Шпилька с двусторонней резьбой - полное руководство по крепежу труб

Шпилька, гайки, крепежные болты и шайбы также называются болтовым материалом или крепежом. Болтовое соединение - это термин, который используется для затягивания / создания фланцевых соединений. Затяжка фланца обеспечивает герметичное соединение между прокладкой и фланцами.

Фланцы ASME имеют как минимум четыре отверстия под болты, а для фланцев большего диаметра количество отверстий под болты всегда кратно четырем. Выбор количества отверстий под болты зависит от следующих факторов:

• Размер фланца
• Рабочее давление
• Рабочая температура
• Материал фланца

Различные виды крепежа, используемые в трубопроводе

Шпилька

Шпилька имеет резьбу на всю длину или на обоих концах. Как показано на изображении. Она состоит из трех компонентов, если не используются шайбы (две гайки и шпильки). Если используется шайба, то становится пять. Иногда дополнительные гайки используются для гидравлического натяжения со шпилькой большего размера.

Длина шпильки должна быть достаточной, чтобы покрыть всю гайку плюс 1,5-3 резьбы. Следует избегать длинных шпилек, так как это увеличивает вероятность коррозии и других повреждений открытых резьб, что затруднит последующее удаление. ASME B16.5 дает требуемый размер шипа. Длина шпильки зависит от типа прокладки и максимальных требований к резьбе.

Крепёжный винт

Винты имеют резьбу на одном конце и шестигранную головку на другом конце. Смотрите изображение ниже. При этом используются болты для труб с фланцами более низкой прочности, такими как GRE / GRP, бронза. Обычно шайбы используются с болтом для предотвращения чрезмерной нагрузки на фланец.

Гайки

Обычно шестигранные гайки тяжелой серии используются со шпильками. Ненагруженная поверхность гайки скошена, в то время как нагрузочная поверхность отделана шайбой или может быть скошена.

Шайбы

Шайба - это тонкая пластина с отверстием в центре. Шайбы распределяют нагрузку по поверхности фланца; это предотвращает повреждение фланца. По этой причине для неметаллического фланца требуются шайбы. Используются разные типы шайб, такие как плоские, разделительные и конические пружины. Плоские и разделенные шайбы показаны на рисунке.

Конические шайбы - это специальные шайбы. Также известный как тарельчатые пружины. Они надежно удерживает болтовые соединения в местах, где присутствуют вибрация, дифференциальное тепловое расширение и ползучесть болтов. Эти условия могут изменить нагрузку на шпильку, что может привести к ослаблению соединения. Конические шайбы обеспечивают эффект пружины и предотвращают ослабление шпильки. Эта шайба обеспечивает высокие пружинные нагрузки при небольших отклонениях.

Стандарты шпилек

Различные стандарты ASME используются для болтов и гаек для изготовления болтовых материалов. Список таких стандартов приведен ниже.

• Диаметр и длина шпильки и болта описаны в ASME B16.5 и B16.47;
• ASME B1.1 Унифицированные резьбовые винты с резьбой (Ряды с сердечниками и тонкой резьбой - обычно серия с сердечниками используется для шпилек, используемых в трубопроводах);
• ASME B18.2.1 для квадратных и шестигранных болтов и винтов;
• ASME B18.2.2 квадратные и шестигранные гайки;
• ASME B18.21.1 замковая шайбы;
• ASME B18.22.1 плоские шайбы.

Марки материалов шпилек

Болтовые материалы можно разделить на три группы:

• Высокая прочность
• Средняя прочность
• Низкая прочность

Шпилька

Список материалов ASTM, используемый для изготовления шпилек, приведен в ASME B16.5, который является стандартом для фланцев.

• Для работы в условиях высоких температур и давлений используются ASTM A193 Gr B7, B7M, B5, B8.
• Для низкотемпературных услуг используются ASTM A320 Gr L7, L7A, L7B.
• ASTM A354 Gr BC, BD - марки материала для закаленных и отпущенных шпилек и болтов из легированной стали.
• Для специального применения используются ASTM A540 Gr B21 до B24.
• Из этих марок наиболее популярными являются материалы ASTM A193 Gr B7 и B7M.

Гайки

Гайки могут быть изготовлены из того же материала, что и шпильки, или могут быть из совместимых марок ASTM A194.

• Стандарт ASTM A194 перечисляет совместимые марки материалов для гаек, которые используются с шпилькой и болтом.
• Наиболее широко используемые марки материалов - ASTM A194 Gr 2,2H, 2HM, 8,8M.

Шайба

Используемые марки материалов для изготовления шайб 

• ASTM F436, ASTM F844, ASTM F959
• Если не указано, шайба может быть изготовлена из любого совместимого материала

Покрытие шпилек и гаек

Иногда компоненты болтов покрывают различными материалами покрытия, чтобы улучшить его коррозионную стойкость. Это уменьшает стоимость обслуживания. Стандартные покрытия:

• Хромирование
• Цинкование
• Ксилан
• Фторопласт
• Цинк

Эти покрытия можно увидеть на картинках

Производственный контроль шпилек

Во время визуального осмотра необходимо проверить наличие любых дефектов поверхности и общего качества продукта. Проверить на наличие повреждений резьбы и плохой фаски головки гаек и концов шпильки.

Во время проверки размеров болтов должно быть подтверждено следующее:

• Шаг резьбы
• Диаметр шпильки и болта
• Длина
• Размер головки болта и гаек

Требования к маркировке

Маркировка шпилек

Стандарт на материал ASTM A193 и A320 определяют требования к маркировке для шпильки и болта. Маркировка должна выполняться на концах шпильки или на головке болта. Только из-за ограниченного пространства на шпильке и болте указаны маркировка производителя и класс / класс материала.

Стандарт ASTM дает перечень маркировочных знаков для различных марок материалов. На изображении ниже ASTM A193 Gr B7M, только помеченный как B7 на одном конце и опознавательный знак производителя на других концах. В случае болта с шестигранной головкой оба символа отмечены на головке болта.

Маркировка гаек

Стандарт материала ASTM A194 и A563 устанавливает требования к маркировке для гаек. Маркировка должна быть сделана на несущей поверхности гайки. Отмечаются только идентификационный знак производителя и марка / класс материала. Вместо полного описания материала используется символ материала, как показано выше. Список символов приведен в стандарте ASTM.

Что такое затяжка болтами с температурным расширением?

Снятие фланцевых болтов на линии под напряжением и оборудовании, которое означает, что во время работы установки, называется затяжкой болтами с температурным расширением. Могут быть причины для затяжки болтами с температурным расширением:

• для замены ржавых или поврежденных болтов;
• для улучшения спецификации материала / сортов болтов;
• минимизировать время, затрачиваемое на освобождение болтов при остановке установки.

Затяжка болтами с температурным расширением опасна, и при их выполнении необходимо соблюдать крайнюю осторожность.