Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

Закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТ ЦКБА 037-2006

Арматура трубопроводная

УЗЛЫ САЛЬНИКОВЫЕ

Конструкция, основные размеры и технические требования

НПФ «ЦКБА»

2006

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от ___ ________ 2006 г. № ___

3 СОГЛАСОВАН:

Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК259);

4 ВЗАМЕН РД 302-07-22-93 «Узлы сальниковые. Конструкция и основные размеры. Технические требования»

СОДЕРЖАНИЕ

СТ ЦКБА 037-2006

Арматура трубопроводная

УЗЛЫ САЛЬНИКОВЫЕ

Дата введения - 1.07.2007

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на сальниковые узлы трубопроводной арматуры, работающей при давлении до 40 МПа и температуре от минус 80 до плюс 565 °С, и устанавливает конструкцию, основные размеры и технические требования.

Стандарт не распространяется на самоуплотняющиеся сальники, сальники с принудительной смазкой и сальники регулирующей арматуры, управляемой механизмами исполнительными пневматическими мембранно-пружинными по ГОСТ 13373-67.

Конструкция и размеры сальниковых узлов на основе терморасширенного графита - по СТ ЦКБА-СОЮЗ-СИЛУР-019-2012.

Конструкция и размеры жидкометаллических уплотнений штоков задвижек для паровых и водяных сред - по РД РТМ 26-07-252-82.

Рекомендации по применению жидкометаллических замораживающих уплотнений - по РД РТМ 26-07-234.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты и технические условия:

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия

ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки

ГОСТ 1414-75 Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Технические условия

ГОСТ 1759.0-87 Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия

ГОСТ 3033-79 Болты откидные. Конструкция и размеры

ГОСТ Р ИСО 4759-1-2009 Изделия крепёжные. Допуски. Часть 1. Болты, винты, шпильки и гайки. Классы точности Л, В и С

ГОСТ 5152-84 Набивки сальниковые. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 5915-70 Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры

ГОСТ Р ИСО 6157-1-2009 Изделия крепёжные. Дефекты поверхности. Часть 1. Болты, винты и шпильки общего назначения

ГОСТ 7802-81 Болты с увеличенной полукруглой головкой и квадратным подголовком класса точности С. Конструкция и размеры

ГОСТ 10549-80 Выход резьбы. Сбеги, недорезы, проточки и фаски

ГОСТ 11371-78 Шайбы. Технические условия

ГОСТ 13373-67 Механизмы исполнительные пневматические мембранно-пружинные ГСП. Основные параметры и размеры

ГОСТ 15527-2004 Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки

ГОСТ 16093-2004 Основные формы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором

ГОСТ 18175-78 Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки

ГОСТ 22032-76 Шпильки с ввинчиваемым концом длиной 1d. Класс точности В. Конструкция и размеры

ГОСТ 24643-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения

ГОСТ Р 52627-2006 Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний

ОСТ В 6-05-5022-81 Детали и заготовки пластмассовые специальные. Технические требования

СТ ЦКБА-СОЮЗ-СИЛУР-019-2006 Арматура трубопроводная. Уплотнения на основе терморасширенного графита. Общие технические требования.

СТ ЦКБА 050-2008 Арматура трубопроводная. Отливки из чугуна. Технические требования

СТ ЦКБА 064-2008 Арматура трубопроводная. Прокладки уплотнительные из фторопласта-4 и композиционных материалов на его основе. Размеры и технические требования

РД РТМ 26-07-234-89 Арматура трубопроводная. Жидкометаллические замораживаемые уплотнения. Рекомендации по применению

РД РТМ 26-07-252-82 Жидкометаллические уплотнения штоков задвижек для паровых и водяных сред

ТУ 6-05-810-88 Заготовки из фторопласта-4 общего назначения

ТУ 6-05-1413-76 Заготовки из композиции Ф-4К20, Ф-4С15, Ф-4К15М5. Технические условия.

