Выбор правильных малоборных трубных фитингов: подробное руководство

Ваше руководство по выбору правильных малоборных фитингов

Зиад Бедран, менеджер по продукту, Swagelok

Надежные малоборные жидкостные системы должны быть спроектированы и построены с качественными компонентами — и одним из самых важных является малоборный фитинг. Используемые в критических точках соединения, фитинги должны обеспечивать герметичную производительность для поддержания заводской безопасности и операционной эффективности.

Существует множество типов фитингов для выбора, однако, и не всегда ясно, какой является лучшим выбором, когда вы выполняете ТО на существующей системе или строите новую.

Как выбрать правильный фитинг для ваших нужд? Давайте исследуем несколько распространенных типов фитингов вместе с их специфическими характеристиками и преимуществами:

Резьбовые фитинги (Threaded Fittings)

Резьбовые фитинги делают соединение путем соединения двух резьбовых частей, одной мужской (где резьба выступает наружу фитинга) и другой женской (где резьба находится внутри фитинга). Мужская резьба вставляется в женскую.

Резьбовые фитинги приходят в двух отдельных видах: те, с прямыми или параллельными резьбами, и те с коническими резьбами. Прямые резьбы предназначены для удержания гайки на корпусе трубного фитинга и полагаются на дополнительные элементы, включая прокладки, O-кольца или металл-металлический контакт для создания герметичной уплотнения. По этой причине прямые резьбы обычно используются в приложениях, где системное давление не превысит 5000 psi (≈345 бар).

Конические резьбы (Tapered threads), с другой стороны, предназначены для уплотнения по мере сближения мужской и женской резьбы. Они построены под углом относительно центральной линии, тогда как прямые резьбы параллельны центральной линии. Герметик для резьбы или резьбоватая лента требуются для заполнения зазоров между вершинами и впадинами для предотвращения утечки системных жидкостей на соединении. Хороший герметик также поможет предотвратить задирание (галлинг — явление, где две поверхности в контакте задираются в результате холодной сварки) при установке. Конические резьбы будут эффективны для системных давлений до 15000 psi (≈1034 бар).

Прямые резьбы обычно используются, когда системное давление не превышает 5000 psi. Конические резьбы эффективны для системных давлений до 15000 psi.

Помимо указанных лимитов системного давления, выбор между прямыми или коническими резьбовыми соединениями часто руководствуется предпочтением пользователя. Обычно доступные резьбовые фитинги соответствуют общим стандартам; British Standard Pipe (BSP) и National Pipe Thread (NPT) — два из самых распространенных. Может быть полезно, однако, стандартизировать использование одного типа против другого по всему объекту для снижения потенциальной путаницы или неправильного применения.

Компрессионные трубные фитинги (Compression Tube Fittings)

В отличие от резьбовых фитингов, компрессионные трубные фитинги обычно используют кольца (феррулы) для создания герметичной уплотнения. Когда гайка фитинга затягивается, феррула сжимается между гайкой и принимающим фитингом. В результате этого сжатия феррула эффективно вкусывается в трубу, тем самым создавая сильный хват и плотную уплотнение. Надежность хвата трубы связана с тем, насколько хорошо хватающая феррула выполняет эту функцию. Компрессионные фитинги также предлагают выгоду простоты сборки и разборки.

Компрессионные фитинги, имеющие двухферрульный дизайн, могут улучшить силу хвата и производительность уплотнения.

Существуют некоторые ключевые дизайнерские различия среди множества компрессионных трубных фитингов, обычно доступных сегодня. Bite-type феррула, как проиллюстрировано здесь в обоих одно- и двухферрульных дизайнах, изгибается (bows) при сборке. Это действие изгибания (bowing action) загоняет ведущий край кусающей феррулы в трубу для хвата или вдавливания поверхности трубы. Ведущий край этих bite-type феррул предназначен для кусывания для правильного хвата трубы. Если есть вибрация, пульсация, термический шок или боковая нагрузка на фитинге, минимальный контакт хватающей феррулы предлагает мало поддержки за укусом. Это означает, что в динамичной системе потенциал либо повреждения трубы, либо выдергивания (pullout) может существовать.

Компрессионные фитинги, имеющие двухферрульный дизайн, могут улучшить силу хвата и производительность уплотнения. Здесь газовое уплотнение создается между передней феррулой и внешним диаметром трубы, а также между уплотняющей поверхностью корпуса. Задняя феррула также действует как первичный механизм закрепления трубы в фитинге. При установке задняя феррула осево продвигает переднюю феррулу и радиально применяет эффективный хват трубы.

