Schraubflansche Verbindungselemente (BFJAAls kritische Druckgrenzverbindung in Rohrleitungen, Druckbehältern und Wärmetauschern. Die Zuverlässigkeit dieser Verbindungen hängt nicht nur von der Konstruktion ab, sondern auch von der Materialwahl, der Montage und der Qualität der Wartung. Das Lösen von Dichtungen und Schrauben ist ein entscheidender Faktor, der die Zuverlässigkeit beeinflusst. Wenn das Lösen nicht richtig verwaltet wird, kann es zu einer Beeinträchtigung der Dichtungsleistung und einer langfristigen Beeinträchtigung der Verbindungsintegrität führen. Verbindungselemente zum Anheben von Schraubflanschen (BFJAZuverlässigkeit, muss ein tiefes Verständnis der Verhaltenseigenschaften der Dichtungsmaterialien unter Kraft, die Gesetze der Veränderung der Schraubenspannung im Laufe der Zeit und wann ein Wiederspannungsverfahren durchgeführt werden sollte.

Wann passiert die Entspannung?

Flächendichtungen (z.B. Drehen von Tetrafluorethylen)[PTFE]Die Entspannung tritt in der Regel bei Raumtemperatur auf. Halbmetalldichtungen (z. B. Metallwickelplatten)[SWG](Niedrige Empfindlichkeit für die Entspannung der Dichtung. Obwohl halbemetallische Dichtungen häufig auf die Entspannung der Dichtung verursacht werden, aber wenn die Schraubtemperatur auf etwa500°F（260°CWenn die Dichtung entspannt, verringert die Spannung der Dichtung.

Wählen Sie Dichtungsmaterial

Für Polymerbasierte Dichtmatten, insbesondere aus Tetrafluorethylen (PTFEFertigte Dichtungspassen, deren mechanische Eigenschaften unter Belastungsbedingungen je nach Materialtyp und Verarbeitungsqualität variieren. Native Drehen oder FormenPTFEHat eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, kann jedoch eine geringere mechanische Festigkeit und ein größeres Problem mit dem Kriechen bei Belastung haben. Dies führt zu einer größeren Entspannung und einem Verlust der Dichtspressung im Laufe der Zeit. Im Gegensatz zu modifiziertem Polytetrafluoroethylen (rPTFE(und expandiertes Polytetrafluorethylen)ePTFEDie Verwendung von hochwertigeren Harzen und ingenierischen Mikrostrukturen reduziert das Kriechen erheblich und erhöht die Festigkeit.rPTFEAußerdem können anorganische Füllstoffe wie hohle Glasmikrokugeln, Bariumsulfat und Siliziumdioxid hinzugefügt werden, um bestimmte Leistungen zu verbessern. Diese Materialien leisten sich in der Regel besser bei Flanschverbindungen und sind von praktischem Nutzen in kritischen Anwendungen, die Dimensionsstabilität erfordern. Wenn eine höhere Druckfestigkeit erforderlich ist, bieten Halbmetalldichtungen wie Metallwickelplatten und Metallzahnplatten eine bessere Lasthaltung und minimale Veränderungen unter dynamischen Bedingungen.

TEADITTeddy expandierbarer TetrafluorePTFE 24SHMikroperlenmodifiziertes Tetrafluor aus GlasTF1570Bariumsulfat modifiziertes TetrafluorTF1580Siliziumdioxid modifiziertes TetrafluorTF1590.

Wählen Sie Dichtungsmaterial

Aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften muss die Auswahl des geeigneten Dichtungsmaterials entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen erfolgen, einschließlich:

* Betriebstemperatur und Druck

* Chemische Kompatibilität

* Erwartete Flanschbewegungen, Vibrationen oder Wärmezyklen

* Langfristige Belastungsfähigkeit

Abbildung 1: Teststand (Bild von Teadit Teddy)

Nach der Auswahl des Dichtungsmaterials ist es notwendig, die langfristige Integrität der Verbindungen sicherzustellen, die festgelegten Montageprozeduren streng zu befolgen, insbesondere die Vorschriften über die Aufbringung von Schraubenlasten und die Haltezeit, wie die American Institute of Mechanical Engineers (American Institute of Mechanical Engineers).ASME）PCC-1Druckgrenzschraubenflanschverbindung (Druckgrenze verschraubt Flansch Joint Assemblyin den Normen beschrieben).ASMEVerantwortlichPCC-1Der Unterausschuss erweitert derzeit den Standard, um das Problem der Entspannung von Dichtungen und Schrauben abzudecken. Die nächste Version des Standards wird2026Jahr veröffentlicht. Da der Standard noch nicht veröffentlicht wurde, kann dieser Artikel keinen Inhalt enthalten, aber dieses Update basiert auf den folgenden Praxiskategorien.

