Надежное соединение различных деталей аппаратов высокого давления, способное выдерживать это давление, является весьма ответственной задачей. Известно много случаев ненормальной работы установок, вызванных выбором неподходящего затвора или неправильной его конструкцией. Часто задача уплотнения осложняется тем, что требуется создавать герметичность между деталями, перемещающимися друг относительно друга (валы мешалок, поршни, плунжеры и т. д.). В зависимости от этого соединения подразделяют на неподвижные и подвижные (глава V). В настоящей главе рассматриваются неподвижные соединения, делящиеся, в свою очередь, на неразъемные и разъ­емные. Неразъемные соединения применяют у деталей, которые никогда не разбираются или же разбираются очень редко. Раз­борка таких соединений сопряжена со значительными трудно­стями и зачастую сопровождается разрушением соединения или отдельных его деталей. Выполняются неразъемные соединения обычно путем сварки, пайки или развальцовки. Конструкции разъемных соединений, применяемых на практике, очень разно­образны, но принципиально они сводятся к следующим двум типам. Во-первых, к соединениям без прокладок, герметичность которых обеспечивается упругой и только частично остаточной деформациями сопряженных поверхностей, имеющих достаточно чистую обработку (шлифовку); к ним относятся конические, сфе­рические, линзовые и другие уплотнения. В соединениях второго типа между соединяемыми поверхностями помещают прокладки из сравнительно мягкого материала, которые уплотняют стыки за счет заполнения неровностей между ними деформирующимся материалом прокладок.

НЕРАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Для этих соединений часто применяется пайка. Пайка при невысокой рабочей температуре соединяемых деталей произво­дится мягкими припоями с температурой плавления ниже 400°, к которым относятся оловянисто-свинцовые припои или их за­менители. Для этого в предварительно залуженное гнездо у одной детали ввинчивают вторую деталь, имеющую луженую резьбу. Соединение может производиться как в холодном со­стоянии, так и при нагреве до температуры, превышающей точку плавления припоя. При холодном соединении резьбу для легко­сти сборки залуживают обычно только у одной из деталей. При­менение нагрева дает более надежное соединение, но не всегда удобно. Соединение на мягком припое применяют, как правило, до давлений, не превышающих 2000 ат. Однако известны при­соединения тонких трубок, выполненные на мягком припое, ра­ботающие довольно продолжительно на установках с рабочим давлением жидкости 7000—8000 ат. Несмотря на большую длину залуженной части, все же иногда происходит прорыв соеди­нения.

На рис. 90, I показан один из способов присоединения на пайке днищ большого диаметра. Днище ввертывают в тело сосуда, затем соединение прогревают и заливают припоем выточку 2. Припой, заполняя выточку и частично проникая в резьбу, создает надежное уплотнение. Сжатая среда давит на припой в выточке, резьба же представляет достаточное сопротивление, чтобы предохранить припой от выдавливания.

Резьбовые соединения уплотняют также и твердым припоем (медным, медноцинковым, серебряным), но исключительно в горячем состоянии.

При применении твердого припоя конец одной детали, не имеющей нарезки, входит в гнездо у второй детали и пропаивается. Последнее соединение применяется для напайки конусов у труб небольшого диаметра для давлений до 1000 ат.

Посадка соединяемых пайкой деталей должна быть выпол­нена по третьему классу точности «скользящей» (С3), так как при больших зазорах (большой толщине слоя припоя) прочность соединения может получиться недостаточной.

Твердый припой имеет гораздо большую механическую проч­ность, но его нельзя применять для соединения деталей, изго­товленных из сталей с высокими механическими свойствами, полученными путем закалки с низкотемпературным отпуском, так как температура плавления припоя настолько высока, что сталь отпускается. Для восстановления механических свойств требуется повторная термообработка, что является сложной опе­рацией, вредно действующей на пайку.

Некоторые твердые припои могут образовывать хрупкие сплавы со сталью, что также следует учитывать при применении припоя в ответственных соединениях.

Кроме того отдельные нержавеющие стали обладают способ­ностью принимать воздушную закалку. Это обстоятельство сле­дует принимать во внимание при технологических операциях, связанных с высоким нагревом, включая в это число пайку твердым припоем. В тех случаях, когда нельзя избежать пайки воздушно-закаливаемых сталей, применяют твердые припои с пониженной температурой плавления, например 45%-ный серебряный припой. Благодаря этому удается предотвратить возможное образование трещин у спаиваемых деталей.

Электрическая и газовая сварки в некоторых случаях более надежны, чем пайка твердым припоем, и широко распространены в технике высоких давлений. Сварка применяется главным обра­зом при изготовлении корпусов аппаратов и в соединениях труб.

I. Баллон с днищем на резьбе, уплотненным мягким припоем:

1—корпус баллона; 2— выточка, заполненная мягким припоем; 3—днище; 4—приваренная ба-

II. Автоклав, уплотненный плоскими обтюраторами:

1—медный обтюратор: 2 — карман для термопары; 3 — медный обтюратор; 4 —гайка.

III . Ниппель с валиковым уплотнением.

IV. Затвор с плоским обтюратором в пазе корпуса: а —с глухим пазом; б— с поперечной канавкой для облегчения смены обтюратора.

V. Затвор с плоским обтюратором в крышке:

1—ограничительное кольцо; 2—винт, удерживающий кольцо.

VI. Разновидность затвора с плоским обтюратором: а —обтюратор открыт с внутренней стороны сосуда; б —обтюратор ограничен уступом крышки.

VII. Нипель, уплотняющийся медным обтюратором.

VIII. Затвор с обтюраторо, накладывающимся на стык крышки и корпуса:

1 —плоский медный обтюратор; 2—нажимные болты; 3—промежуточное кольцо; 4— герметнчная крышка; 5—удерживающие болты.

IX. Затвор с круглым кольцевым обтюратором:

а —металлический обтюратор в трапециевидных канавках; б—то же, но канавка у корпуса прямоугольная; в —то же для футерованного аппарата.

X. Затвор с овальным обтюратором в трапециевидных канавках.

XI. Типы соединений с газонаполненными металлическими обтюраторами трубчатого сечения.

В неразъемных соединениях, так же как и в разъемных, уплотняющим элементом иногда является резьба. Хорошо вы­полненные соединения с применением конической трубной резьбы работают при давлениях до 125—200 ат, однако при проведе­нии химических процессов подобные соединения встречаются довольно редко, обычные же цилиндрические резьбы не создают герметичности.