Двухферрульный, механический зажимный дизайн, дающий шарнирно-коллетное действие (hinging-colleting action), может создать еще более надежный хват и уплотнение. Шарнирное и коллетное действие предоставляет больше материала задней феррулы в близком контакте с трубой, смежной с хватом трубы. Этот материал обеспечивает прямую и осевую поддержку функции хвата трубы. Дополнительно, этот дизайн снижает вероятность ослабления фитингов в приложениях, где вибрация — проблема, и позволяет очень малому количеству движения в фитинге при сохранении соответствующих уровней хвата и силы. Это движение, называемое «spring back» (обратная пружинная деформация), создает надежную виброустойчивость. Кроме того, создавая длинные линии контакта уплотнения между феррулами и трубой, этот механический дизайн создает высокую надежность газового уплотнения. Они хороший выбор для приложений, где герметичная производительность не может быть скомпромиссена.

Двухферрульные механические зажимные фитинги обеспечивают высокую виброустойчивость при сохранении соответствующего хвата и силы.

Среднедавленные трубные фитинги (Medium-Pressure Tube Fittings)

Среднедавленные механические зажимные фитинги — эволюция двухферрульных компрессионных фитингов — также доставляют выдающуюся производительность вместе с улучшенной эффективностью установки.

Фитинги серии FK Swagelok® дают хороший пример того, как механическая зажимная технология отличается от компрессионных-стиля фитингов. Используя похожее шарнирно-коллетное действие к стандартному двухферрульному трубному фитингу Swagelok®, показанному здесь, серия FK отличается использованием женского корпуса фитинга, мужской гайки и предориентированных феррул. Этот дизайн создает уникальный динамичный клин (dynamic wedge). Динамичный клин позволяет для повторяемых затяжек по крутящему моменту и обеспечивает измеримость (gaugeability) при начальной сборке и пересборке трубного фитинга. Двухферрульный дизайн создает более надежный укус в трубу, создавая герметичное газовое уплотнение при начальной установке и каждой пересборке.

Фитинги серии FK дополнительно имеют предсобранный картридж, удерживающий две феррулы и гайку. Это помогает обеспечить правильную ориентацию феррул и установку. С этими особенностями фитинги серии FK могут помочь сократить время установки и снизить сборку и затраты на ТО, предоставляя более надежное соединение, результатом чего увеличенное время бесперебойной работы в различных приложениях.

Конусно-резьбовые фитинги (Cone and Thread Fittings)

Наконец, конусно-резьбовые фитинги доступны в широком разнообразии сплавов и имеют несколько дизайнерских особенностей, делающих их подходящими для средне-высокодавленных приложений. Их надежная производительность сделала их стандартным выбором высокодавленного фитинга в ряде требовательных приложений на протяжении многих лет.

Конусно-резьбово-специфическая труба, имеющая более толстые стенки и более высокий рейтинг давления, обычно требуется, когда будут использоваться конусно-резьбовые фитинги. Высокопроизводительный конусно-резьбовый фитинг будет иметь глянду (gland), втулку (collar), женский порт и дренажное отверстие (weep hole), позволяющее детектировать утечки и верифицировать правильную установку.

Особая забота должна быть принята при подготовке и установке конусно-резьбовых фитингов. Инструменты для конусования и нарезки резьбы требуются для создания соединения, вместе со смазкой для снижения трения в процессе резки. Труба должна быть должным образом законусована и нарезана резьбой перед соединением с фитингом. Критично обеспечить, что никакие заусенцы, вмятины или царапины не возникли в процессе. После завершения подготовки трубы, втулка навивается на трубу, и гайка-гланд вставляется в корпус фитинга для финального затягивания. Для систем, испытывающих регулярные удары или вибрацию, также рекомендуется использовать антивибрационные компоненты для продления жизни трубного соединения. Если собраны правильно, конусно-резьбовые фитинги могут обеспечить надежную долгосрочную производительность в некоторых из самых напряженных жидкостных системных приложений.

***

Изучив некоторые ключевые дифференциаторы среди множества технологий фитингов, доступных сегодня, вы будете лучше оснащены для правильного выбора для ваших жидкостных системных приложений. Однако эта статья покрывает только основы малоборных фитингов — есть много других сложностей, вовлеченных с выбором и установкой трубных фитингов.

Если вы заинтересованы в дальнейшем развитии вашего понимания мира малоборных трубных фитингов, ознакомьтесь с глубокими тренинговыми возможностями Swagelok. Наши тренинговые программы предоставляют ценные и практические инструменты для встречи ежедневных вызовов, связанных с дизайном, операцией и обслуживанием жидкостных систем. Через эти глубокие, практические курсы, преподаваемые опытными инструкторами, как новые члены команды, так и ветераны отрасли могут найти информацию, необходимую для мастерства выбора трубных фитингов, установки, инспекции и траблшутинга — среди других тем жидкостных систем. Узнайте больше о доступных предложениях по ссылке ниже.