Montage

1. Aufenthaltsdauer
Die Aufenthaltsdauer des Dichtungsmaterials ermöglicht es der Dichtung, sich nach der ersten Belastung zu entspannen. Diese Pause hilft sicherzustellen, dass jeglicher Verlust der frühen Schraubenvorspannung vor der Anwendung der "Stress Release Treatment" behoben wird, um die durch Entspannung verlorene Dichtungsspannung wiederherzustellen. Beachten Sie, dass die Spannungslösung den Enddrehmomentwert verwendet, der bei Umgebungstemperatur um den Flansch herum durchgeführt wird. Startdrehmoment (PCC-1ist eine Behandlung, bei der die Spannung befreit wird, aber wenn Temperatur oder Prozessbedingungen im Behälter vorhanden sind.

Diagramm2: Software-Schnittstelle. Der Teststand für diese Studie ist dargestellt1Wie gezeigt, durch zweiASME B16.5 NPS 4Zoll Flansch Zusammensetzung, Druckklasse150Ausgestattet mit acht5/8Zoll Schrauben.

Überwachung der Schraubenspannung in Echtzeit durch Spannungsschläge. Flanschmaterial verwendetnach ASTM A105Standard, Schraubenmaterial istSAEKlasse (Zugfestigkeit180Tausend Pfund pro Quadratzentimeter[ksi]). Der obere Flansch verfügt über ein Loch, das zu einer inneren Kammer führt, die unter Druck gesetzt werden kann. Diese Funktion wurde in dieser Studie nicht genutzt.

Entsprechend der Branchenpraxis wird empfohlen, eine entspannte Zeit für mehrere Stunden oder Tage zu warten. Studien zeigen jedoch, dass eine kürzere Aufenthaltsdauer (z. B. nur15Minuten) bietet eine praktische Kompromisslösung zwischen der Zeit, die benötigt wird, um wieder zu straffen, und der Fähigkeit der Dichtung, die Spannung zu halten. Die optimale Aufenthaltsdauer hängt von Faktoren wie der Dichtungstyp und den spezifischen Betriebsbedingungen ab. Es sollte daher durch Erfahrung vor Ort oder die Einhaltung der Herstelleranleitungen verifiziert werden.

2.Drehmomenttechnologie

Ein kontrollierter und konsistenter Drehmomentmodus (in der Regel ein Sternenmodus) ist für eine gleichmäßige Kompression von Dichtungen von entscheidender Bedeutung. Die Anwendungsrichtlinie betont, dass das Drehmoment im mehrfachen Sternmodus aufgebracht und im endgültigen runden Modus abgeschlossen werden sollte, während Kalibrierungswerkzeuge verwendet werden, um eine genaue Last zu gewährleisten. Die Entspannungskompensation nach der Aufenthaltszeit dient der Wiederherstellung der durch Entspannung verlorenen Vorspannung. Einige Endbenutzer haben bereits begonnen, mit Ultraschall- oder digitalen Drehmomentprüfungswerkzeugen (soweit möglich) Schraubenspannungswerte zu erfassen. Obwohl die richtige Montage die Grundlage für die Integrität der Verbindungen bildet, sind proaktive Überwachungs- und Follow-up-Verfahren erforderlich, um diese Integrität langfristig aufrechtzuerhalten.

Wartung und Überwachung

Um die Probleme des Schraubenspannungsverlusts und der Dichtungskreifung zu beheben, wurden zwei wichtige Maßnahmen ergriffen: der Spannungsaufgabebetrieb und die Wiederspannung nach dem Start.

Bei Systemen, die während des Betriebs erwärmt werden, kann jedoch eine zusätzliche Löschung aufgrund von thermischer Ausdehnung und Dichtungsverformung auftreten. In diesem Fall wird empfohlen, nach dem Start wieder zu straffen, um eine angemessene Schraubenlast wiederherzustellen und langfristige Dichtungsleistungen zu gewährleisten.