ТУ 6-05-1570-86 Материал фторопластовый уплотнительный. Технические условия

ТУ 6-13-05015236-10-92 Набивки сальниковые ПФС

ТУ 38-514372-90 Набивка сальниковая безасбестовая марки ТИИР 635.0622Л6

(Измененная редакция. Изм. № 1)

3 Типы и параметры

3.1 Настоящий стандарт устанавливает четыре типа сальниковых узлов:

- тип I - с накидной гайкой на давление до 40 МПа (400 кгс/см²) для шпинделя диаметром до 28 мм;

- тип II - с нажимным фланцем и шпильками на давление до 40 МПа (400 кгс/см²) или откидными болтами на давление до 6,3 МПа (63 кгс/см²) для шпинделя диаметром от 8 до 120 мм;

- тип III - с нажимным фланцем и анкерными болтами на давление до 1,6 МПа (16 кгс/см²) для шпинделя диаметром от 8 до 120 мм;

- тип IV - с прокладками из фторопласта на давление до 1,6 МПа (16 кгс/см²) для шпинделя диаметром от 10 до 100 мм;

- исполнение 1 (для типов I, II, III) - с поднабивочным кольцом;

- исполнение 2 (для типов I, II, III) - с поднабивочной втулкой для дополнительного направления штока;

- исполнение 3 (для типов II, III) - с поднабивочным кольцом и промежуточной втулкой для отбора протечки;

- исполнение 4 (для типов II, III) - с поднабивочной втулкой для дополнительного направления штока и промежуточной втулкой для отбора протечки.

3.2 Сальниковые узлы типов I, II, III предназначены для трубопроводной арматуры, работающей при температуре:

- от минус 80 °С до 200 °С с набивкой из фторопласта-4, фторопластового уплотнительного материала ФУМ-0;

- от минус 80 °С до 260 °С с набивкой из фторопласта Ф4-К20 и набивки ПФС;

- от минус 80 °С до 565 °С с набивкой АГИ.

3.3 Сальниковые узлы типа IV предназначены для шаровых кранов, работающих при температуре от минус 60 °С до 200 °С, с прокладками из фторопласта и композиционных материалов на его основе.

4 Конструкция и основные размеры

4.1 Конструкции сальниковых узлов типов I, II, III, IV должны соответствовать рисунку 1 и таблицам 1 и 2.

1 - камера сальниковая, 2 - кольцо сальниковое, 3 - втулка сальниковая, 4 - гайка накидная, 5 - втулка, 6 - крепеж (шпилька по ГОСТ 22032, болт откидной по ГОСТ 3033), 7 - болт анкерный по ГОСТ 7802, 8 - фланец нажимной, 9 - шайба по ГОСТ 11371, 10 - гайка по ГОСТ 5915, 11 - прокладка, 12 - корпус, 13 - кольцо поднабивочное, 14 - втулка поднабивочная, 15 - втулка промежуточная.

Примечание - Допускается применение круглых гаек (поз. 4) с отверстиями под вороток

Рисунок 1

Таблица 1

Размеры в миллиметрах

Таблица 2

Размеры в миллиметрах

4.2 Размеры сальниковой камеры типов I, II и III должны соответствовать рисунку 2 и таблице 3.

Рисунок 2

Таблица 3

Размеры в миллиметрах

4.3 Конструкция и размеры накидных гаек для сальниковых узлов типа I должны соответствовать рисунку 3 и таблице 4.

Примечания

1 Допускается изготовление гаек без проточки.

2 Допуск перпендикулярности поверхности А относительно оси диаметра резьбы - по 10 степени точности ГОСТ 24643.

Рисунок 3

Таблица 4

Размеры в миллиметрах

4.4. Конструкция и размеры сальниковых втулок для сальниковых узлов типа I должны соответствовать рисунку 4 и таблице 5.

