Wybrane zagadnienia połączeń kołnierzowych śrubowych urządzeń ciśnieniowych.

• Autorzy: Magnucki K. , Malinowski M. , Belica T. , Dębowski D.

Warianty tytułu

EN

Selected issues in design and operating of bolted flange connections of pressure equipments.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono przegląd aktualnego stanu wiedzy z zakresu połączeń kołnierzowych śrubowych z uwzględnieniem problemów eksploatacyjnych. Przedstawiono klasyczne i nowe typy połączeń oraz współczesne metody obliczeniowe pozwalające na projektowanie, sprawdzanie takich połączeń w różnych warunkach eksploatacyjnych. Zaprezentowane metody obliczeniowe ukierunkowane były na rozwiązanie zadań z zakresu szczelności, wytrzymałości poszczególnych elementów połączenia, oceny ryzyka i niezawodności. Wymienione zakresy badawcze stanowią jednocześnie obszary oceny połączeń w różnych warunkach eksploatacyjnych. Szczególną uwagę poświęcono budowie nowoczesnych połączeń kołnierzowych oraz ich nowym zastosowaniom, uszczelnieniom, modelom analitycznym oraz numerycznym badaniom doświadczalnym. Wszystkie wymienione obszary badawcze stanowią istotną wiedzę inżynierską z zakresu eksploatacji. Zamieszczony w pracy przegląd aktualnego stanu wiedzy z tego zakresu potwierdza istotne tendencje rozwojowe nowoczesnych połączeń kołnierzowych śrubowych w kierunku zwiększenia bezpieczeństwa oraz oczekiwanego czasu działania między uszkodzeniami (MTBF).

EN

A general overview of some recent developments related with problems of the design and the operating of bolted flange connections (BFC) is presented in this paper. The survey covers a number issues related with the typical and new BFC and contemporary calculation methods (alternatives rules proposed by PVRC), an excellent alternative to the Taylor Forge method, since it provides a better konowledge of the BFC behaviour at operating conditions. A particularly, we take into consideration construction of modern BFC and new applications, gaskets, mechanical and numerical models and carry out scientific researches. In alternative rules, based on the leak-tightness and strength criteria enables a better tightening recommendation and an improvement of the leak-tightness for high pressure vessels. The provided list of references is not exhaustive, in the sense that it is mainly connected with topics of BFC. The displayed results illustrating some basic current and important trends of developments of BFC.

Słowa kluczowe

PL

połączenia kołnierzowe śrubowe; szczelność połączenia; warunki eksploatacji

EN

bolted flange connections; tightness joints; operating conditions

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 40, nr 4
• Strony: 105--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz.

Twórcy

autor

Magnucki K.

• Instytut Mechaniki Stosowanej, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań

autor

Malinowski M.

• Instytut Mechaniki Stosowanej, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań

autor

Belica T.

• Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, Uniwersytet Zielonogórski

autor

Dębowski D.

• Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, Uniwersytet Zielonogórski

