Арматура по способу присоединения бывает

Разновидности арматуры по присоединению к трубопроводу

Трубопроводная арматура фланцевая, муфтовая, цапковая, штуцерная, под приварку

Трубопроводную арматуру классифицируют по разным признакам ─ видам, типам, разновидностям*. Один из весомых поводов для классификации ─ способ присоединения арматуры к трубопроводу, емкости или оборудованию.

Если в основу классификации положить конструктивное исполнение частей, отвечающих за присоединение, то множество технических устройств, объединенных термином «трубопроводная арматура», распадется на два больших подмножества с говорящими названиями ─ арматура трубопроводная фланцевая и бесфланцевая арматура. Прочность и герметичность присоединения первой обеспечивает наличие фланцев; присоединение второй осуществляется без их помощи. В состав «отряда» бесфланцевой арматуры входят муфтовая, цапковая, штуцерная арматура, арматура под приварку и некоторые другие.

При делении трубопроводной арматуры по способу присоединения можно исходить и из другого признака: какое ─ разъемное или неразъемное ─ соединение образуется. В этом случае почти в одиночестве (есть еще присоединение пайкой) оказывается образующая неразъемные соединения арматура под приварку. Все остальные соединения─ разъемные. Значительная часть из них ─ муфтовые, штуцерные, цапковые ─ являются резьбовыми.

Фланцевое соединение арматуры

Соединения с применением фланцев широко применяются в различных направлениях технологий. Повсеместное распространение получило фланцевое соединение трубопроводов и арматуры.

Слово «фланец» пришло в русский язык из немецкого языка вместе с самим фланцем, а не было присвоено на основании каких-то аналогий. В немецком существительное Flansch обозначает ровно то же самое, что и производное от него русское слово «фланец», ─ плоскую металлическую пластину на конце трубы с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек с гайками). Привычнее, когда эта пластина круглая, но одним диском форма фланцев не ограничивается. Используются, например, квадратные и треугольные фланцы. Но круглые изготовить легче, поэтому применение прямоугольных или треугольных фланцев можно оправдать действительно весомыми причинами.

Материал, типы и особенности конструкции фланцев определяются условным диаметром, давлением рабочей среды и целым рядом других факторов.

Для изготовления фланцев трубопроводной арматуры используют серый и ковкий чугун, разные сорта стали.

Фланцы из ковкого чугуна рассчитаны на более высокое давление и широкий диапазон температур, чем фланцы, сделанные из серого чугуна. Еще более стойкими к воздействию этих факторов являются литые стальные фланцы. Стальные приварные, столь же легко перенося высокие температуры, уступают литым фланцам в максимально допустимом давлении.

Особенностями конструкции фланцев может быть наличие выступов, фасок, шипов, кольцевых выборок и т. д.

Распространенность фланцевых соединений трубопроводной арматуры обусловлена множеством присущих им достоинств. Самое очевидное из них ─ возможность многократного монтажа и демонтажа. Соблазн добавить к существительному «монтаж» прилагательное «легкий» несколько убавляется, если вспомнить о том, сколько болтов потребуется открутить и закрутить при разборке и стыковке фланцев больших диаметров (фланцевые соединения обычно используют при диаметре труб от 50 мм). Хотя и в этом случае трудоемкость монтажных работ не выйдет за пределы разумного.

Фланцевые соединения отличаются прочностью и надежностью, что позволяет использовать их для комплектации трубопроводных систем, работающих под высоким давлением. При соблюдении ряда условий фланцевые соединения обеспечивают очень хорошую герметичность. Для этого стыкуемые фланцы должны иметь аналогичные, не выходящие за рамки допустимой погрешности, присоединительные размеры. Еще одно из условий ─ обязательная периодическая подтяжка стыков, позволяющая поддерживать на должном уровне «хватку» болтовых соединений. Это особенно важно при постоянном воздействии на них механических вибраций или наличии существенных колебаний температуры и влажности окружающей среды. И чем больше диаметр трубопровода, тем это актуальнее, ведь по мере его увеличения усилие на фланцы возрастает. Герметичность фланцевых соединений во многом зависит от уплотнительной способности устанавливаемых между фланцами прокладок.

