(Última atualização em: 26 de abril de 2023)

Na manutenção de equipamentos, a fixação dos parafusos é extremamente importante. Muitas falhas de equipamentos são simplesmente devido a ignorar a fixação do parafuso durante a manutenção do equipamento. Por exemplo, os parafusos do flange das torres de energia eólica estão quebrados, vazamentos de equipamentos petroquímicos, etc.

Portanto, neste artigo, a TorcStark explicará porque o aperto de parafusos é extremamente importante na manutenção de equipamentos através dos seguintes aspectos.

Acidentes devido a problemas de aperto de parafusos

Através dos dois casos a seguir, você verá acidentes graves causados por problemas de fixação de parafusos. Ao apertar os parafusos, poucas pessoas estudam o problema de escolher a solução, quais ferramentas usar e quantas voltas apertar. No entanto, ignorar esse pequeno link levará a vários problemas com o equipamento. A British UKOOA fez estatísticas de que 81% dos 100 acidentes de vazamento de flange são causados por carga incorreta do parafuso, ou seja, força de pré-aperto. Se esses pequenos parafusos puderem ser bem apertados, os benefícios serão consideráveis.

1. Colapso da turbina eólica devido a parafusos quebrados

Os ventiladores devem ser verificados e mantidos frequentemente durante a operação.

Existe tal caso.

O ventilador emitiu vários alarmes durante a operação e desligou rapidamente devido aos altos valores de vibração. Depois que o pessoal de manutenção tratou disso, ele foi reiniciado e iniciado novamente. Após 24 horas, a turbina eólica entrou em colapso. As seções média e superior da torre, a nacela do ventilador e o cubo são colocados no chão, e a seção superior da torre é torcida e deformada no meio. A conexão entre a caixa de engrenagens e a luva do fuso do cubo foi quebrada, o acoplamento da caixa de engrenagens foi quebrado, a lâmina foi quebrada na borda e uma grande quantidade de enchimento foi espalhada no chão.

2. A máquina CNC quebra devido a problemas de fixação dos parafusos

Uma retífica cilíndrica CNC de alta velocidade em uma determinada fábrica de processamento quebrou. A quantidade de movimento do rebolo não corresponde ao valor exibido no monitor, resultando em erros de processamento. Durante a desmontagem e manutenção no local de todo o mecanismo, o pessoal de manutenção constatou que os dispositivos de fixação dos dois conjuntos de esferas do trilho-guia estavam danificados, causando o derramamento das esferas, causando muitos arranhões e pequenos furos nos trilhos-guia.

Após análise técnica, inspeção e discussão, finalmente foi descoberto que o paralelismo dos dois trilhos-guia tinha um erro de 14 mícrons. O motivo do erro é que, quando o fabricante da máquina-ferramenta prendeu o trilho de guia linear transversal com parafusos, ele não o esmagou e o ajustou uniformemente, o que gradualmente causou força desigual no trilho de guia linear, resultando na queda e falha das esferas.

Vazamento de fábrica polui o meio ambiente devido a problemas de fixação de parafusos

Com a grande escala de plantas petroquímicas e o rápido desenvolvimento da produção industrial, mais e mais pessoas prestam mais atenção aos problemas de componentes de dutos e vasos de pressão causados pelo aperto inadequado de parafusos. O vazamento não só causa perdas materiais e poluição ambiental, mas também pode causar grandes baixas.

Além disso, como muitas fábricas têm um grande número de vazamentos difíceis de detectar a olho nu, a probabilidade de vários acidentes no processo de produção aumentou. Especialmente nos últimos anos, acidentes graves como explosões, incêndios, danos a equipamentos, sucateamento de produtos, acidentes e poluição ambiental causada por vazamento de equipamentos nunca foram interrompidos, o que trouxe grandes danos à produção industrial, desenvolvimento econômico, saneamento ambiental e pessoal segurança.

Obviamente, muitos desses problemas são causados por problemas de vedação do flange. Por exemplo, o vazamento de VOC na indústria petroquímica é difícil de detectar a olho nu. Como muitas fábricas não usam ferramentas profissionais para apertar parafusos com o objetivo de economizar custos, isso é totalmente inútil.

Aproveite ao máximo a fixação de parafusos

Os fatores que afetam a vedação do flange incluem força de pré-aperto do parafuso, desempenho da junta, forma e precisão da superfície de vedação, propriedades mecânicas dos flanges e parafusos e condições operacionais do equipamento. Entre eles, a pré-carga do parafuso é a mais importante.

Os trocadores de calor de alimentação e produtos de reação da unidade de hidrotratamento de diesel na oficina de reforma de aromáticos da refinaria da empresa petroquímica foram instalados e colocados em uso durante a reforma em 1998. Os produtos de reação são diesel, gasolina, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e amônia. Uma junta octogonal é usada entre a caixa do tubo e o flange do espelho tubular e entre o invólucro e o flange do espelho tubular. A temperatura de operação do meio nesta parte de vedação é de 330°C. Durante a inicialização e parada do dispositivo, quando as matérias-primas de diesel e combustível de aviação são trocadas e quando a pressão operacional e a temperatura do dispositivo flutuam, a vedação entre a caixa do tubo e o flange é propensa a vazamentos e fumaça . A petroquímica então otimizou o aperto dos parafusos. Após a otimização, a meta de “vazamento zero” foi alcançada com bons resultados.

