Фланцевый крепёж предназначен для соединения деталей трубопроводов. К деталям фланцевого крепежа относятся болты, резьбовые шпильки, гайки и шайбы.
Основные параметры фланцевого крепежа:
• рабочее давление;
• условия применения;
• рабочая температура;
• рабочая среда;
• тип и (или) исполнение;
• диаметр резьбы;
• шаг резьбы;
• поле допуска;
• размер «под ключ»;
• длина болта (шпильки);
• длина резьбовой части болта (шпильки);
• покрытие;
• группы качества;
• категории стали;
• марки стали;
• нормативные документы, по которым изготовляется крепёж (ГОСТ, ОСТ, ТУ, СТО и другие документы).
Чтобы правильно подобрать крепёж, необходимо помнить о том, что им будет комплектоваться конкретное фланцевое соединение, следовательно, необходимо учитывать такие основные параметры, как:
• рабочее давление;
• рабочая температура;
• рабочая среда (газ, вода, пар, нефть и т. д.);
• внешняя среда.
Помимо вышеперечисленных параметров на выбор крепежа влияет и марка стали, из которой изготовлен фланец.
Первая проблема качественного изготовления крепежа — низкая компетентность заказчиков. Как показал анализ заказов на производстве ООО «Ижснабметиз», многие заказчики при заказе крепежа из всего многообразия параметров указывают, как правило, два, редко три параметра: диаметр резьбы и длину болта (шпильки), редко рабочее давление, ещё реже марку стали. Остальные параметры, необходимые для качественного изготовления крепежа, или просто забывают, или не знают.
Вторая проблема качественного изготовления фланцевого крепежа связана с многообразием нормативной документации. Она возникла при принятии закона «О техническом регулировании», в котором была в прямом смысле разрушена вся система стандартизации в России, т. е. были отменены ГОСТы, ОСТы и другие нормативные документы. Они стали не обязательны.
Обязательными стали Технические регламенты и стандарты организаций (СТО). А надпись «Несоблюдение стандарта преследуется по закону» из ГОСТов исчезла навсегда. В настоящее время внесены изменения в закон «О техническом регулировании», и ГОСТы вошли как нормативный документ, но они так и не стали обязательны.
Это повлекло за собой лавинообразную разработку организациями своих нормативных документов в виде ТУ и СТО, которые согласовываются в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору в виде нормативных документов на уровне страны и заменяют ряд стандартов. В этих документах зачастую снижены требования по техническим условиям на продукцию, т. е. ниже требований основных ГОСТов, а иногда эти требования противоречивы.
Рассмотрим следующие нормативные документы по изготовлению фланцевого крепежа:
• ГОСТ 20700-75. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0 до 650 С.
• СТП 26.260.2043-2004. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых соединений. Технические требования (разработан и согласован с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, утверждён и введён в действие Техническим комитетом по стандартизации ТК 260 «Оборудование химическое и нефтеперерабатывающее»);
• СТ ЦКБА 012-2005. Арматура трубопроводная. Шпильки, болты, гайки и шайбы для трубопроводной арматуры. Технические требования (Согласован с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, утверждён и введён в действие техническим комитетом по стандартизации ТК 259 «Промышленная трубопроводная арматура и сильфоны»).
В этих документах указаны, например, ограничения на применяемость сталей. В тех же документах изложена применяемость болтов и гаек. В этих документах уже видны разногласия и противоречия. Болтыи гайки, выпускаемые по техническим требованиям ГОСТ 1759.0, с нормированными классами прочности могут выпускаться и из кипящей, и полуспокойной сталей, т. к. он не определяет конкретные марки стали, а указывает только требование в виде диапазона на химический состав и некоторые механические свойства.
Также указаны стали, из которых нельзя из готавливать фланцевый крепёж. Рассмотрим их.
