌تر و منطبق‌تری را ارائه می‌دهند. واشرهای فلزی راه راه زمانی ترجیح داده می شوند که شرایط سطح فلنج را بتوان کنترل و حفظ کرد، وزن و ضخامت آن حیاتی است (کاربردهای مبدل حرارتی)، یا دمای بسیار بالا مانع از مواد پرکننده نرم می شود. واشرهای مارپیچی زمانی ترجیح داده می شوند که سطوح فلنج ممکن است ناهنجاری های جزئی داشته باشند، هنگامی که سهولت نصب بدون کنترل دقیق گشتاور مهم است، یا برای خدمات شهری با فشار پایین تر که رفتار بخشنده تر آنها خطر نصب را کاهش می دهد.

Q3: چگونه می توانم یک واشر موجدار سفارشی برای فلنج غیر استاندارد مشخص کنم؟

یک نقشه با ابعاد یا فایل CAD به سازنده واشر ارائه دهید که نشان می دهد: قطر داخلی، قطر خارجی، قطر دایره سوراخ پیچ، تعداد و قطر سوراخ های پیچ و ضخامت آب بندی. علاوه بر این، شرایط سرویس را مشخص کنید - نوع سیال، دمای عملیاتی، فشار کاری، و هر گونه تغییر دما یا فشار چرخه ای. مواد فلنج را برای تأیید سازگاری اضافه کنید. برای واشرهای موجدار سفارشی در خدمات حیاتی (فشار بالا، سیال سمی، سرویس هیدروژن)، همچنین کلاس فشار مورد نیاز و کد طراحی قابل اجرا (ASME، EN، یا موارد دیگر) را مشخص کنید تا سازنده بتواند تأیید کند که طرح دارای حاشیه ایمنی لازم است.

Q4: برای یک واشر فلزی موجدار که در سرویس بخار در دمای 350 درجه سانتیگراد استفاده می شود، چه پوشش سطحی باید انتخاب شود؟

پوشش گرافیتی استاندارد و مناسب ترین انتخاب برای سرویس بخار در دمای 350 درجه سانتی گراد است. گرافیت روانکاری بسیار خوبی را در حین نشستن ارائه می دهد (گشتاور مورد نیاز برای رسیدن به تماس کامل راه راه را کاهش می دهد)، خواص خود را از طریق چرخه های حرارتی مکرر حفظ می کند و از نظر شیمیایی با بخار در سراسر محدوده دمایی کامل مربوطه سازگار است. پوشش PTFE در دمای بالاتر از 260 درجه سانتیگراد توصیه نمی شود زیرا شروع به تخریب و انتشار محصولات تجزیه مضر بالاتر از این دما می کند. برای واشرهای موجدار فلزی پایه فولاد ضد زنگ در سرویس بخار، یک واشر ضد زنگ 316L با روکش گرافیتی نشان دهنده مشخصات استاندارد در دمای 350 درجه سانتیگراد است و قابلیت اطمینان طولانی مدت عالی را ارائه می دهد.

Q5: چگونه باید واشر فلزی راه راه قبل از نصب ذخیره شود؟

واشرهای درزگیر فلزی راه راه را در بسته بندی اصلی خود در محیطی خشک و با دمای کنترل شده به دور از نور مستقیم خورشید، روغن ها و بخارات شیمیایی نگهداری کنید. واشرها باید به صورت افقی یا عمودی با تکیه گاه روی تمام صورت خود ذخیره شوند - هرگز روی لبه خود قرار نگیرند، که می تواند به طور دائمی فلز نازک را منحرف کند و نمای راه راه را به خطر بیندازد. واشرهای پوشش داده شده با گرافیت به خصوص به آلودگی حساس هستند: حتی روغن های اثر انگشت روی سطح واشر می توانند چسبندگی پوشش را به سطح فلنج کاهش دهند. پس از خارج کردن از بسته بندی، واشرها را همیشه با دستکش نخی تمیز نگهداری کنید. هیچ ماندگاری مشخصی برای واشرهای فلزی بدون پوشش مناسب ذخیره شده وجود ندارد، اما واشرهای با روکش گرافیتی و PTFE باید طی 3 تا 5 سال پس از تولید استفاده شوند تا از یکپارچگی پوشش اطمینان حاصل شود.

Q6: اگر یک اتصال واشر فلزی موجدار پس از فشار اولیه نشتی جزئی نشان دهد، روش صحیح چیست؟

ابتدا، قبل از انجام هرگونه اقدام اصلاحی، فشار سیستم را تا سطح کار ایمن کاهش دهید - هرگز سعی نکنید پیچ‌ها را روی یک اتصال تحت فشار در سرویس واشر فلزی موجدار سفت کنید، زیرا ممکن است واشر در حد لهیدگی یا نزدیک به آن باشد و گشتاور اضافی تحت فشار می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار ناگهانی شود. پس از کاهش فشار، یک پاس تأیید گشتاور در الگوی ستاره انجام دهید تا مطمئن شوید که همه پیچ‌ها در مقدار هدف مشخص شده هستند. اگر پیچی در زیر هدف یافت شد، آن را به گشتاور هدف برسانید و برای تأیید نشت فشار دهید. اگر همه پیچ‌ها در هدف قرار داشتند و نشتی ادامه داشت، اتصال باید به طور کامل جدا شود - سطوح فلنج را از نظر آسیب بررسی کنید، واشر را با یک واحد جدید جایگزین کنید، و بررسی کنید که سطح فلنج و صافی آن قبل از مونتاژ مجدد مطابق با مشخصات است.