TWBV Защитная гильза для свободно вращаемых фланцев Van Stone (цельноточеная)
TWBV Защитная гильза для свободно вращаемых фланцев Van Stone (цельноточеная)
Конструкция для крайне тяжелых условий эксплуатации
| Модель | Изготовление | Присоединение | Конструкция |
| TWBV01 | Цельноточенная | под вращающийся фланец | Прямая (цилиндрическая) |
| TWBV02 | Цельноточенная | под вращающийся фланец | Коническая |
| TWBV05 | Цельноточенная | под вращающийся фланец | Спиральная (Scruton) |
ГАРАНТИЯ - 1 год (с возможностью расширения гарантийного срока).
ДОСТАВКА: от 10 дней
Назначение
Защитная гильза TWBV представляет собой специализированное изделие для измерения температуры в условиях экстремально высоких технологических нагрузок. Она разработана для установки на свободно вращающихся фланцах Van Stone (тип соединения, при котором фланец не приварен к гильзе, а может свободно вращаться вокруг нее, что упрощает монтаж и ориентацию ответного фланца).
Благодаря конструкции, соответствующей жестким требованиям Shell (MESC — Modular Equipment Standards Committee), данные гильзы являются наилучшим и часто единственно приемлемым вариантом для использования в нефтехимической, нефтегазовой и энергетической отраслях, где стандартные решения не обеспечивают требуемого уровня надежности.
Ключевые функции
- Защитная: Надежно изолирует датчик температуры от агрессивной, высокотемпературной и высоконапорной технологической среды.
- Сервисная: Обеспечивает возможность замены термометра без остановки процесса и сброса давления, при этом свободно вращающийся фланец упрощает центровку и монтаж.
- Стандартизация: Полное соответствие чертежам Shell S38.113 и S38.114 (все версии) гарантирует взаимозаменяемость и совместимость с проектами, выполненными по стандартам Shell и другим требованиям.
Особенности конструкции Van Stone
Конструкция Van Stone (также известная как «свободно вращающийся фланец» или «лапчатый фланец») имеет ряд преимуществ для ответственных применений:
- Свободное вращение фланца: Фланец не зафиксирован на теле гильзы и может вращаться, что значительно упрощает совмещение крепежных отверстий с ответным фланцем на трубопроводе при монтаже.
- Отсутствие сварки фланца: Фланец изготавливается отдельно и надевается на гильзу, после чего фиксируется отбортовкой или наплавным буртом. Это исключает сварку фланца к гильзе, снижая риск коррозии и концентрации напряжений.
- Универсальность: Одна и та же гильза может использоваться с фланцами разных стандартов (ASME, DIN, ГОСТ) при условии соответствия посадочных размеров.
Область применения
Отрасли промышленности
- Нефтегазовая промышленность: Магистральные газопроводы, компрессорные станции, установки подготовки газа, системы сбора и транспорта нефти.
- Нефтехимическая промышленность: Установки пиролиза, крекинга, гидроочистки, каталитического риформинга, производства олефинов и ароматики.
- Энергетика: Паропроводы высокого и сверхвысокого давления на ТЭС и АЭС, турбинные установки, пароперегреватели, питательные трубопроводы.
Типы технологических нагрузок
- Для высоких технологических нагрузок:
- Сверхвысокое давление (до классов ASME 2500 и выше).
- Экстремальные температуры (от криогенных до +1200°C).
- Высокоскоростные потоки газа и пара (более 50 м/с).
- Циклические нагрузки (частые пуски-остановы, термоциклирование).
- Для агрессивных сред: Сероводородсодержащие среды (кислый газ, кислая нефть), углекислота, пары серы, водородное воздействие.
Конструктивные особенности и исполнение
Соответствие стандартам
Гильза TWBV разработана и изготавливается в строгом соответствии с корпоративными стандартами Shell, которые являются одними из самых строгих в мировой нефтегазовой индустрии.
| Стандарт / Чертеж | Описание требований |
| Shell MESC (Modular Equipment Standards Committee) | Комплекс требований к материалам, геометрии, контролю качества и документации для модульного оборудования. |
| Чертежи Shell S38.113 и S38.114 (все версии) | Детальные чертежи, регламентирующие размеры, допуски, посадки и конструктивные особенности защитных гильз типа Van Stone для различных классов давления и диаметров. |
| Соответствие ASME B16.5 | Фланцы изготавливаются по стандарту ASME B16.5 для свободно вращающихся фланцев (Lap Joint Flanges). |
Тип конструкции: цельноточеная
Гильза TWBV изготавливается исключительно по цельноточеной технологии:
- Без сварки: Тело гильзы полностью вытачивается из цельного металлического прутка. Сварные швы отсутствуют полностью, что критически важно для работы при высоких давлениях и в коррозионных средах (исключается риск разрушения по шву и межкристаллитной коррозии в зоне сварки).