Бессемеровская сталь (Б. с.) — литая сталь, вырабатываемая по способу Бессемера в так называемом конвертере с кислой футеровкой, богатой кремнекислотой. Шихтой для Б. с. служит бесфосфористый чугун, подаваемый в конвертер в расплавленном виде непосредственно из домны или вагранки. Налитый в конвертер чугун продувается воздухом, вследствие чего выжигаются кремний и углерод. Отличительная особенность Б. с.— некоторая жёсткость и непостоянство состава. На железнодорожном транспорте Б. с. имеет значительное распространение в виде фасонного и специального проката — рельсов и т. п. При выплавке этим процессом с применением в качестве дутья воздуха, бессемеровская сталь отличается от мартеновской стали (при одинаковом содержании углерода) большей твёрдостью, упругостью, сопротивлением износу, лучшими свариваемостью и обрабатываемостью резанием, однако и повышенной хрупкостью (в связи с относительно большим содержанием фосфора и азота, поглощённого из воздуха при продувке). Поэтому она не должна использоваться для крепёжных изделий. Автоматная сталь — сталь с повышенным содержанием серы и фосфора, предназначенная для изготовления деталей на металлорежущих скоростных станках-автоматах и полуавтоматах.
Автоматная сталь производится в виде прутков и содержит в%: 0,08 – 0,45 углерода, 0,15 – 0,35 кремния, 0,6 – 1,55 марганца, 0,08 – 0,30 серы, 0,05 – 0,16 фосфора. Повышенное содержание серы приводит к образованию включений (сульфида марганца и др.), расположенных вдоль волокон, что облегчает резание и способствует дроблению и лёгкому отделению стружки. Для этих же целей автоматную сталь иногда легируют свинцом и теллуром. Механические свойства автоматной стали вдоль волокон (в зависимости от марки стали и диаметра прутка) характеризуются следующими показателями: горячекатаные прутки — предел прочности Sв = 42–75 кгс/мм2 относительное удлинение d = 14 – 22%, для холоднотянутых нагартованных прутков Sв = 52–84 кгс/мм2, d = 6 – 17%.
Механические свойства автоматной стали в поперечном волокну направлении существенно понижены.
Пластичность и вязкость автоматной стали, благодаря присутствию серыи фосфора, ниже, чем у обычных углеродистых сталей. Свариваемость плохая. Детали из автоматной стали обычно применяются без термической обработки или только с отпуском для снятия напряжений. Автоматная сталь применяется для изготовления малоответственных деталей, в том числе и крепёжных (втулки, болты и др.). Таким образом, к применению во фланцевых соединениях может попасть общепромышленный крепёж с указанными классами прочности из марок стали, запрещённых к использованию в таких случаях.
Следующая проблема для качественного изготовления крепежа — неразбериха в учёте одних и тех же крепёжных изделий, изготовленных и маркированных по разным нормативным документам.
Одну и ту же шпильку (болт) необходимо маркировать тремя разными обозначениями в зависимости от ссылок нормативного документа. А таких нормативных документов очень большое количество. К чему это может привести при массовом изготовлении крепёжных деталей — большой вопрос как в учёте и хранении, так и в качестве.
От этой проблемы давно уже ушли «Транснефть», «Роснефть» и др. организации. В их рекомендациях по маркировке сказано, что она содержит только товарный знак (клеймо изготовителя) и класс прочности в соответствии с ГОСТ 1759.0-87, а марка материала не указывается.
Другая проблема в качественном изготовлении фланцевого крепежа — это неразбериха в вопросах твёрдости гаек и шпилек в разных нормативных документах.
Таким образом, если заказывается отдельно гайка и шпилька (например, по СТО 26.260.2043-
2004, то по твёрдости можно изготовить гайку с твёрдостью 197 НВ, а шпильку — с твёрдостью 131 НВ. Заказчик обязан это принять, т. к. не нарушаются требования СТО, а применить эту продукцию нельзя из-за дополнительных требований. Т. е при заказах необходимо всегда указывать дополнительные требования на твёрдость гайки. Иначе заказчик
обязан принимать гайки с твёрдостью, соизмеримой со шпилькой.