Für Hochtemperatursysteme wird empfohlen, dass die Komponententemperatur immer noch unter450°F（232°C(wieder zu schärfen). Wenn diese Schwelle überschritten wird, verschlechtert sich der Schmierstoff und der Reibungskoeffizient (KÄnderungen des Faktors) können die Drehmomentgenauigkeit erheblich beeinflussen und dazu führen, dass die Spannungsberechnung unzuverlässig ist. Wenn daher erwartet wird, dass der Flansch eine hohe Temperatur erreicht, sollte eine Wiederspannung in der Vorwärmphase geplant werden, bevor diese nachteiligen Auswirkungen auftreten.1Beachten Sie, dassASME PCC-1Der Begriff "Hitzmoment" wurde durch "Start-Respannung" ersetzt, um Verwechslung mit "Hitzmoment" (Einzelschraubenaustausch) zu vermeiden. Dies ist ein geplantes Wartungsverfahren und keine elektrisch betriebene Wartungsaktivität. Obwohl diese Verfahren auf bewährten Praktiken und Branchenstandards basieren, kann ihre Wirksamkeit je nach Dichtungsmaterial und Anwendungsbedingungen variieren. Tests vor Ort und datengestützte Validierungen sind entscheidend für die Optimierung der Neubefestigungsstrategie und die langfristige Zuverlässigkeit der Verbindungen.

Überprüfung durch Feldtests

Kürzlich wurden mehrwöchige kontrollierte Tests verschiedener Dichtungsmaterialien durchgeführt, um besser zu verstehen, wie sich verschiedene Dichtungskategorien im Laufe der Zeit auf Kompressionslast und Spannungsabspannung reagieren. Die Studie analysierte Dichtungen bei Raumtemperatur, um zu beurteilen, ob alle Arten von Dichtungen die allgemein empfohlene Aufenthaltszeit von vier Stunden vor einer Wiederspannung erfordern oder ob kürzere Intervalle ähnliche Dichtungsleistungen bieten und Ausfallzeiten reduzieren. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehören:

-Halbmetalldichtungen (z. B. Typen wie Metallwickelplatten und Metallzahnplatten) weisen während aller getesteten Aufenthaltszeiten einen sehr geringen Schraubenspannungsverlust auf. Diese Dichtungen behalten den größten Teil der ursprünglichen Belastung auch ohne eine Wiederspannung. Zum Beispiel ist der Spannungsverlust der Metallwickelpasse Dichtung bei nicht wieder festgezogen und vollständig24Zwischen Stundenzyklen ändert sich nur etwa1.6%Dies deutet darauf hin, dass die Vorteile einer Nachspannung nach mehreren Stunden bei Halbmetalldichtungen geringfügig sind.

-Andererseits Polytetrafluoroethylen (PTFEDie Grunddichtungen zeigen größere Unterschiede im Entspannungsverhalten, was die Notwendigkeit der Entwicklung materialspezifischer Befestigungsstrategien weiter unterstreicht:

• ePTFEOhne erneute Spannung,20Früher Stressverlust nach Stunden, Stressrelaxation12.6%Nur nach der Installation15Minuten zum Wiederaufspannen, der Spannungsverlust wird fast halbiert auf7.5%und1Stunden (7.0%),4Stunden (5.9%(und24Stunden (3.0%Die spätere Verbesserung ist nur geringfügig. Dies deutet darauf hin, dass die meisten Effekte innerhalb kurzer Aufenthaltszeiten erreicht werden können, während längere Verzögerungen zu abnehmenden Gewinnen führen.

• Modifiziertes TetrafluorrPTFEEine ähnliche Entspannungstendenz zeigt sich. Spannungsverlust ohne Wiederspannung12.5%Hinunter 15Minuten.7.8%、1Stundenweise.6.6%、4Stundenweise.5.3%und24Stundenweise.4.4%Obwohl eine gewisse Verbesserung nach einem verlängerten Aufenthalt beobachtet wurde, können die meisten Vorteile innerhalb der ersten Stunde erreicht werden.

• Drehpolytetrafluorethylen (sPTFEdeutlich schlechtere Leistung mit dem höchsten Spannungsverlust aller Testmaterialien: bis zu20.0%Trotz der relativ frühen Stabilisierung ihres Spannungsverlusts (15Minute nach unten12.3%), aber1Nach einer Stunde bleibt11.7%，4Stunden später für11.3%Dies zeigt einen anhaltend hohen Restspannungsverlust. Auch in24Nach einer Stunde ist der Stressverlust noch hoch.8.0%deutlich höher alsePTFEoderrPTFEDies zeigt, dass obwohlsPTFEDer Spannungsverlust wird schnell glatt, aber seine absolute Spannungsauslösung ist deutlich höher als bei anderen Materialien und somit eine geringere Zuverlässigkeit der langfristigen Dichtung in anspruchsvollen Anwendungsumgebungen.