- Отбортовка / наплавной бурт: Для фиксации свободно вращающегося фланца на теле гильзы формируется утолщение (бурт) механической обработкой или наплавкой. Это исключает использование приварных колец, которые являются концентраторами напряжений.
Конструкция для свободно вращающихся фланцев (Van Stone)
- Тип фланца: Lap Joint Flange (LJ) по ASME B16.5, а также аналоги по другим стандартам.
- Свободное вращение: Фланец не зафиксирован и может поворачиваться на 360°, что упрощает монтаж при несоосности крепежных отверстий.
- Материал фланца: Фланец может изготавливаться из материала, отличного от материала гильзы (например, углеродистая сталь для фланца + нержавеющая сталь для гильзы), что обеспечивает экономию при сохранении коррозионной стойкости в зоне контакта со средой.
- Типы уплотнения: Как правило, используется поверхность RF (Raised Face) или RTJ (Ring Type Joint) для высоких давлений.
Преимущества конструкции TWBV перед стандартными фланцевыми гильзами
| Характеристика | TWBV (Van Stone, свободный фланец) | Стандартная фланцевая гильза (приварной фланец) |
| Монтаж | Упрощен за счет вращения фланца; не требуется точного совмещения отверстий при затяжке. | Требует точного совмещения фланцев; при монтаже гильза фиксирована. |
| Замена | Возможна замена гильзы без замены фланца (фланец остается на трубопроводе). | Фланец и гильза — единое целое; замена гильзы = замена всего узла. |
| Экономия материалов | Фланец может быть из более дешевого материала (например, углеродистая сталь), чем гильза (нержавейка). | Фланец и гильза обычно из одного материала, что дороже. |
| Концентрация напряжений | Низкая (отсутствие сварного шва фланца). | Выше (наличие сварного шва между фланцем и гильзой). |
| Соответствие Shell | Да (S38.113, S38.114). | Не всегда. |
Технические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Модель | TWBV |
| Тип конструкции | Цельноточеная (из прутка), без сварных швов |
| Тип присоединения | Van Stone (свободно вращающийся фланец) |
| Стандарт фланцев | ASME B16.5 (Lap Joint Flanges) |
| Типы уплотнительных поверхностей | RF (Raised Face), RTJ (Ring Type Joint) |
| Соответствие чертежам Shell | S38.113 и S38.114 (все версии) |
| Соответствие стандартам Shell | Shell MESC |
| Классы давления ASME | 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 |
| Номинальный диаметр (DN / NPS) | 15 мм (1/2") до 200 мм (8") и более |
| Диапазон длин погружения (L) | 60 - 2000 мм (под заказ, согласно чертежам Shell) |
| Диаметр внешний у основания | 17 - 45 мм (в зависимости от класса давления) |
| Диаметр внешний на конце | 12 - 35 мм |
| Диаметр внутренний (под датчик) | 6,2 - 25 мм |
| Толщина стенки наконечника | от 3 мм (стандарт 5 мм) |
| Форма погружаемой части | Прямая, коническая, ступенчатая (под заказ) |
| Материалы исполнения гильзы | AISI 316/316L/316Ti, AISI 321, AISI 310S, Inconel 600/625, Hastelloy C-276/C-22, Монель 400, Титан (Grade 2/5), Duplex/Super Duplex |
| Материалы фланца (Van Stone) | Углеродистая сталь (A105, A350 LF2), нержавеющая сталь (A182 F316), легированные стали (A182 F11/F22) — по выбору |
| Температура применения | От -196°C до +1200°C (в зависимости от материала гильзы) |
| Давление применения | До класса ASME 2500 (соответствует давлению до 400+ бар) |
| Защитные покрытия | Стеллитовая наплавка (для абразивных сред) |
| Назначенный срок службы | 20 лет |
Исчерпывающее руководство по выбору гильз Van Stone TWBV-01
1. Введение: Почему Shell MESC и Van Stone
Для инженера, работающего в нефтегазовом или нефтехимическом секторе, требования корпоративных стандартов Shell (MESC) являются не рекомендацией, а техническим условием, обязательным для поставщиков оборудования на многие международные проекты, особенно реализуемые в Северном море, на Ближнем Востоке, в Африке и Азии.