Такая же ситуация и с механическими свойствами шпилек. Анализ табл. 6 показал, что по механическим свойствам шпильки тоже отличаются, и они не взаимозаменяемые.
В этих нормативных документах установлены разные группы качества. Из табл. 6 видно, что и здесь есть путаница и непонимание в группах качества. При заказе 5‑й группы качества нельзя выполнить правильно маркировку крепёжных изделий, т. к. не определены механические свойства и не известен класс прочности изделия. При изготовлении крепежа по 2‑й или 3‑й группам качества необходимо проводить 100 % испытаний по определению твёрдости. Практически мы должны проверить каждую шпильку (болт) или гайку. Это возможно при больших диаметрах резьбы, а на маленьких — «знак вопроса». Всё это ведёт к резкому повышению цены на выпускаемый крепёж.
Такая же проблема стоит и в определении обезуглероженного слоя на шпильках и болтах. Особенно при изготовлении шпилек (болтов) из горячекатаного проката. Для достижения заданных механических свойств необходима термообработка. При этом появляется обезуглероженный слой. Для его удаления необходима механическая обработка, что ведёт к уменьшению диаметра заготовки. Вывод в этом вопросе следующий: необходимо заказывать прокат большего диаметра или проводить термообработку в защитной среде. А это также ведёт к повышению стоимости крепежа, что во многих случаях не устраивает заказчиков.
Часто заказывают крепёж в малых количествах. Например, изготовить болт по ГОСТ 7798-70 или по аналогичному стандарту из стали 12Х18Н10Т в малом количестве, например 50 шт. При этом заказчик не понимает, что необходимо провести очень много испытаний в соответствии с ГОСТ Р 52627-2006.
Это опять ведёт к резкому повышению стоимости заказа, что не устраивает заказчика, он отказывается от заказа и покупает эти болты у других поставщиков по низким ценам. Качественный ли этот крепёж? В нормативных документах, в частности в СТО 26.260-2043-2004, указано, что допускается применять крепёжные детали из стали 40Х для соединений, работающих под давлением до температуры минус 60 С только после проверки ударной вязкости на всех образцах с острым надрезом (тип 11 ГОСТ 9454) при рабочей температуре (т. е. 60 С). Ударная вязкость должна быть не менее 30 Дж/см2 на всех образцах. Это дополнительное требование опять ведёт к повышению стоимости крепежа. Почему такое дополнительное требование указано на эту сталь? Потому что в СТО 26.260-2043-2004 указаны материалы и параметры применения крепёжных изделий для стали 40Х от минус 50 до 425 С и давлением не более 16 МПа.
Во многих нормативных документах, в том числе и в СТО 26.260-2043-2004, приводятся марки сталей 09Г2С и 10Г2 с улучшенными параметрами применения крепёжных изделий чем сталь 40Х, а именно температура применения от минус 70 до 425 С при давлении до 16 МПа включительно с набором типовых испытаний. В стоимостном выражении такой крепёж значительно дешевле, чем крепёж из стали 40Х. Практика применения крепежа из марок стали 09Г2С и 10Г2 показала их успешное применение в качестве фланцевого крепежа для таких условий применения. Это и отражено в технических требованиях ГОСТ Р 54432-2011 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление PN 1
до PN 200. Конструкция, размерыи общие технические требования», разработанного ЗАО «НПФ «ЦКБА». Этот ГОСТ утверждён и введён в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 сентября 2011 г. № 374‑ст.
Всё это многообразие в параметрах и требованиях на крепёж должен знать специалист, который оформляет заказ на крепёжные изделия. Это тоже проблема качества изготовления крепежа. Многие заказчики, как было ранее сказано, не указывают всех требований по качеству крепежа.
Наша компания ООО "Ижснабметиз" имеет собственное метизное производство, и среди прочего мы выпускаем фланцевый крепеж, технические и технологические условия выпуска которого мы всегда детально обсуждаем со своими заказчиками. Обращайтесь к нам, и мы с радостью изготовим для Вас требуемый крепеж!