Obwohl es immer wünschenswert ist, eine möglichst lange Aufenthaltsdauer vor einer Wiederspannung zu haben, zeigen Studien, dass nicht alle Dichtungsmaterialien die gleiche Behandlung erfordern. Ein individueller Ansatz spiegelt das reale Verhalten verschiedener Dichtungsarten nicht wider. Bei zeitlich begrenzten Einschränkungen müssen Halbmetalldichtungen in einigen Anwendungen möglicherweise gar nicht neu angespannt werden, da ihre Spannungsauslösung sehr gering ist. Im Gegensatz dazu Polytetrafluoroethylen (PTFEGrunddichtungen profitieren von einer frühen Wiederbefestigung, die in der Regel nur vier Stunden vor der Standard-Markierung erfolgt. Je nach Material können die meisten Spannungsverluste in kurzer Zeit15bis60In Minuten wiederhergestellt. Diese Erkenntnisse ermöglichen es den Wartungsteams, fundiertere und materialspezifischere Entscheidungen zu treffen und die Schraubverbindungsprozesse zu optimieren, um die Dichtungsleistung zu verbessern und unnötige Ausfallzeiten zu minimieren.

Auswirkungen hoher Temperaturen

höher als500°F（260°CBei der Betriebstemperatur kann das Lösen von Schrauben erheblich zunehmen. American Institute of Mechanical Engineers (Vereinigte Staaten)ASMEDruckbehälter und Leitungskonferenzen3Eine oben veröffentlichte Studie zeigt:

• American Association of Materials and Tests (amerikanische Gesellschaft für Materialien und Versuche)nach ASTM）A193 B7Schrauben auf725°F（385°CUnterspannungsverlust bis zu60%.

• nach ASTM A193EbeneB16Schrauben in25%Bessere Leistung unter Wechselbedingungen.

• nach ASTM A193Ebeneder B8MEdelstahlschrauben erhalten sogar durch Differenzen in der thermischen Ausdehnung eine Vorspannung.

Für Anwendungen bei hohen Temperaturen ist die sorgfältige Auswahl des Materials entscheidend, um die Integrität der Verbindungen unter thermischer Spannung zu erhalten. Schraubenkomponenten sollten auf Materialien mit zuverlässigen Eigenschaften bei hohen Temperaturen aufgerüstet werden, wie z.B.ASTM A193 B16Um das Risiko einer Schraubenspannung zu verringern.

Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung, diese Schrauben in Kombination mit der richtigen Klasse von Muttern zu verwenden. Zum Beispiel:B16Schrauben müssen passen4Ebene oder7Stufenmutter, um das Lösen der Mutter zu minimieren.

Die Integrität der Schraubflanschverbindung hängt nicht nur von den Drehmomentwerten und der Dichtungsauswahl ab, sondern ist auch im tiefen Verständnis des langfristigen Verhaltens des Materials unter Druck und Wärmebelastung verwurzelt. Dichtungslösungen, Schraubenspannungsverluste und Flanschverschiebungen sind keine isolierten Ereignisse, sondern kontinuierliche Phänomene, die vorausschauende Wartungsstrategien, Materialwissenschaftliche Erkenntnisse und strikte Einhaltung des Montageprozesses erfordern.

Da die Felddaten immer wieder komplexe Wechselwirkungen zwischen Dichtungstypen, Lasthaltung und Temperatur aufdecken, müssen Ingenieure eine proaktive, datenbasierte Strategie ergreifen, um die Verbindungsleistung zu verlängern und ungeplante Ausfallzeiten zu verringern, indem sie materialspezifische Tests, Zeitoptimierungen und bewährte Umspannungsverfahren durchführen.

Durch hochwertige Dichtungsmaterialien, standardisierte Montageprozesse und strenge Wartungsmaßnahmen können Branchen die Lebensdauer von Flanschverbindungen effektiv verlängern und das Risiko von ungeplanten Ausfallzeiten verringern.

Autor:TEADIT - Angelica Pajkovic und Scott Hamilton