Aby uzyskać szczelne połączenie kołnierzowe, należy prawidłowo zamontować uszczelkę, dobrać śruby do odpowiedniego naprężenia, a całkowitą wytrzymałość śrub rozłożyć równomiernie na całej powierzchni czołowej kołnierza.

Dzięki dokręcaniu momentem obrotowym (przyłożenie napięcia wstępnego do elementu złącznego poprzez obrót nakrętki elementu złącznego) można uzyskać prawidłowe napięcie śruby.

Prawidłowe dokręcenie śruby oznacza najlepsze wykorzystanie właściwości sprężystych śruby. Aby śruba działała dobrze, musi zachowywać się jak sprężyna. Podczas pracy proces dokręcania powoduje osiowe napięcie wstępne na śrubę. To obciążenie rozciągające jest oczywiście równe i przeciwne sile ściskającej przyłożonej do zmontowanych elementów. Można to nazwać „obciążeniem rozciągającym” lub „obciążeniem rozciągającym”

www.enerpac.com

Klucz dynamometryczny

Klucz dynamometryczny to ogólna nazwa ręcznego narzędzia do wkręcania, używanego do precyzyjnego ustawiania siły mocowania, takiego jak nakrętka lub śruba. Umożliwia operatorowi zmierzenie siły obrotowej (momentu obrotowego) przyłożonego do śruby, dzięki czemu można ją dopasować do specyfikacji.

Klucz ręczny i hydrauliczny

Wybór właściwej techniki dokręcania śrub kołnierzowych wymaga doświadczenia. Skuteczne zastosowanie dowolnej techniki wymaga również kwalifikacji zarówno narzędzi, które będą używane, jak i załogi, która będzie wykonywać pracę. Poniżej podsumowano najczęściej stosowane techniki dokręcania śrub kołnierzowych.

• Klucz ręczny
• Klucz udarowy
• Klucz młotkowy
• Klucz dynamometryczny hydrauliczny
• Ręczny klucz dynamometryczny ze wspomaganiem i przekładnią
• Hydrauliczny napinacz śrub

Utrata momentu obrotowego

Utrata momentu obrotowego jest nieodłącznym elementem każdego połączenia śrubowego. Połączone skutki rozluźnienia śrub (około 10% w ciągu pierwszych 24 godzin po montażu), pełzania uszczelki, wibracji w układzie, rozszerzalności cieplnej i interakcji sprężystej podczas dokręcania śrub przyczyniają się do utraty momentu obrotowego. Kiedy utrata momentu obrotowego osiąga wartość ekstremalną, ciśnienie wewnętrzne przekracza siłę ściskającą utrzymującą uszczelkę na miejscu i następuje wyciek lub wydmuch.

Kluczem do ograniczenia tych efektów jest prawidłowy montaż uszczelki. Powolne i równoległe zbliżanie kołnierzy podczas montażu uszczelki i wykonanie co najmniej czterech przejść dokręcania śrub, zgodnie z prawidłową kolejnością dokręcania śrub, przynosi korzyści w postaci niższych kosztów konserwacji i większego bezpieczeństwa.

Ważna jest także odpowiednia grubość uszczelki. Im grubsza uszczelka, tym większe pełzanie uszczelki, co z kolei może skutkować utratą momentu obrotowego. W przypadku standardowych kołnierzy z podwyższoną powierzchnią czołową ASME zwykle zalecana jest uszczelka o grubości 1,6 mm. Cieńsze materiały uszczelek mogą wytrzymać większe obciążenie uszczelki, a tym samym wyższe ciśnienia wewnętrzne.

Smarowanie zmniejsza tarcie

Smarowanie zmniejsza tarcie podczas dokręcania, zmniejsza awaryjność śrub podczas montażu i zwiększa ich żywotność. Zmiany współczynników tarcia wpływają na wielkość napięcia wstępnego osiąganego przy określonym momencie obrotowym. Wyższe tarcie skutkuje mniejszą konwersją momentu obrotowego na napięcie wstępne. Aby dokładnie ustalić wymaganą wartość momentu obrotowego, należy znać wartość współczynnika tarcia podaną przez producenta smaru.

Zarówno na powierzchnię nośną nakrętki, jak i na gwint zewnętrzny należy nałożyć smar lub środek przeciwzatarciowy.

Sekwencja dokręcania

W pierwszym przejściu lekko dokręć pierwszą śrubę, następnie przesuń bezpośrednio w poprzek lub o 180 stopni w przypadku drugiej śruby, następnie wykonaj 1/4 obrotu wokół okręgu lub o 90 stopni w przypadku trzeciej śruby i bezpośrednio w poprzek dla czwartej. Kontynuuj tę sekwencję, aż wszystkie śruby zostaną dokręcone.
Podczas dokręcania kołnierza z czterema śrubami należy zastosować wzór krzyżowy.

Sekwencja dokręcania

Przygotowanie do przykręcenia kołnierza

W przypadku połączenia kołnierzowego wszystkie elementy muszą być odpowiednie, aby zapewnić szczelność. Najczęstszą przyczyną nieszczelności połączeń uszczelnianych są nieprawidłowe procedury montażowe.