Нельзя сбрасывать со счетов деформации. Причем фланцы, выполненные из разных материалов, подвержены им в неодинаковой степени, поэтому материал, из которого он сделан, является важнейшим параметром фланца. Так, пластичные стальные фланцы деформируются легче, чем выполненные из более хрупкого, но при этом гораздо лучше держащего форму чугуна.

Недостатки фланцевой арматуры являются продолжением ее достоинств. Высокая прочность оборачивается значительными габаритными размерами и массой, которые, в свою очередь, означают повышенный расход металла (при изготовлении фланцев крупных размеров приходится использовать толстый металлический лист или круглые профили большого диаметра) и трудоемкость производства.

Арматура под приварку

К приварке арматуры прибегают, когда надежность и герметичность других видов соединений признается неудовлетворительной. Особенно востребована сварка при устройстве трубопроводных систем, в которых рабочей средой являются токсичные, ядовитые или радиоактивные жидкости и газы. В этом случае сварочное соединение, при правильном исполнении обеспечивающее 100-процентнуюгерметичность, может оказаться оптимальным, а зачастую и единственно приемлемым решением. Важно только, чтобы такой участок системы не нуждался в частом демонтаже оборудования, выполнение которого всякий раз будет приводить к полному разрушению сварных соединений.

Благодаря сварке, объединяющей фрагменты трубопроводной системы в единое целое, удается обеспечить гармонию, или, говоря техническим языком, структурное соответствие между всеми ее элементами ─ трубами и трубопроводной арматурой. Главное, чтобы из-за различий механических свойств сварного соединения и других составляющих трубопроводной системы оно не стало ее слабым звеном.

Присоединительные концы арматуры подготавливают под приварку, выравнивая и зашлифовывая поверхность свариваемых фрагментов, снимая требуемые фаски.

Сварные соединения могут быть выполнены в раструб и встык. В первом случае сварочный шов располагается на внешней стороне трубы. Такой вариант обычно используется для стальной арматуры сравнительно небольшого диаметра, монтируемой в трубопроводах, работающих при высоком давлении и температуре рабочей среды.

Во втором случае соединение может дополняться подкладным кольцом, исключающим перекос соединяемых деталей. Именно такие, отличающиеся надежностью и абсолютной герметичностью соединения используются при монтаже трубопроводных систем опасных производственных объектов, например, энергоблоков атомных электростанций.

Важными достоинствами сварных соединений, особенно по сравнению с фланцевыми, являются минимальный вес, компактность и экономия пространства.

Арматура муфтовая

Одним из наиболее распространенных в технике является муфтовое соединение арматуры.

Его применяют для различных типов арматуры малого и среднего диаметра, работающих при низких и средних давлениях, корпус которых изготовлен из чугуна или сплавов цветных металлов. Если давление высокое, то предпочтительнее использовать цапковую арматуру.

В присоединительных патрубках муфтовой арматуры резьба находится с внутренней стороны. Как правило, это трубная резьба ─ дюймовая резьба с мелким шагом. Ее формируют различными способами ─ накаткой, нарезкой, штамповкой. Важно, что при мелком шаге резьбы высота зубьев не зависит от диаметра трубопровода.

Снаружи присоединительные концы оформляют в виде шестигранника, чтобы было удобно пользоваться ключом.

Слово «муфта» пришло в русский язык из немецкого, а, возможно, из голландского языка, где mouw означает рукав. Муфта, как и клапан, — пример того, как портняжное дело и производство трубопроводной арматуры используют каждый в своей специальной терминологии одинаковые по звучанию, но несущие разную смысловую нагрузку слова. В технике муфтой называют не рукав, а короткую металлическую трубку, обеспечивающую соединения цилиндрических частей машин.

Мелкая резьба муфтового соединения плюс использование специальных вязких смазок, льняных прядей или фторопластового уплотнительного материала (ленты ФУМ) гарантируют его высокую герметичность. Муфтовое соединение не требует использования дополнительных крепежных деталей (например, болтов или шпилек, как во фланцевом соединении). Но нельзя не учитывать, что наворачивание муфты на резьбу с уплотнением требует немалых усилий, тем больших, чем больше диаметр трубопровода.