Bibliografia

• [1] BS 5500:1985, Specification for Unfired Fusion Welded Pressure Vessels.
• [2] ISO DIN 2631-2638. Standard Flange Connections.
• [3] ASME/ANSI Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 2, 1992.
• [4] Pressure Equipment Directive 97/23/EC of the European Parliament and of the Council of 29 may 1997.
• [5] Ping Ch., A new flange shearing bolted connection closure design for pressure vessels, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003, 329-333.
• [6] Dekker C.J., Stikvoort W.J., Improved design rules for pipe clamp connectors, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003, 335-346.
• [7] Fend H., Progress in metal sealing techniques, Vacuum, vol. 47, issue 6-8, 1996, 527-529.
• [8] EN 1514:1997, Flanges and their joints - Dimensions of gaskets for PN-designated flanges. Part 1 to 4. CEN European Committee for Standardization.
• [9] ENV 1591-2:2001, Flanges and their joints - Design rules for gaskets circular flange connections. Part 2: Gasket parameters. CEN European Committee for Standardization.
• [10] prEN 13555:2002, Flanges and their joints - Gasket parameters and test procedures relevant to the design rules for gasketed circular flange connections.
• [11] prEN 13445-3:2002, Unfired Pressure Vessels - part 3 Design, Section 11 and Annex G.
• [12] Roos E., Kockelmann H., Hahn R., Gasket characteristic for the design of bolted flange connections of metal-to-metal contact type, Int. J. Pressure Vessel and Piping, vol.79, 2002, 45-52.
• [13] Jenco J.M., Hunt E.S., Generic issues effecting spiral-wound gasket performance, Int. J. Pressure Vessel and Piping, vol.77, 2000, 825-830.
• [14] Goury M., Pernegger J., Hoyes J., An Effective Approach to the Minimization of the Failure of Industrial Gasketed Joints, Proceedings ICPVT-9, Sydney, Australia, 2000, 167-174.
• [15] Brown S.J., Brown T.J., Lyons J.L., A case study of a bolted tee flange with a spiral wound gasket: part (I) effect of asymmetry and flange contact, Proceedings ICPVT-9, Sydney, Australia, 2000, 309-329.
• [16] Brown S.J., Brown T.J., A case study of a bolted tee flange with a spiral wound gasket: part (II) effect of gasket boundary and material selection, Proceedings ICPVT-9, Sydney, Australia, 2000, 330-341.
• [17] Belica T., Malinowski M., Dębowski D., Tightness of bolted flange connection with predicting the fatigue of new gasket design, 3rd Conference Thin - Walled Vessels, Karlów 2004, 115-122.
• [18] Malinowski M., Dębowski D., Belica T., Numerical analysis of new gasket ring design of bolted flange connection under pressure and thermal loading, 3rd Conference Thin - Walled Vessels, Karłów 2004, 213-220.
• [19] Noda N., Inoue A., Nagawa M., Shiraishi F., The effect of material difference and flange nominal size on the sealing performance of new gasketless flanges, Int. J. Pressure Vessel and Piping, vol.79, 2002, 807-818.
• [20] EN 1591-1:2001, Flanges and their joints - Design rules for gaskets circular flange connections - Part 1: Calculation method. CEN European Committee for Standardization.
• [21] TA LUFT 2002, Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft.
• [22] VDI 2440/2000, Emissionsminderung Mineralolraffmerien.
• [23] Zerres H., Guerout Y., Present calculation methods dedicated to bolted flanged connections, Proceedings ICPVT-10, Austria 2003, 281-286.
• [24] Gawliński M., Podkomorzy К., Rogula J., Fiłończuk K., Analiza metod doboru obciążenia złączy śrubowo-kołnierzowych z uszczelnieniami bezazbestowymi, XIX Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn, Świnoujście, 1999, 411-417.
• [25] Blach A.E., Blach W., Bolted flanged connections in piping systems subjected to longitudinal bending moments formulae and design tables, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003,313-322.
• [26] Cao J.J., Bell A.J., Determination of bolt forces in a circular flange joint under tension force, Int. J. Pressure Vessels and Piping, 1996, vol.68, 63-71.
• [27] Paliwal D.N., Malhotra N., Gupta K.M., Design of the loose type orthotropic flange, Int. J. Pressure Vessel and Piping, 1996, vol.65, 127-135.
• [28] Dekker C.J., Brink H.J., External flange loads and 'Roves' - method, Int. J. Pressure Vessel and Piping, vol.79, 2002, 145-155.
• [29] Magnucki K., Sekulski Z., Naprężenia w elementach połączenia kołnierzowego śrubowego w stanie eksploatacyjnym, Archives of Problems of Operating Machines Commission of Machine Building, Polish Academy of Sciences, Poland, 1999, vol. 34:3, No. 119, 497-503.
• [30] Varga L., Baratosy J., Optimal prestressing of bolted flanges, Int. J. Pressure Vessel and Piping, 1995, vol. 63, 25-34.
• [31] Bouzid A., Chaaban A., Flanged joint analysis: a simplified method based on elastic interaction, Transaction of the CSME, 1993, vol. 17, No. 2, 181-196.
• [32] Bouzid A., Chaaban A., Bazergui A., The effect of gasket creep-relaxation on the leakage tightness of bolted flanged joint, Journal of Pressure Vessel Technology, vol. Ill, 1995, 71-78.
• [33] Bouzid A., Derenne M., A simple method for analyzing the contact stress in bolted flange joints with non-linear gaskets, The 1999 ASME Pressure Vessels and Piping Conference, Boston-Massachusetts, 1999, vol.382, 103-111.
• [34] Bouzid A.H., Beghoul H., A new proposed method for the design of bolted joints based on flexibility and tightness, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003, 293-301.
• [35] Grudziński К., Konowalski К., Badania charakterystyk mechanicznych połączeń stykowych przy obciążeniach dynamicznych. Cz. I. Podstawy badań doświadczalnych i stanowisko badawcze. Cz. II. Badania doświadczalne, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2002, Vol. 22, nr 2, 105-127.
• [36] Grudziński K., Kostek R., Modelowanie i analiza nieliniowych kontaktowych mikrodrgań normalnych wymuszonych siłą harmoniczną, XLII Sympozjon PTMTS Modelowanie w mechanice, Wisła, 2003, 141-146.
• [37] Zerres H., Guerout Y., 3D finite element simulation of bolted flanged connections thermomechanical behaviour for sealing applications, Proceedings ICPVT-10, Austria 2003, 287- -292.
• [38] Estrada H., Parsons I.D., Strength and leakage finite element analysis of a GFRP flange joint, Int. J. Pressure Vessels and Piping, 1999, vol. 76, 543-550.
• [39] Shoji Y., Nagata S., Analysis of gasket flanges with ordinary elements using APDL control, Toyo Engineering Corporation, Navashino-City, Chibo, Japan, 2002, 1-19.
• [40] Abid M., Nash D.H., A parametric study of metal-to-metal contact flanges with optimised geometry for safe stress and no-leak conditions, Int. J. Pressure Vessel and Piping, 2004, vol.81, 67-74.
• [41] Nash D.H., Spence J., Tooth A.S., Abid M., Power D.J., A parametric study of metal-to- j metal full-face taper-hub flanges, Int. J. PVP, 2000, vol. 77, 791-797.
• [42] Brown W., Recent north american research into several pressure vessel bolted joint integrity issues, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003, 303-312.
• [43] Bouzid A., Derenne M., Marchand L., Preventing PTFE gasket Blow-out, Proceedings ICPVT-9, Vol. 2, Sydney, Australia, 2000, 393^101.
• [44] Sakr О., Bouzid A., Derenne M., Marchand L., Correlation between PPMV and MASS leakage rate of gasketing products, Proceedings ICPVT-9, Vol. 2, Sydney, Australia, 2000, 369-381.
• [45] Bibel G.D., Experimental investigation of a pipe flange with external ending moment, Proceedings ICPVT-10, Vienna, Austria, 2003, 323-328.
• [46] Nash D.H., Abid M., Combined external load tests for standard and compact flanges, Int. J. Pressure Vessel and Piping, vol. 77, 2000, 799-806.