Примечание - Допуск перпендикулярности поверхности А относительно оси отверстия - по 10 степени точности ГОСТ 24643.

Рисунок 4

Таблица 5

Размеры в миллиметрах

4.5 Фланцы нажимные должны изготавливаться трёх типов:

- типы I и II - фланцы для откидных болтов и шпилек;

- тип III - фланцы для анкерных болтов и шпилек.

4.6 Конструкция и размеры фланцев типов I, II и III должны соответствовать рисунку 5 и таблице 6.

Примечания

1 Допускается выполнение прямоугольных пазов для типов I и II.

2 Допускается изготовление фланцев без скосов из листового и полосового проката по чертежам, утвержденным в установленном порядке, для типа I.

3 Допускается сверление отверстий под шпильки (для штампованных фланцев) в типах I и II.

Рисунок 5

Таблица 6

Размеры в миллиметрах

4.6 Конструкция и размеры втулок для сальниковых узлов типа II должны соответствовать рисунку 6 и таблице 7.

Рисунок 6

Таблица 7

Размеры в миллиметрах

4.8 Конструкция и размеры поднабивочных колец должны соответствовать рисунку 7 и таблице 8.

Рисунок 7

Таблица 8

Размеры в миллиметрах

4.9 Конструкция и размеры поднабивочных втулок должны соответствовать рисунку 8 и таблице 9.

Рисунок 8

Таблица 9

Размеры в миллиметрах

4.10 Конструкция и размеры промежуточных втулок должны соответствовать рисунку 9 и таблице 10.

Примечание - Количество отверстий Ø 5 и их расположение выбирается конструктивно.

Рисунок 9

Таблица 10

Размеры в миллиметрах

4.11 Конструкция и размеры сальниковых колец из фторопласта должны соответствовать рисунку 10 и таблице 11.

Рисунок 10

Таблица 11

Размеры в миллиметрах

4.12 Конструкция и размеры сальниковых колец из материалов на основе асбеста, ФУМ, и ПФС должны соответствовать рисунку 11 и таблице 12.

Рисунок 11

Таблица 12

Размеры в миллиметрах

5 Технические требования

5.1 Сальниковые узлы должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по чертежам, утвержденным в установленном порядке.

5.2 Материалы набивок сальниковых узлов указаны в таблице приложения А.

5.3 Материалы деталей сальниковых узлов должны соответствовать таблице 13.

Таблица 13

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.4 Механические свойства и марки материалов откидных и анкерных болтов должны соответствовать классу прочности не ниже 4.6, группам 21, 22 по ГОСТ 1759.0, ГОСТ Р ИСО 4759-1, ГОСТ Р ИСО 6157-1; ГОСТ Р ИСО 52627.

(Измененная редакция. Изм. № 1)

5.5 Материал промежуточных втулок должен соответствовать указаниям конструкторской документации.

5.6 Фаски, сбеги, проточки и недорезы - по ГОСТ 10549.

5.7 Неуказанные на чертежах допуски формы и расположения поверхностей должны соответствовать ГОСТ 24643, при этом:

- допуски соосности и симметричности - по 10 степени точности;

- допуски цилиндричности шпинделя - по 6 степени точности;

- если положение поверхностей, их осей и плоскостей симметрии задано размерами, то отклонения расположения этих элементов ограничиваются полями допусков на размеры.

5.8 Резьба метрическая с полем допуска 8g - по ГОСТ 16093.

5.9 Шероховатость цилиндрической поверхности сальниковой камеры - не выше 6,30 мкм.

5.10 Шероховатость цилиндрической поверхности шпинделя, соприкасающейся с сальниковыми набивками, изготовленными на основе асбеста - не выше 0,80 мкм; с набивками, изготовленными из фторопласта, ФУМ, ПФС и набивкой марки АГИ - не выше 0,20 мкм.

5.11 Поле допуска диаметра шпинделя - d11.

