Верфи и судоремонт · Техническое руководство
Уплотнение гидравлических фитингов: способы и ошибки монтажа
Коротко
Уплотнение в гидравлическом соединении обеспечивается четырьмя способами: кольцом O-ring, шайбой USIT (bonded seal), конусной металлической поверхностью и конической резьбой. В цилиндрических резьбах уплотняет прокладка или конус; в конических резьбах, таких как BSPT и NPT, на резьбу нужен уплотнительный материал. Большинство утечек вызвано неправильным сопряжением, задирами на нержавеющей резьбе и несоосностью; при пусконаладке давление повышают ступенчато, контролируя соединения.
Даже при правильно выбранном изделии неправильный монтаж приводит к утечке с первого дня. Значительная часть протечек на практике вызвана не самим изделием, а загрязнённой уплотнительной поверхностью, перетянутым конусом, перекрученным при установке кольцом O-ring или трубой, притянутой с перекосом. В этой статье мы собрали способы уплотнения, применяемые в гидравлике, и наиболее частые ошибки при монтаже нержавеющих соединений.
Четыре основных способа уплотнения
| Способ | Где применяется? | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| Уплотнение по резьбе | Конические резьбы NPT и BSPT | Уплотнительный материал не должен выступать с конца резьбы внутрь линии; перетяжка деформирует резьбу |
| Конусная поверхность «металл по металлу» | JIC 37°, конус BSP 60°, метрическое соединение с врезным кольцом 24° | Поверхность должна быть без царапин; перетяжка сминает конус |
| Кольцо O-ring | Торец ORFS, порты под O-ring, фланец SAE, конус 24° с кольцом O-ring | Правильный размер и материал; заменять при каждой разборке |
| Шайба USIT и уплотнение ED | Цилиндрические порты BSPP и метрические | Посадочная поверхность должна быть ровной и чистой; повторно не использовать |
Уплотнение по резьбе
В конических резьбах (NPT, BSPT) уплотнение достигается сжатием боковых сторон витков и уплотнительным материалом, заполняющим зазор между ними. При использовании ленты PTFE (ФУМ) первые один-два витка оставляют свободными, а ленту наматывают по часовой стрелке, если смотреть с торца наружной резьбы; иначе обрывки ленты попадут в линию и могут забить клапаны и фильтры. При выборе жидкого герметика нужно проверить его совместимость с рабочей средой и температурой. Намотка ленты на цилиндрическую резьбу (BSPP, UNF, метрическая) не даёт уплотнения; в этих резьбах уплотнение обеспечивается прокладкой, кольцом O-ring или конусной поверхностью.
Конусная поверхность «металл по металлу»
Уплотнительной поверхностью служит конус 37° в соединениях JIC, 60° на наконечниках рукавов BSP и 24° в метрических соединениях с врезным кольцом. Поскольку эти поверхности работают без прокладки, малейшая царапина или забоина открывает путь для утечки. Перетянутый конус сминается и при следующем монтаже уже не обеспечивает уплотнения. Вместо затяжки по моменту применяется также метод отсчёта граней шестигранника после затяжки от руки; на нержавеющей стали трение в резьбе может искажать показания момента, поэтому этот метод способен дать более стабильный результат.
Кольцо O-ring
В соединениях ORFS кольцо O-ring устанавливается в канавку на плоском торце, а в портах под O-ring — на шейку у шестигранника детали с наружной резьбой. Соединения с кольцами O-ring хорошо переносят вибрацию и повторный монтаж; однако кольцо O-ring должно быть правильного размера, из материала, совместимого с рабочей средой, и не должно повреждаться при монтаже. Перед монтажом кольцо O-ring слегка смазывают рабочей жидкостью системы и следят, чтобы оно не порезалось при проходе через острую кромку резьбы.
Шайба USIT и уплотнение ED
В цилиндрических портах BSPP и метрических уплотнение обеспечивается шайбой USIT (металлическая шайба с резиновым уплотнительным элементом), устанавливаемой под шестигранник, или эластомерным уплотнением (ED) на детали с наружной резьбой. Поверхность порта обязательно должна быть ровной, без заусенцев и достаточной ширины для посадки уплотнения. После сжатия эти уплотнения необратимо деформируются; при разборке соединения нужно ставить новые.
