Laskentatyökalu laippojen ja laippaliitosten kiristysmomenttien nopeaa määrittelyä varten

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorPolojärvi, Arttu
dc.contributor.advisorKoistinen, Jukka
dc.contributor.authorVuorela, Pia
dc.contributor.schoolInsinööritieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorPolojärvi, Arttu
dc.date.accessioned2019-05-12T15:07:59Z
dc.date.available2019-05-12T15:07:59Z
dc.date.issued2019-05-06
dc.description.abstractKasvanut ympäristötietoisuus on herättänyt huomioimaan myös teollisuuden aiheuttamat hajapäästöt, joita syntyy esimerkiksi haitallisten aineiden vuotaessa ympäristöön putkistojen liitoskohdista. Liitosmenetelmänä yleisesti käytettävän ruuvikiinnitteisen laippaliitoksen tiiviys perustuu muun muassa sen ruuvien oikeansuuruiseen kiristysmomenttiin. Tämä kiristysmomentti on usein määriteltävä liitoskohtaisesti, ja liitosten suuri lukumäärä herättää tarpeen työkalulle kiristysmomentin nopeaa määrittämistä varten. Tässä opinnäytetyössä luotiin standardiin GOST R 52857.4:2007 (GOST) perustuva Excel-pohjainen laskentatyökalu laippojen ja laippaliitosten kiristysmomenttien määrittelyä varten vaihtoehdoksi standardin SFS-EN 1591-1:2014 (EN) mukaiselle työläälle ja aikaa vievälle menetelmälle. Laskentatyökalu rakennettiin kattamaan yleisimmät laippatyypit PSK:n laatimien putkiluokkastandardien mukaisesti. Työn teoriaosuudessa tarkasteltiin ruuvikiinnitteisen laippaliitoksen joustavuuteen ja tiiviyteen vaikuttavia tekijöitä. Laskentatyökalun tulokset verifioitiin käsin laskemalla sekä varmistamalla tulosten johdonmukaisuus tiettyjen laippaliitosten perusoletusten kanssa. Vertailut EN-standardin mukaan laskettuihin tuloksiin osoittivat, että vaikka GOST-standardin mukaan määritellyt kiristysmomentit olivat linjassa EN-standardin tulosten kanssa, olivat jälkimmäisen mukaan määritellyt kiristysmomentit pääosin suurempia. Tämä ero kaventui painekuorman kasvaessa ja kääntyi jopa toisin päin. Myös laippojen tyypin havaittiin vaikuttavan tarvittavan kiristysmomentin suuruuteen. Laskentatyökalulla suoritettiin myös herkkyysanalyysejä kiristysmomentin suuruuteen vaikuttavista tekijöistä. Nämä analyysit osoittivat, että tiivisteen tyypillä oli tietty vaikutus kiristysmomentin suuruuteen, kun taas liitoksen lämpötilan vaikutus oli merkityksetön. Herkkyysanalyysien tulokset eivät ole sovellettavissa EN-standardin mukaiselle laskentamenetelmälle sen erilaisen lähestymistavan vuoksi. Tulosten huomattavien erojen vuoksi laskentatyökalu ei korvaa EN-standardin mukaista laskentamenetelmää. Työkalu on kuitenkin nopeakäyttöinen ja näin ollen hyvä apuväline tarkasteltaessa painekuormituksen vaihtelun merkitystä tarvittavaan kiristysmomenttiin. Tarkasteluja olisi suotavaa laajentaa kattamaan liitoksia, joissa laippatyypit poikkeavat toisistaan. Tässä työssä tehdyn kaltaisia herkkyysanalyysejä olisi hyödyllistä tehdä myös standardin SFS-EN 1591-1:2014 esittelemälle laskentatavalle.fi
dc.description.abstractAn increased environmental awareness has roused the industry to fugitive emissions occurring, for example, when harmful substances leak through from piping joints. A common joining method for pipes is a bolted flange joint for which tightness is determined, among other things, by a proper tightening torque. This torque is often required to be assessed individually and the large number of joints therefore generates the need for a time efficient assessment tool. In this thesis an Excel-based calculation tool for flange calculation and tightening torque assessment was created. The tool was based on the standard GOST R 52857.4:2007 (GOST) and it was created as an alternative for the laborious and time-consuming calculation method presented in SFS-EN 1591-1:2014 (EN). The tool was built to cover the most commonly used flange types in accordance with PSK pipe class standards. This thesis also covers the theory behind the flexibility of a bolted joint and the factors affecting its tightness. The calculations were verified by thorough manual calculations, as well as by ensuring the accordance to certain basic assumptions regarding flange joints. A comparison showed that the results were in line with the results given by the EN standard. Nevertheless, the tightening torque values given by GOST were for the most part smaller than those given by EN, although this difference decreased as the pressure load increased or even turned the other way around. In addition, the type of the flange was found to affect the required torque. Additional sensitivity analyses on factors affecting the tightening torque given by the GOST-standard were performed. These analyses indicated that the type of gasket in the joint had some effect on the torque whereas the effect of temperature was insignificant. The results given by the sensitivity analyses are not applicable to the EN-standard due to their different approach. Because of the large differences in the results, the calculation tool cannot substitute calculations according to the EN-standard. The created tool is, however, a quick and useful aid when studying the effect of varying pressure load on the needed torque. For further studies, it is recommended to extend the examination to cover flange joints with the pair consisting of different type of flanges. It would also be advisable to carry out sensitive analyses, such as those made in this work, for the calculation method presented in standard SFS-EN 1591-1:2014.en
dc.format.extent59 + 37
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/37909
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201905123011
dc.language.isofien
dc.programmeMaster's Programme in Mechanical Engineering (MEC)fi
dc.programme.majorSolid mechanicsfi
dc.programme.mcodefi
dc.subject.keywordkiristysmomenttifi
dc.subject.keywordlaippaliitosfi
dc.subject.keywordEN 1591-1fi
dc.subject.keywordGOST R 52857.4fi
dc.titleLaskentatyökalu laippojen ja laippaliitosten kiristysmomenttien nopeaa määrittelyä vartenfi
dc.titleTool for time efficient flange calculation and tightening torque assessmenten
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
local.aalto.electroniconlyyes
local.aalto.openaccessyes
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Vuorela_Pia_2019.pdf
Size:
3.24 MB
Format:
Adobe Portable Document Format