A torre de coque e os flanges da tubulação na oficina de coque da refinaria são propensos a vazamentos devido a grandes mudanças diárias de temperatura (desde a temperatura ambiente até acima de 300°C). A flange de uma coqueria perto da linha de destilação costumava vazar a cada poucos meses. Como os parafusos foram fixados com a tecnologia de controle de força de pré-aperto, nenhum vazamento ocorreu durante os próximos 3 anos de operação.

O trocador de calor do gerador de vapor de pasta de óleo da unidade de craqueamento catalítico de óleo pesado de 3 milhões de toneladas/ano da petroquímica. No passado, para evitar vazamentos, as molas de disco eram instaladas sob as porcas no lado do tubo e nos flanges do lado do casco do gerador de polpa de óleo e, em seguida, apertadas com uma chave hidráulica para ajustar o torque. No entanto, a fixação aparentemente perfeita esconde perigos. Nos anos seguintes, houve muitos acidentes graves, como vazamento e incêndio dos dois geradores de polpa de óleo. Mais tarde, a tecnologia de fixação de parafusos foi usada para transformação para resolver o problema de vazamento, e nenhum acidente devido a problemas de fixação de parafusos ocorreu no ciclo de operação bienal.

Fundamentos da fixação de parafusos: cálculo de resistência à tração e pré-carga

O processo de aperto de parafusos é geralmente dividido em 4 etapas:
1. Determine o rendimento de tração do parafuso.
2. Calcule a pré-carga axial (0,7 a 0,9 vezes o limite de elasticidade).
3. Determine o valor de torque correspondente à carga de pré-carga ideal com base em dados e experiência.
4. Aperte.

As duas primeiras etapas do processo de fixação são cálculos de tabela de consulta, basicamente, não há grandes problemas. O primeiro passo é determinar o rendimento à tração do parafuso, que está relacionado ao material do parafuso, e os dados relevantes podem ser encontrados no manual de mecânica. Existem dois tipos de cálculo da força de pré-aperto na segunda etapa: o primeiro cálculo da força de pré-aperto de estruturas de aço, o padrão internacional autorizado é VDI2230. Cálculo da força de pré-aperto do vaso de pressão e do flange da tubulação de pressão do segundo tipo de junta de vedação.

Existem vários erros nas duas últimas etapas devido à diferença na seleção de ferramentas e métodos de fixação, o que traz muitos perigos ocultos para a segurança do equipamento.

A fim de resolver os perigos ocultos acima, o processo de fixação foi continuamente aprimorado e desenvolvido nas últimas décadas, desde a fixação manual inicial até a fixação pneumática, elétrica e hidráulica, grandes progressos foram feitos. (As ferramentas comumente usadas são chaves de torque elétricas/pneumáticas, chaves hidráulicas, tensores de parafusos, etc. Essas ferramentas podem definir valores de torque precisos.)

Os métodos tradicionais de fixação, como martelar com uma marreta e mão de obra puxando a alavanca, são completamente julgados pelo sentimento humano. O tamanho do torque não pode ser medido e não há precisão alguma. O efeito de fixação só pode ser esperado pela experiência pessoal do operador.

Embora o processo inicial de aperto de chaves pneumáticas, elétricas e hidráulicas possa definir o torque para girar os parafusos, há uma carga desequilibrada porque o braço de reação é necessário para equilibrar a força motriz. Como resultado, a resistência real ao atrito quando diferentes parafusos são apertados é bastante diferente, e a resistência real ao atrito quando cada parafuso é apertado não pode ser medida com precisão, portanto, o valor da força de pré-aperto é naturalmente desconhecido. Além disso, ao apertar ou afrouxar o torque do parafuso, os mesmos podem ser danificados devido à força de torção que o parafuso suporta durante o processo de fixação.

Quanto ao estiramento hidráulico e estiramento por aquecimento. Porque é necessário esticar demais o parafuso, o valor estimado de sobretensão e a influência do aperto manual da porca. Juntamente com a influência de vários fatores de aplicação, condições de trabalho, tolerância de ajuste de parafuso e porca, verticalidade e coeficiente de atrito, a precisão da fixação do parafuso torna-se difícil de controlar e insatisfatória.

Para parafusos diferentes do mesmo flange. Se a força de pré-aperto for desigual, o parafuso com uma força de pré-aperto relativamente pequena se tornará o calcanhar de Aquiles, ou vazará deste ponto, ou o parafuso se soltará ou quebrará devido ao grande estresse alternado, causando o equipamento vibrar agravado, ou mesmo danificado.

Resumir

O problema da fixação dos parafusos é uma das causas importantes de vazamentos e outros acidentes. No desenvolvimento da tecnologia de fixação nas últimas décadas, as pessoas estão descobrindo e melhorando ativamente as deficiências das tecnologias existentes, como precisão, vida útil e facilidade de uso dos produtos existentes. Na estrada da fixação de parafusos, TorcStark também é um deles. Como outras empresas conhecidas, também está desenvolvendo ativamente novos produtos e tecnologias. Através da cooperação e intercâmbio com várias fábricas, Torc StarkGenericName melhora seus produtos e tecnologias e se esforça para proteger o meio ambiente e reduzir as perdas na fábrica.