Задиры (galling) на нержавеющей стали и монтажная паста
Оксидный слой, защищающий нержавеющую сталь, может разрушаться между двумя нержавеющими поверхностями, скользящими друг по другу под нагрузкой. Обнажённые металлические поверхности схватываются, материал витков отрывается и налипает, и соединение заклинивает. Это явление называют задиром или холодной сваркой (galling). Заклинившее нержавеющее соединение часто приходится срезать; при этом повреждается и резьба ответного порта.
Чтобы снизить риск:
- Перед монтажом очистите резьбу: стружка, песок и сварочные брызги провоцируют задир.
- Применяйте на нержавеющей резьбе подходящую монтажную пасту. Для линий пищевых продуктов, кислорода или специальных химикатов проверяйте пригодность пасты для данного применения.
- Затягивайте медленно и без остановок; не затягивайте нержавеющие соединения высокооборотным ударным инструментом.
- Если резьба начинает идти туго, не прикладывайте силу: разберите соединение, проверьте резьбу, очистите и попробуйте снова.
Несоосность: скрытая причина утечек
Труба или рукав должны подходить к порту строго по его оси. Если притягивать подходящую под углом трубу затяжкой гайки, на конусные поверхности и кольцо O-ring ложится неравномерная нагрузка. Даже если поначалу соединение выглядит герметичным, под действием вибрации и циклов давления оно начинает течь; иногда труба трескается от усталости в месте соединения.
- Сначала зафиксируйте трубу хомутами и лишь в последнюю очередь затягивайте соединение.
- Подключайте рукава без скручивания: линия маркировки на рукаве должна оставаться прямой.
- При затяжке гайки удерживайте корпус вторым ключом; иначе корпус провернётся и ослабит ответное соединение.
- На длинных трубопроводах без опор применяйте виброгасящие хомуты.
Как правильно определить источник утечки
Первая реакция при обнаружении утечки — подтянуть гайку ещё немного; однако именно место утечки подсказывает, в чём решение.
- Между гайкой и корпусом: Возможны царапины или смятие на конусной поверхности либо недостаточная затяжка. Перетянутый конус дополнительной затяжкой не исправить; поверхность нужно проверить и при необходимости заменить деталь.
- Из резьбы порта или из-под шестигранника: Повреждено кольцо O-ring, шайба USIT или уплотнение ED либо испорчена посадочная поверхность. Уплотнение нужно заменить, поверхность порта — проверить.
- Между наконечником рукава и рукавом: Проблема в зоне обжима. РВД в сборе нужно заменить; не пытайтесь повторно обжать наконечник.
- Из самой конической резьбы: Недостаточно уплотнительного материала или повреждена резьба. Соединение нужно разобрать и очистить, резьбу проверить и подготовить заново.
Пусконаладка и контроль утечек
- После монтажа промойте линию: остатки от монтажа повреждают клапаны и насосы.
- Сначала запустите систему на низком давлении и удалите из неё воздух.
- Поднимайте давление до рабочего значения ступенчато; на каждой ступени визуально проверяйте соединения.
- При поиске утечки подносите к соединению сухую ветошь или бумагу. Никогда не ищите утечку рукой на линии под давлением: тонкая струя масла может пробить кожу и привести к серьёзной травме.
- При обнаружении утечки остановите систему, полностью сбросьте давление и только потом приступайте к работе. Соединение под давлением не подтягивают.
- Повторите проверку после первого прогрева: тепловое расширение и усадка в некоторых соединениях проявляются не сразу.
Контрольный список
- Соответствует ли способ уплотнения типу соединения: коническая резьба, конусная поверхность, кольцо O-ring, прокладка?
- Чистые ли уплотнительные поверхности, нет ли на них царапин и заусенцев?
- Новые ли кольца O-ring и прокладки, правильного ли они размера и совместимы ли с рабочей средой?
- Использовалась ли монтажная паста на нержавеющей резьбе?
- Подключены ли трубы и рукава соосно, без скручивания и с опорами?
- Выполнена ли затяжка по моменту или числу граней, указанным производителем?
- Выполнены ли при пусконаладке ступенчатый подъём давления и безопасный контроль утечек?
