Практические выводы

Из анализа формул (10) и (11) можно сделать несколько практически важных выводов.

1. Обратим внимание на сомножитель . Мы установили, что он равен примерно 1,3. Фланцевые соединения крепятся болтами или шпильками. Площадь поперечного сечения болта при диаметре d_Б больше,чем площадь шпильки по d_О:

F_Ш = < F_Б = ,

причём меньше на 1,3 раза.

Таким образом, согласно формулам (10) и (11) температурное усилие и напряжение у шпилек будет в 1,3 раза меньше, чем у болтов, имеющих резьбу на конце стержня. В связи с этим для фланцевых соединений при температуре среды выше 300⁰С следует применять не болты, а шпильки со сплошной резьбой или проточкой средней части до внутреннего диаметра резьбы.

2. Из формулы (10) видно: если больше или равно , то температурные напряжения равны нулю, при этом, если заметно превосходит , то удельное давление на поверхности прокладки может быть ослаблено и вследствие этого нарушится герметичность фланцевого соединения. Следовательно, необходимо прверять, чтобы общее усилие в шпильках не было меньше значения, обеспечивающего герметичность соединения.

3. Рассмотрим значимость температурных напряжений на каком-либо примере. Коэффициент γ для плоских приварных фланцев можно принять равным 0,1; для приварных в стык при р_У = 1,0 – 6,4 МПа γ = 0,2 – 0,3.

Из формулы (11) при γ = 0,2; α = 12· 10^{-6 О}С^-1; Е_Б = 2 ·10⁵ МПа и t_Ф - t_Б =1 ^ОС получим:

= 1,3·0,2·12·10^-6·2·10⁵ = 0.624 МПа.

Это значит, что при разности температур фланца и болтов в 1 ^ОС возникает температурное напряжение, равное 0,624 МПа (т.е. 6,24 атм); при тех же условиях для шпилек, нарезанных по всей длине или с проточкой = 0,48 МПа (т.е. 4,8 атм).

Обычно полагают, что фланцы, приварные в стык, нагреваются до температуры среды в аппарате или тпубопроводе, а температура шпилек или болтов составляет около 0,95t_Ф для неизолированных фланцев и 0,97 t_Ф для изолированных.