Фланцевые соединения

Фланцевые соединения были изобретены в Германии, поэтому и название происходит от немецкого слова Flansch. Фланец представляет собой крепёжный элемент труб с отверстиями для болтов или шпилек.

В некоторых случаях герметичные трубы требуют присоединения дополнительных элементов, например, насосов, задвижек или контрольно-измерительной аппаратуры. В данном случае применение сварки становится невозможным и применяют для крепления изделий применяют фланцы. Также фланцевые соединения используют для стыковки частей трубопровода. Фланцы являются самыми популярными соединительными элементами в промышленности.

Их популярность обусловлена прочностью, долговечностью, возможностью многократного использования (монтажа и демонтажа)

Рисунок 1. Фланцы

Высокая прочность фланцевых соединений позволяет использовать их на трубопроводах высокого давления. При правильной установке и соблюдении ряда других требований, они обеспечивают хорошую герметичность трубопровода. Диаметр фланца должен соответствовать размерам трубы и не выходить за рамки допустимой погрешности. Поэтому многие производители труб сразу оснащают выпускаемую продукцию крепёжными элементами. Своевременное техническое обслуживание соединительных узлов, в том числе подтяжка болтов позволяет сохранить герметичность труб, фланцы прослужат долгое время. Последнее условие важно при оказании на них механических воздействий, вибрации, нахождении в неблагоприятных климатических условиях и зонах с резкими перепадами температур. Чем больше диаметр трубопровода, тем большей нагрузке подвергаются фланцевые соединения. Для сохранения и поддержания герметичности важна уплотнительная способность прокладок, устанавливаемых между фланцами.

Использование фланцевых соединений для труб малого диаметра экономически нецелесообразно, использование резьбовых соединений дешевле, при этом отвечает всем необходимым техническим требованиям. Фланцевые соединения актуальны для трубопроводов большого диаметра. Они способны перераспределять нагрузки в местах соединения, при специальной обработке они становятся устойчивыми к воздействию агрессивной среды, актуально для химической промышленности, выдерживают высокие температуры и давление.

Фланцы могут иметь прямоугольную, квадратную или круглую форму. Последняя является самой распространенной ввиду простоты исполнения и высокой надёжности. Другие же формы сложны в исполнении и не могут гарантировать сохранения герметичности. Используют их в крайнем случае, когда невозможно использовать круглые.

Типы фланцевых конструкций

Фланцы подразделяются на типы в зависимости от способа их соединения с аппаратами и конструкцией.

Рисунок 2. Типы фланцевых соединений

Наиболее распространенными на территории России являются следующие фланцевые государственные стандарты:

Фланец стальной плоский приватной – ГОСТ 12820-80.

Фланец стальной приварной встык – ГОСТ 12821-80.

Фланец стальной свободный на приварном кольце – ГОСТ 12822-80.

Таблица 1. Варианты исполнения фланцевых соединений.

Фланцы плоские приварные

Используются на стальных трубопроводах и для присоединения аппаратов. Представляют собой плоские кольца, которые приварены к краю обечайки по периметру. Могут быть также с защитным кольцом. Используются при температуре до 300 градусов Цельсия и номинальном давлении от 0.1 до 2.5 Мпа.

Рисунок 3. Плоский приварной фланец

Рисунок 4. Плоский приварной фланец с защитным кольцом

Воротниковые фланцы

Прочность воротниковых фланцев выше по сравнению с плоскими приварными. Поэтому они применяются при номинальном давлении до 20 МПа.

Имеют несколько конструктивных разновидностей. На стальных сварных аппаратах применяются самые распространенные виды: фланцы кованые и приварные встык. Приварные имеют втулку в виде усечённого конуса, увеличивающую прочность конструкции. Существует также разновидность с защитным кольцом. Выдерживают они температуру от -70 до +300°С и номинальное давление от 1.6 до 6.4 МПа.

Рисунок 5. Фланец приварной с шейкой

Фланцы обеспечивают возможность демонтажа без вырезания части трубопровода. Конусовидная втулка снижает напряжение у основания, перераспределяя нагрузку на трубу.

Фланец может быть сварен из двух частей: основания и шейки.

Рисунок 6. Состоящий из двух частей фланец

В химической промышленности используют кислотостойкие накладки на фланцы. При этом сами они сделаны из углеродистой стали.

Рисунок 7. Фланец с кислотостойкими накладками.

1 – кислотостойкая сталь; 2 – углеродистая сталь

Стальные свободные фланцы на приварном кольце

Состоит из двух деталей – самого фланца и кольца, которое приваривается к трубе. Такая конструкция удобна для монтажа. При этом для составных частей используется одинаковая сталь. Выпускаются в нескольких вариациях.

Фланцы на отбортовке используются при давлении до 0.6 МПа. Основная область их применения – аппараты из цветных металлов — меди или алюминия. Используются с целью экономии материалов, например титана.

Рисунок 8. Фланец свободный на отбортовке

Фланцы на бурте

Порой возникает необходимость замены устаревшей металлической трубы на более современный вариант из полипропилена. При стыковке с неметаллическими аппаратами, в том числе из стекла и пластика, применяют фланцы с буртом. Они выдерживают давление до 10 МПа. На неметаллической трубе располагается фланец с отверстиями для болтов и шпилек, после этого герметично соединяется с металлической трубой. Самые популярные диаметры изделий от 40 до 160 мм.