5.12 Неуказанные в таблицах настоящего стандарта предельные отклонения размеров обработанных поверхностей должны соответствовать:

отверстий - по H14, валов - по h14, остальных -

5.13 Антикоррозионные покрытия должны выполняться в соответствии с указаниями конструкторской документации.

5.14 Допускается в технически обоснованных случаях по согласованию с базовой организацией по стандартизации применение других марок материалов, конструкций и размеров сальниковых узлов по конструкторской документации, утвержденной в установленном порядке.

6 Требования к монтажу и обслуживанию сальниковых уплотнений

6.1 Для обеспечения равномерных распределений осевых и боковых давлений по высоте сальника и для предотвращения интенсивного механического износа в зоне наибольших боковых давлений в сальниковую камеру следует устанавливать предварительно опрессованные кольца набивки.

6.2 Допускается опрессовка колец непосредственно в сальниковой камере. В этом случае устанавливать и обжимать набивку следует за несколько этапов. На каждом этапе необходимо производить обжатие одного-двух колец при помощи специальной втулки, выполненной цельной или из двух половин.

Рекомендуемое удельное давление прессования набивок из материала АГИ - не менее 40 МПа (400 кгс/см²), марок АФ-1, АФТ, Фторопласта-4, Ф-4К20 и ПФС - не менее 25 МПа (250 кгс/см²).

6.3 Число колец следует рассчитывать, исходя из глубины сальниковой камеры (указанной в таблице 3 настоящего стандарта) с учетом промежуточной втулки, поднабивочного кольца, и высоты бурта поднабивочной втулки.

Число колец между втулкой промежуточной и втулкой сальниковой следует принимать от двух до трёх в целях наиболее рационального размещения отверстия диаметром 5 мм (рисунок 1).

6.4 Высота сальниковой набивки после окончательной затяжки сальника должна быть такой, чтобы нажимная втулка входила в сальниковую камеру не более, чем на 0,3 от своей высоты, но не менее 2 мм.

6.5 При укладке кольца набивки располагают таким образом, чтобы срезы отдельных колец были смещены друг относительно друга на 90°.

6.6 Под набивку из ФУМ и сверху набивки укладывается поднабивочное кольцо из фторопласта.

Допускается применение поднабивочных колец из материалов марок АФ-1 и АФТ по ГОСТ 5152.

6.7 Шпильки и болты сальника следует затягивать равномерно.

6.8 С целью уменьшения неравномерности распределения напряжения по высоте набивки, затяжку сальника следует производить с периодическим перемещением подвижной уплотняемой детали. Для этого после обычной затяжки сальника расчетным осевым давлением Р_ос необходимо произвести два-три цикла срабатывания шпинделя и дополнительно подтянуть сальник до первоначальной величины усилия на рукоятке ключа. Снова переместить уплотняемую деталь наработкой двух-трех циклов и произвести окончательную подтяжку сальника.

6.9 При сборке сальникового узла с набивками АГИ, АФ, АФТ рекомендуется обжать установленную в камере сальниковую набивку усилием, превышающим расчетное на (20 ÷ 25) %, выдержать её под нагрузкой 5 - 10 мин, затем снять нагрузку и затянуть сальник расчетным усилием.

6.10 Через 6 часов после сборки производится подтяжка сальникового узла с набивками из фторопласта, ФУМ и ПФС первоначальным осевым усилием.

6.11 Осевое давление Р_ос, МПа, необходимое для затяжки сальника с набивками из различных материалов (кроме фторопласта и ПФС) следует рассчитывать по формулам:

- для газообразных сред

- для жидких сред

где Р₀ - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства уплотнительных материалов, МПа;

V - заданный пропуск среды, мм³/мин;

Н - высота набивки, мм;

η - коэффициент динамической вязкости рабочей среды, Па·с;

D_cp - средний диаметр кольца набивки, мм;

S₀ - коэффициент, мм³/(МПа²·мин) - для газа

мм³/(МПа×мин) - для жидкости;

Р_р - рабочее давление, МПа.