Штуцерная арматура

Немецкое происхождение термина «штуцер» от глагола stutzen (подрезать, нарезать) выдает даже его звучание. Так из-за наличия нарезного ствола именовали использовавшиеся для вооружения армий вплоть до XIX столетия мушкеты. В современной технике это существительное применяется для определения короткого отрезка трубы (другими словами ─ втулки) с резьбой на обоих концах, служащего для присоединения труб и трубопроводной арматуры к агрегатам, установкам и резервуарам. В штуцерном соединении присоединительный конец арматуры с наружной резьбой посредством накидной гайки подтягивается к трубопроводу. Его используют для арматуры малого и сверхмалого (с номинальным диаметром до 5,0 мм) диаметров. Как правило, это лабораторная или иная специальная арматура. Например, редукторы, устанавливаемые на баллонах со сжатым газом. С помощью штуцерного соединения в трубопроводные сети «вживляются» различные контрольно-измерительные приборы (КИП), монтируются испарители, термостаты, многие виды оборудования, входящие в состав технологических линий химического производства.

Цапковая арматура

Термин «цапковое соединение» вошел в широкий обиход в конце XIX столетия. Его главные атрибуты для трубопроводной арматуры ─ присоединительные патрубки с наружной резьбой и наличия буртика. Конец трубопровода с буртиком накидной гайкой прижимается к торцу патрубка арматуры.

Цапковое соединение используется для арматуры высокого давления небольших размеров, в частности, приборов КИП. Оно эффективно при ввинчивании арматуры в корпус сосудов, аппаратов, установок или машин. Его герметичность обеспечивается наличием прокладок и специальными смазками.

Примером цапкового соединения может служить подсоединение пожарного рукава к пожарному гидранту.

Всем резьбовым соединениям свойственны такие достоинства как минимальное количество присоединительных элементов, малая металлоемкость и, соответственно, небольшая масса, технологичность. Эффективный монтаж резьбовых соединений требует совпадения внутренней и наружной резьбы, использование мягких или вязких материалов для уплотнения. Но при этом следует учитывать, что нарезка резьбы уменьшает толщину стенки трубы, поэтому такой тип соединения плохо подходит для тонкостенных труб.

Кроме перечисленных существуют и другие способы присоединения арматуры. Так, в трубопроводных системах могут применяться дюритовые соединения. Это соединения посредством цилиндрических муфт, состоящих из нескольких слоев прорезиненной ткани (говоря простыми словами ─ фрагментов шлангов), надвигаемых на сделанные на патрубках выступы и фиксируемых с помощью металлических хомутов.

Еще один способ присоединения арматуры ─ пайка, которую применяют для медных труб с небольшим диаметром. Конец трубопровода, обработанный припоем, вставляется в выполненную в патрубке проточку.

Функциональные возможности, работоспособность и надежность трубопроводной системы определяется не только параметрами входящей в ее состав арматуры, но и тем, насколько качественно выполнено соединение арматуры, выбору и выполнению которого всегда следует уделять повышенное внимание.

Источник

Виды соединений трубопроводной арматуры

Выбор трубопроводной арматуры относится к основным вопросам, которые надо решить при комплектации наружных и внутренних инженерных систем. Арматурные изделия подбирают по ряду критериев, включая рабочее давление, температура, диаметр, тип рабочей среды и т.д. Кроме этого, важный параметр арматурного оборудования — способ его присоединения к трубопроводу. От этого критерия зависит сложность монтажа, необходимое оборудование, инструменты для его выполнения, надежность трубопроводной системы, ее стоимость.

При монтаже на уже эксплуатируемую систему вид стыковки арматуры определяются конструкцией трубопровода. Если же трубопроводная сеть только проектируется, то выбор зависит от комплекса критериев. При этом важно знать основные способы присоединения, их конструктивные особенности, преимущества, недостатки. Чаще всего для монтажа используются штуцерные, резьбовые и фланцевые соединения. Кроме этого при комплектации трубопроводных сетей часто применяют приварной метод подключения арматурных устройств.

Фланцевое соединение

К наиболее распространенным видам относится фланцевое соединение арматуры. Его выполняют при помощи фланцев. Это диски или плоские кольца, на которых с заданным интервалом расположены отверстия под крепежные элементы — болты или шпильки. В центре фланца расположено отверстие. Его диаметр соответствует проходному диаметру трубопровода. Обычно применяют приварные фланцы. Один из них приваривается к концу трубы или тройника, через который арматурное устройство подключается к трубопроводу. Второй приваривается непосредственно к патрубку крана, задвижки, вентиля. Для выполнения монтажа необходимо, чтобы оси отверстий под крепежные элементы на обоих дисках совмещались.

