Металлорукава высокого давления из нержавеющей стали, РНВД. Рекомендации

Рекомендации по выбору типа РНВД

Характеристики различных типов оболочек РНВД для транспортировки жидкостей и газов при температурах от минус 270 до плюс 650°С и давлениях не более 350Бар.

При выборе типа РНВД для каждого конкретного случая необходимо принимать во внимание следующие факторы:

Механические факторы, влияющие на выход сильфонных металлорукавов из строя.

При проектировании трубопроводов с гибкими металлическими рукавами, следует понимать виды нагрузки и принципы ее распределения на составные части металлорукава приводящие к разрушению последнего.

Основными элементами металлорукава являются несущая сильфонная оболочка, изготавливаемая из тонкостенной трубы, металлическая оплётка и концевая арматура.

Основными причинами выхода РНВД из строя являются нарушение герметичности сильфона, нарушение формы гофр сильфона, а также отрыв оплётки из сварного шва либо ее повреждение.

Повреждение оплётки

Оплётка применяется в конструкции РНВД для предотвращения осевого удлинения, радиального расширения сильфона, повышения стабильности конструкции рукава в целом.

Схему нагружения оплётки РНВД, находящегося под давлением смотри на рисунке 1.

На оплётку (в зависимости от монтажной схемы) могут воздействовать силы:

• Fa – осевое усилие, Н;
• Fr – радиальное усилие, Н.

Рисунок 1

За основу расчёта и метода испытания допустимого давления различных типов оболочек РНВД, берутся испытания на допустимое осевое усилие Fa (с коэффициентом запаса kз = 4, от разрушающего давления)  при котором происходит отрыв оплётки из сварного шва концевой арматуры, приводящий  к разрушению целостности конструкции.

Допустимое усилие Fr  в расчётах не учитывается, так как разрушение конструкции наступает раньше,  вследствие иных факторов.

В случае если на рукав, который под действием давления подвергается растягивающему усилию, будет воздействовать давление, превышающее  в 4 раза допустимое,  оплётка рукава отрывается от сварного шва – сильфонная оболочка начинает расширяться. При этом рукав может не потерять герметичность.

Пример разрушения рукава РНВД.331.12.П 125 под давлением 80бар смотрите на фотографии 1.

Фотография 1

В случае повреждения оплётки из-за механического воздействия (трения, волочения, ударов, разрыва прядей),  сильфонная оболочка, находящаяся под давлением, под действием радиальной силы Fr, произведёт разрыв оплётки, и начнёт расширяться в радиальном направлении.

К такому же повреждению оплётки приведёт несоблюдение нейтральной длины неизогнутого участка РНВД, либо изгиб рукава на недопустимый радиус.

При расчёте длины металлорукава необходимо гарантированно учесть длину неизогнутого участка и соблюдение минимальных радиусов гиба.

При расчёте допустимого давления следует учитывать монтажную схему.

В случае если металлорукав является составной частью трубопровода, в котором оба конца металлорукава присоединены к кронштейнам воспринимающим осевую нагрузку (схема 1), возникающую от давления и (или) иных факторов, то усилие Fa не воздействует на оплётку. Оплётка воспринимает только радиальное усилие Fr. Следовательно, теоретически рукав может воспринимать большие давления, рассчитываемые индивидуально

Схема 1

В случае если металлорукав нагружается согласно монтажной схемы 2, тогда оплётка воспринимает оба  усилия Fa и Fr.  В этом случае давление не может превышаться ни при каких условиях.

Схема 2

Повреждение сильфонной оболочки.

Основными причинами, приводящими к разрушению сильфонной оболочки являются:

• не соблюдение минимального радиуса гиба;
• не соблюдение нейтральной неизогнутой длины;
• недопустимые параметры вибрации и циклических перемещений;
• скручивающие усилия;
• превышения допустимого давления;
• превышение скорости потока транспортируемой среды;
• механические повреждения от внешнего воздействия (удар, волочения и т.п.).

При скручивании рукава, тонкостенная сильфонная оболочка разрушается характерными кольцеобразным трещинами, развивающимися в радиальном направлении. Скручивание – недопустимый фактор, и должен быть гарантированно исключён при выборе схемы монтажа и кинематической схемы нагружений.

Вибрация и циклические перемещения гофр сказываются на усталостной прочности конструкции, и должны приниматься во внимание с помощью понижающих коэффициентов.

В случае превышения допустимого давления на оболочку, РНВД может выйти из строя даже в случае сохранения целостности оплётки, по причине раздувания гофр оболочки под оплёткой. В этом случае рукав сохраняет герметичность, но теряет гибкость.

Схема нагрузки на гофры оболочки приводящие к их раздуванию представлена на рисунке 2.

Рисунок 2

Пример изменение формы гофр РНВД331.12.П.50 под давлением 120бар смотри на фотографии 2. Рукав не потерял герметичность, сохранил конструкционную форму, но потерял гибкость.

Фотография 2

Таким образом, превышение допустимого давления может приводить как к разрушению оплётки, так и к потери гибкости рукава, вследствие изменения формы гофр.

Превышение скорости потока транспортируемой среды приводит к разрушению сильфонной оболочки вследствие  вибрации гофр.

В рамках данных ТУ представлена возможность устранения данной проблемы с помощью применения кольцеобразных проставок между гофрами. Целесообразность их использования и расчёт допустимых давлений устанавливается в рамках индивидуальных заказов, с учётом конкретной схемы монтажа.