Стандарты Shell, в частности чертежи S38.113 и S38.114, устанавливают жесткие требования к защитным гильзам для особо тяжелых условий эксплуатации. Конструкция Van Stone (свободно вращающийся фланец) выбрана Shell как предпочтительная для многих применений благодаря:
- Упрощению монтажа и обслуживания.
- Снижению концентрации напряжений (отсутствие сварного шва фланца).
- Возможности комбинировать материалы гильзы и фланца для оптимизации стоимости и коррозионной стойкости.
Гильза TWBV-01 полностью соответствует этим требованиям и представляет собой оптимальное решение для проектов, где обязательны стандарты Shell.
2. Ключевые требования Shell MESC к гильзам Van Stone
Основные требования, заложенные в чертежах Shell S38.113 / S38.114:
| Параметр | Требование Shell | Реализация в TWBV-01 |
|---|---|---|
| Конструкция | Цельноточеная, без сварных швов на теле гильзы | Полностью цельноточеная из прутка |
| Присоединение | Van Stone (свободно вращающийся фланец) по ASME B16.5 | Да, фланец свободно вращается |
| Размеры | По чертежам S38.113 / S38.114 | Полное соответствие |
| Материалы | В соответствии с Shell MESC SPEC | Широкий выбор материалов по спецификациям Shell |
| Контроль качества | NDE (рентген, пенетрация, УЗК) | Возможность проведения всех требуемых тестов |
| Документация | Полный пакет QM (Quality Manual), сертификаты 3.1/3.2 | Предоставляется по запросу |
3. Особенности расчета для гильз Van Stone
Расчет гильз TWBV-01 на прочность и вибрационную устойчивость выполняется в соответствии со стандартом ASME PTC 19.3 TW. Однако конструкция Van Stone имеет особенности:
3.1. Зона заделки
В отличие от приварного фланца, где гильза жестко заделана в сварном шве, в конструкции Van Stone заделка осуществляется через отбортовку или наплавной бурт. Это необходимо учитывать при расчете собственной частоты гильзы (fn) — граничные условия могут быть менее жесткими, чем для приварного фланца.
Инженерная рекомендация: При расчете следует использовать модель с «защемленной» опорой на уровне бурта, но с учетом возможной податливости соединения.
3.2. Выбор материала фланца
Материал фланца может отличаться от материала гильзы. Это позволяет:
- Использовать коррозионностойкий сплав только для гильзы (контакт со средой).
- Использовать более дешевую углеродистую или легированную сталь для фланца.
Однако необходимо обеспечить:
- Совместимость материалов при рабочей температуре (различие коэффициентов теплового расширения).
- Отсутствие гальванической коррозии между гильзой и фланцем.
4. Алгоритм выбора гильзы TWBV-01
| Шаг | Действие | Примечание |
|---|---|---|
| 1 | Определить необходимость соответствия Shell MESC | Для проектов, требующих Shell — TWBV-01 обязательна |
| 2 | Собрать технологические параметры | P, T, V, ρ, состав среды (H₂S, CO₂, хлориды) |
| 3 | Определить требуемый класс давления и DN | Выбрать класс ASME (150-2500) и номинальный диаметр |
| 4 | Выбрать материал гильзы | По коррозионной стойкости и температуре |
| 5 | Выбрать материал фланца | Оптимизация стоимости (обычно углеродистая сталь) |
| 6 | Рассчитать гильзу по ASME PTC 19.3 TW | Обязательно для высоких скоростей потока |
| 7 | Согласовать чертеж | В соответствии с S38.113/S38.114 |
| 8 | Заказать с требуемым пакетом контроля | NDE, гидроиспытания, сертификаты |
5. Сравнение: TWBV-01 vs стандартная фланцевая гильза
| Критерий | TWBV-01 (Van Stone) | Стандартная фланцевая гильза |
|---|---|---|
| Соответствие Shell MESC | Да (основное преимущество) | Нет |
| Свободное вращение фланца | Да | Нет |
| Возможность замены гильзы без замены фланца | Да | Нет (фланец приварен) |
| Экономия на материале фланца | Да (фланец из дешевого материала) | Нет (фланец из того же материала) |
| Сложность изготовления | Выше | Ниже |
| Стоимость | Выше (из-за сложности) | Ниже |
| Рекомендуемые области | Проекты Shell, высокие давления, коррозионные среды, частый монтаж/демонтаж | Стандартные применения без требований Shell |
Защитные гильзы конструкции Scruton
Механические нагрузки во время работы, вызванные, например, вихревой дорожкой Кармана, могут повредить термогильзу. Возникает опасность вибрационной усталости конструкции на выносных термометрах в газовых потоках при высоких скоростях процесса. Для подобных сложных технологических условий рекомендуется производить расчет вибрационной нагрузки в соответствии с ASME PTC 19.3 TW-2016.