Узел соединения состоит из следующих элементов:

• непосредственно фланцевые пластины, которые в зависимости от условий эксплуатации изготавливаются из серого или ковкого чугуна, углеродистой, легированной или нержавеющей стали;
• комплект крепежных элементов — болты или шпильки, гайки, шайбы;
• уплотнительные элементы — используются прокладки из стали, паронита, фторопласта, терморасширенного графита, других материалов.

Для присоединения задвижки, вентиля, клапана или другого устройства к трубопроводу пластины на арматуре и трубе после предварительной закладки уплотнительной прокладки прикладывают друг к другу так, чтобы совместить оси монтажных отверстий. В отверстия вставляют болты или шпильки, выполняют затяжку гаек. В результате формируется устойчивое, надежное соединение, способное выдерживать значительное рабочее давление.

Помимо приварных, могут использоваться свободные фланцы. Они могут монтироваться на приварном кольце или на отбортованной трубе. Приварное кольцо используется, если материал фланца отличен от материала трубы. Часто это вариант применяют при монтаже трубопроводов из меди, алюминиевых сплавов, нержавеющей стали. Свободные фланцы бывают плоские или с буртом. Модели второго типа применяют на трубопроводах, по которым транспортируются агрессивные среды. В этом случае бурт выступает в качестве защиты фланца от неблагоприятных воздействий.

Преимущества и недостатки фланцевых соединений

Основные плюсы присоединения к трубопроводу при помощи фланцевого метода:

• высокий уровень надежности;
• способность выдерживать значительное рабочее давление, температуру;
• высокая степень герметичности стыка, формируемого этим методом;
• возможность многократного демонтажа-монтажа — удобно для замены оборудования, ремонта или обслуживания;
• разнообразие типов конструкции фланцев для работы в разных эксплуатационных условиях.

Благодаря этим плюсам фланцевое присоединение арматуры широко применяется на металлических трубопроводах, в том числе большого диаметра, и работающих под значительным давлением. Такая арматура широко используется в промышленных трубопроводных системах, в энергетике, на магистральных трубопроводах коммунального хозяйства.

К минусам фланцевого подключения относится повышенная материалоемкость. Это увеличивает стоимость, массу, строительные размеры узла сопряжения. Кроме этого, установка фланцев отличается высокой трудоемкостью, требует от исполнителя навыков. Узлы сопряжения требуют периодической подтяжки гаек для поддержания уровня герметичности. Особенно это касается систем, в которых трубы подвергаются температурным колебаниям или вибрационным воздействиям.

Муфтовое соединение

Муфтовое присоединение арматуры к трубопроводу — один из наиболее распространенных способов монтажа. Его используют на трубопроводных системах небольшого проходного диаметра (до Ду 50), которые работают под сравнительно небольшим давлением (до 1,6 МПа). Корпус муфтовой арматуры обычно изготавливается из чугуна, а также из латуни или других сплавов цветных металлов. Принцип, что относится к муфтовой арматуре, состоит в том, что на трубу и на арматуру наносится резьба, а арматурное устройство навинчивается на трубу.

Присоединительный патрубок арматуры обычно выполняется с внутренней резьбой. Снаружи патрубок выполнен в форме шестигранника. Это позволяет навинчивать кран или клапан при помощи гаечного или разводного ключа. Обычно нарезается трубная дюймовая резьба. Применяется мелкий шаг резьбы, высота зубьев которой не зависит от диаметра трубопровода. Для ее формирования используется технология нарезки, накатки или штамповки. Герметизация стыка обеспечивается при помощи льняных прядей или ленты ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал). Благодаря этому обеспечивается защита от протечек.

Арматура может иметь патрубки с внутренней резьбой с двух сторон. Также выпускаются модели, в которых с одной из сторон применяется патрубок с внутренней резьбой, а на другой — с наружной. Для присоединения к этому патрубку обычно используют накидную гайку.