Przed rozpoczęciem procesu skręcania należy wykonać następujące wstępne kroki, aby uniknąć przyszłych problemów:

• Oczyść powierzchnie kołnierzy i sprawdź, czy nie ma blizn; powierzchnie muszą być czyste i wolne od wad (zadziorów, wgłębień, wgnieceń itp.).
• Sprawdź wzrokowo wszystkie śruby i nakrętki pod kątem uszkodzonych lub skorodowanych gwintów. W razie potrzeby wymień lub napraw śruby lub nakrętki.
• Usuń zadziory ze wszystkich gwintów.
• Nasmaruj gwinty śruby lub kołka oraz powierzchnię czołową nakrętki przylegającą do kołnierza lub podkładki. W większości zastosowań zalecane są podkładki hartowane.
• Zamontuj nową uszczelkę i upewnij się, że jest prawidłowo wyśrodkowana. NIE UŻYWAJ PONOWNIE starej uszczelki ani WIELU uszczelek.
• Sprawdź ustawienie kołnierza ASME B31.3 Rurociąg procesowy:
  …powierzchnie kołnierzy muszą być równoległe z dokładnością do 1/16″ na stopę średnicy, a otwory na śruby w kołnierzu muszą być wyrównane z maksymalnym przesunięciem wynoszącym 1/8″.
• Wyregulować położenie nakrętek tak, aby nad górną częścią nakrętki widoczne były 2-3 gwinty.

Niezależnie od zastosowanej metody dokręcania, zawsze należy przeprowadzić powyższe kontrole i przygotowania.

Uwagi autora…

Moje własne doświadczenia na temat… kluczy dynamometrycznych

• W przeszłości zamontowałem setki szczelnych połączeń kołnierzowych, od NPS 1/2 do NPS 24 i większych. Dlatego rzadko korzystałem z klucza dynamometrycznego.
  W praktyce „normalne” połączenia kołnierzowe rur prawie nigdy nie są montowane za pomocą klucza dynamometrycznego. Najtrudniejszymi połączeniami były dla mnie zawsze „małe”, a zwłaszcza połączenia typu Raised Face powyżej klasy 300 (wysokość RF = około 6,4 mm).
  Porównywalne powierzchnie kołnierzy z kołnierza NPS 1/2 są mniejsze niż na przykład kołnierz NPS 6, a ryzyko niewspółosiowości jest moim zdaniem znacznie większe.
  W praktyce regularnie spotykam się z połączeniami kołnierzowymi, gdzie ustawienie nie mieści się w granicach tolerancji. Jeśli po prostu przestrzegana jest kolejność procedury dokręcania, mechanik nie jest zbyt zajęty. Prawdopodobnie należy rozpocząć od śruby szóstej, a nie od śruby pierwszej. Podczas montażu kołnierza należy zwracać uwagę na wzrok, jest to bardzo ważne i najprawdopodobniej przyczynia się do uzyskania szczelnego połączenia

Nieprawidłowe połączenia kołnierzowe – śruby są za krótkie!

Co możesz zrobić?

• Na zdjęciu widać źle dokręcony kołnierz, gdyż dwie śruby są za krótkie, a nakrętki nie wchodzą całkowicie na śruby. Oznacza to, że połączenie może nie być tak mocne, jak powinno. Kołnierze są zaprojektowane w taki sposób, że cała kombinacja nakrętki i śruby utrzymuje siły działające na kołnierz. Jeśli nakrętka jest tylko częściowo nakręcona na śrubę, połączenie może nie być wystarczająco mocne.
• Jeśli Twoja praca obejmuje składanie sprzętu, montaż rur kołnierzowych, przykręcanie pokryw włazów lub innych połączeń śrubowych na sprzęcie lub inny montaż sprzętu, pamiętaj, że praca nie jest ukończona, dopóki wszystkie śruby nie zostaną prawidłowo zamontowane i dokręcone.
• Niektóre urządzenia wymagają specjalnych procedur dokręcania śrub. Na przykład konieczne może być użycie klucza dynamometrycznego w celu prawidłowego dokręcenia śrub zgodnie ze specyfikacją lub dokręcenie śrub w specjalnej kolejności. Upewnij się, że postępujesz zgodnie z właściwą procedurą, używasz właściwych narzędzi i jesteś odpowiednio przeszkolony w zakresie procedury montażu sprzętu.
• W ramach kontroli bezpieczeństwa instalacji sprawdzaj rury i wyposażenie pod kątem prawidłowo dokręconych kołnierzy. Prosta wskazówka: śruby, które nie wystają poza nakrętki, powinny zostać sprawdzone przez specjalistę lub inżyniera zajmującego się rurociągami zakładowymi.
• Jeśli zaobserwujesz w swoim zakładzie nieprawidłowo dokręcone kołnierze, zgłoś je, aby można było je naprawić i upewnij się, że wymagane naprawy zostały wykonane.
• Sprawdź nowy sprzęt lub sprzęt, który został ponownie zmontowany po konserwacji, aby upewnić się, że jest prawidłowo zmontowany i odpowiednio skręcony przed uruchomieniem.

Jaka jest właściwa długość śruby dwustronnej?
Z reguły można zastosować: Wolny gwint śruby powyżej wierzchołka nakrętki jest równy 1/3 średnicy śruby.