где D_шп - диаметр шпинделя, мм;

D_k - диаметр камеры сальника, мм;

Значения коэффициентов S₀, P₀ следует выбирать из таблицы 14.

Таблица 14

Осевое давление Р_ос (МПа), необходимое для затяжки сальника с набивками из фторопласта и ПФС, следует рассчитывать по формуле:

Р_ос = 1,1P_p + 10,0

(Измененная редакция. Изм. № 1)

6.12 Силу трения Т(н) следует определять по формуле:

Т = π·D_шп·H·P_oc·K_б.д·μ,

где K_б.д - коэффициент бокового давления;

μ - коэффициент трения.

Значения коэффициента бокового давления K_б.д следует выбирать из таблицы 15.

Таблица 15

Значения коэффициента трения m следует выбирать из таблицы 16.

Таблица 16

7 Требования к надежности

7.1 Надежность (долговечность, безотказность и сохраняемость) сальникового узла должна обеспечивать выполнение соответствующих требований к надежности арматуры, указанных в ТУ на арматуру, в которой устанавливается сальниковый узел.

7.2 Количественные значения показателей долговечности, сохраняемости и безотказности сальниковых узлов приведены в приложении А.

7.3 Показатели надежности сальникового узла должны дополнительно указываться в ТУ и эксплуатационной документации на арматуру (паспорте и руководстве по эксплуатации), если они менее показателей надежности, установленных для арматуры в целом.

7.4 К возможным отказам сальниковых узлов относятся:

- устранимая и неустранимая подтяжкой гаек потеря герметичности сальника;

- увеличение трения в сальнике приводящее к невыполнению арматурой функции «открытие - закрытие».

7.5 К критериями предельных состояний сальниковых узлов относятся:

- деформация свыше 30 % от исходной величины сальникового пакета при подтяжке;

- увеличение трения в сальнике приводящее к необходимости увеличения крутящего момента (Мкр) в приводе более, чем на 50 % от исходной величины;

- достижение среднего срока службы (ресурса) до замены или полного назначенного срока службы (ресурса).

7.6 Показатели надежности (долговечности, безотказности и сохраняемости) сальниковых узлов на этапе проектирования обеспечиваются:

- выбором типа сальникового узла и применяемых для него материалов, отвечающих условиям эксплуатации (давление, температура, вид рабочей среды) и установленному сроку службы и ресурсу;

- выполнением соответствующих прочностных расчетов сальникового узла и расчетов осевых усилий для затяжки сальника;

- проведением в необходимом объеме испытаний опытных образцов сальникового узла с целью подтверждения правильности принятых конструктивных решений, обеспечивающих его надежность.

7.7 Показатели безотказности обеспечиваются на этапе изготовления, применением соответствующего технологического процесса изготовления сальникового узла и системы контроля, исключающих возможность возникновения дефектов, которые могут привести к отказу сальникового узла. Возможность обеспечения требуемой безотказности применяемыми технологическим процессом и системой контроля должна подтверждаться их оценкой (экспертизой), проводимой в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Показатели надежности

(Измененная редакция. Изм. № 1)

 

Генеральный директор ЗАО «НПФ «ЦКБА»	Дыдычкин В.П.
Первый заместитель генерального директора - директор по научной работе	Тарасьев Ю.И.
Заместитель генерального директора - главный конструктор	Ширяев В.В.
Зам. главного конструктора	Дунаевский С.Н.
Исполнители:
Начальник отдела № 112	Матушак А.К.
Зам. начальника отдела № 112	Федоров О.И.
Инженер-конструктор 1 кат. отдела № 112	Гришанович С.М.
Инженер технического отдела № 121	Семенова П.В.
Согласовано:
Председатель ТК 259	Власов М.И.