Преимущества и характерные недостатки муфтовой резьбы

Основными плюсами арматуры с резьбой можно назвать такие достоинства:

• простой монтаж, который не требует применения дополнительного крепежа — шпилек, болтов, гаек;
• благодаря мелкому шагу резьбы и дополнительному уплотнению муфтовое сопряжение при следовании технологии монтажа обеспечивает высокую степень герметичности, которая сохраняется постоянно;
• резьбовые фитинги не требуют прокручивания труб при монтаже, поскольку навинчивание выполняется с двух сторон;
• значительный срок службы узлов муфтового соединения;
• минимальное увеличение строительных размеров за счет особенностей конструкции муфты;
• возможность многократной сборки-разборки, что упрощает обслуживание или ремонт системы.

Минус муфтового присоединения арматуры состоит в необходимости приложения повышенного физического усилия при навинчивании. При недостаточной квалификации исполнителя во время монтажа могут быть допущены ошибки, которые приведут к возникновению протечки из-за некачественной герметизации резьбового присоединения. Муфта не подходит для трубопроводов большого диаметра. Кроме этого, этот тип присоединения нельзя применять на тонкостенных трубах, поскольку нарезка резьбы значительно уменьшает прочность. Если на трубе отсутствует резьба, ее придется нарезать специальным инструментом. Это требует достаточной квалификации мастера.

Арматура с муфтовым присоединением к трубопроводу широко применяется в бытовых трубопроводных системах, включая сети холодного, горячего водоснабжения, отопления. Это шаровые краны, клапаны, вентили, другие виды арматурных устройств.

Штуцерное соединение

Штуцерное соединение — специальный вид, разработанный для установки запорной, запорно-регулирующей арматуры на трубопроводы малых диаметров (до Ду 5). При таких размерах использовать традиционный муфтовый способ присоединения не получается, поэтому приходится находить дополнительные технические решения. Таким решением будет установка штуцера. Особенность штуцерного соединения состоит в том, что присоединительный штуцер арматурного оборудования, на котором нарезана наружная резьба, притягивается накидной гайкой (американкой) к трубе.

Это наименее распространенный тип присоединения, который обычно служит в сферах узкой специализации. В том числе штуцерное соединение используют при монтаже лабораторных трубопроводных систем с трубами малого диаметра. Также этот способ применяют для монтажа от основной трубы отводов на контрольно-измерительные и учетные приборы, термостаты, другое дополнительное оборудование.

Преимущества и недостатки штуцерного соединения

Среди основных плюсов штуцерного способа присоединения можно назвать такие достоинства:

• монтаж соединения без дополнительных крепежных элементов;
• практически отсутствует увеличение строительных размеров в зоне сопряжения;
• высокая герметичность при соблюдении технологии монтажа;
• возможность подключения запорно-регулирующего оборудования на трубопроводы малого диаметра, для которых невозможно или нет смысла использовать другие методы.

К минусам штуцерного способа можно отнести сложность монтажа из-за малого диаметра труб и присоединительного патрубка. Кроме этого, метод нельзя использовать на трубопроводах, эксплуатируемых под высоким рабочим давлением.

Приварное соединение

Запорно-регулирующие устройства этой группы делают из разных марок углеродистой или нержавеющей стали. Она имеет патрубки под приварку с гладкой поверхностью. Диаметр патрубка соответствует диаметру трубопровода, к которому выполняется подключение. Для монтажа необходимо совместить торец патрубка с торцом конца трубы. Потом стык обваривается по всей длине окружности.

Плюсы и минусы приварного присоединения

Сварной метод отличается такими основными плюсами:

• полная герметичность сопряжения;
• высокая надежность, отличные параметры прочности соединения, что позволяет использовать его для монтажа на ответственных участках и на трубопроводах высокого давления;
• выполнение монтажа без дополнительных конструктивных и крепежных элементов;
• малая материалоемкость — нет дополнительного увеличения веса и стоимости конструкции.

Основной минус состоит в необходимости выполнения сварных работ. Это осложняет монтаж, поскольку требует привлечения сварщика и сварочного оборудования. При нарушении технологии сварки страдает прочность и герметичность шва, что приводит к аварии. Кроме этого, соединение выполняется неразъемным. Для демонтажа вентиля или крана придется его срезать, что не позволяет далее использовать устройство.

Источник