Если результат расчета отрицательный, необходимо менять конструктивное исполнение защитной гильзы. Доступны следующие конструктивные решения: укорачивание штока и/или увеличение диаметра основания и наконечника. Эти изменения могут привести к увеличению времени отклика термометра.
Геликоиодная конструкция защитной гильзы (Scruton) снижает амплитуду вибрации более чем на 90% за счет изменения аэродинамических характеристик процесса. Это обеспечивает быструю и простую установку термогильзы без опорных муфт и без дополнительной доработки на месте.
Геликоиодная конструкция подходит для всех цельноточеных термогильз с фланцевым соединением, конструкции Vanstone, а также для сварных или резьбовых технологических соединений.
Читать статью >>>
Защитные гильзы конструкции Scruton — термокарман для высокоскоростных применений
Оптимальный выбор для применений с высокой скоростью потока измеряемой среды, когда обычные защитные гильзы не удовлетворяют расчетам прочности в соответствии с ASME PTC 19.3 TW-2016.
Читать статью >>>
Van Stone — это название компании (Van Stone Corporation), которая запатентовала данную конструкцию соединения. В технической литературе также используются термины «свободно вращающийся фланец» (Lap Joint Flange) или «фланец на отбортовке».
Главное преимущество — полное соответствие чертежам Shell S38.113 и S38.114. Для поставщиков оборудования на проекты Shell (Северное море, Катар, Австралия и др.) использование гильз, не соответствующих этим чертежам, не допускается. TWBV-01 гарантирует прохождение технического аудита и приемки.
Да, можно. Использование TWBV-01 оправдано, даже если требования Shell прямо не указаны, в следующих случаях:
- Высокие давления (классы ASME 900 и выше) — конструкция Van Stone доказала свою надежность.
- Агрессивные среды, где требуется минимизировать сварные швы.
- Частый монтаж / демонтаж — свободное вращение фланца упрощает обслуживание.
- Желание унифицировать оборудование под стандарт Shell для будущих проектов.
Фланец удерживается на гильзе с помощью отбортовки (утолщения) или наплавного бурта, сформированного на теле гильзы. Фланец надевается на гильзу до формирования бурта, после чего бурт создается механической обработкой (отбортовка) или наплавкой. Фланец остается свободно вращающимся, но не может соскочить с гильзы.
Стандарты Shell обычно требуют:
- 100% радиографический контроль (RT) зоны сварки (если есть) и тела гильзы.
- Капиллярный контроль (PT) торцевой поверхности и зоны перехода.
- Ультразвуковой контроль толщины (UT) при необходимости.
- Гидравлические испытания каждой гильзы.
TWBV-01 может быть изготовлена с полным пакетом NDE по требованиям заказчика.
Для высоких давлений (классы 900 и выше) предпочтительным является уплотнение Ring Type Joint (RTJ) с использованием металлических прокладок (овального или восьмиугольного сечения). Для средних давлений (классы 300-600) обычно достаточно Raised Face (RF).
Да, по специальному заказу форма погружаемой части может быть изменена на коническую (TWBV-02), ступенчатую (TWBV-03) или спиральную (TWBV-05). Однако при этом необходимо согласование с чертежами Shell, так как базовые чертежи S38.113/S38.114 описывают прямые гильзы. НТА-Пром имеет опыт разработки нестандартных конфигураций с сохранением требований Shell к узлу присоединения.
Срок изготовления зависит от сложности, материала и требуемого пакета контроля. В стандартном исполнении (материал AISI 316L, класс ASME 300, без NDE) — от 4 до 6 недель. Для сложных сплавов (Hastelloy, Inconel) и с полным пакетом NDE — до 10-12 недель.
{{ thanksMsg.title }}
{{ thanksMsg.title }}
Ошибка данных
Чтобы вычислить коэффициент Cv необходимо ввести значение расхода!