Рисунок 9. Фланец на бурте

Фланцы на резьбе

Применяются на узлах и аппаратах в которых нежелательно применение сварки, а также в тех местах, которые требуют лёгкого демонтажа. Выдерживают высокое давление.

Рисунок 10. Фланец на резьбе

Свободные разборные фланцы

Применяются для скрепления частей из хрупких материалов. Имеют несколько вариантов исполнения. Из двух составных частей фланец изготавливается из чугуна, части стягиваются между собой при помощи болтов.

Рисунок 11. Фланец составной из двух частей

Фланцы с разъемным кольцом более громоздкий, но при этом более экономичный. Монтировать его проще.

Рисунок 12. Фланец с разъемным кольцом. 1 – кольцо из двух половин

Фланцы со стяжными скобами

Скобы устанавливают вплотную, применяют для металлических конструкций, покрытых эмалью. Способствует выдержке температурного режима при обжиге эмали. Применяется при невысоком номинальном давлении, максимальные показатели использования 0.5-0.6 МПа.

Рисунок 13. Фланец со стяжными скобами

Варианты исполнения фланцевых поверхностей

Исполнение поверхностей фланцев регулируется государственным стандартом. Всего существует девять разновидностей. При подборе следует учитывать не только условное давление и проходы, необходимо также принимать во внимание уплотнительные исполнения.

Для свободных фланцев различное исполнение допускается только для приварного кольца.

Рисунок 14. Поверхности фланцев

– соединительный выступ; 2 – выступ; 3 – впадина; 4 – шип; 5 – паз; 6 – под линзовую подкладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8 – с шипом под фторопластовую прокладку; 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

При стыковке фланцев с выступом и впадиной, номинальное давление может быть до 1.6 МПа. Фланцы с шип-пазом выдерживают до 6.4 МПа. Они применяются на трубопроводах с агрессивными средами, взрывоопасными и ядовитыми. Фланцы с соединительным выступом применяют при условном давлении до 6.3 МПа.

В зависимости от вариантов исполнения, фланцы стыкуются следующим образом.

15. Схема стыковки фланцев

Прокладки фланцевых соединений

Сохранение герметичности соединения частей трубопровода и его надёжность зависит от выбранного прокладочного материала между фланцами. Прокладки могут быть трёх видов: неметаллические, полуметаллические и металлические.

Между фланцевыми соединениями, как бы крепко они не были притянуты друг к другу, существуют пустоты. Прокладки под действием давления заполняют собой все свободное пространство между деталями, не оставляя зазоров. Тем самым достигается герметичное соединение.

Уплотнения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Могут использоваться различные материалы: резина, гофра с мягким наполнителем, Герметизация фланцевых соединений может достигаться при использовании металлических прокладок.

Для фланцев с выступами и впадинами, шипами и пазами существует самый широкий выбор прокладок. Они могут быть металлическими, эластичными, из графита, металлографита. Широкое применение находят спирально-навитые прокладки.

Для трубопроводов с ядовитыми и взрывоопасными веществами при исполнении фланцевого соединения с выступами рекомендуется использовать волновые прокладки с ограничительными кольцами, выполненные из эластичного материала с упругим уплотнением. Фланцы, Представленные на рисунке 14 под номерами 6 и 7 используются совместно с линзовыми прокладками. Они могут иметь как овальное, так и восьмиугольное сечение. Фланцы, представленные на рисунке под номерами 8 и 9, предполагают использование фторопластовых прокладок.

При сборке стоит обращать внимание на центрирование прокладки. Необходимо исключить возможность её выдавливания. Размеры прокладки должны соответствовать фланцевым исполнениям. Например, паз и шип у фланцев образуют прочное соединение, прокладка плотно установлена между ними, что обеспечивает прочность стыковки.

Условный проход, его обозначения

Условный проход обозначается Ду, величиной измерения являются миллиметры (мм). Все чаще можно встретить обозначение DN, Ду считается устаревшим, но все также применим.

Основной проход является наиболее значимым параметром, от которого зависит геометрия фланца. При определении основного прохода остальные величины назначаются автоматически. Данный параметр не является тем же самым, что и внешний диаметр трубы. Он означает внутренний диаметр соединения, через который проходит ток среды. Проектируются они таким образом, чтобы обеспечить необходимую пропускную способность трубопровода. При этом пропускающая способность при переходе от одного соединения к последующему должна возрастать на 60-100%.

Величины условных проходов регулируются ГОСТом 28338-89.

Наружные диаметры трубы могут отличаться, при том условный проход будет иметь одинаковое значение. При заказе фланцевого соединения необходимо использовать буквенное обозначение соответствующего диаметра трубы. Если в спецификации не указано буквенное обозначение трубы, то учитываются следующие значения.

Таблица 2. Соответствие условного прохода Ду 100,125 и 150 наружному диаметру трубы.

Трубы, имеющие наружный диаметр 159 мм при толщине стенки 5 мм имеют фактически внутренний диаметр 149 мм. Если толщина стенки составляет 8 мм, то внутренний диаметр лишь 143 мм. При этом в обоих вариантах за условный проход принимают величину 150 мм.

При использовании фланцев с диаметром условного прохода свыше 200 мм, допускается их расточка по внешнему диаметру трубы. Также допускается отклонение от правильной формы круга. Но в таком случае затрудняется стыковка элементов.

Давление

Важным параметром при установке фланцевых соединений является условное давление, которое может выдержать узел. На предельные показатели влияют материалы, из которых изготовлены фланцы, геометрические параметры, а также исполнение поверхности соединительного элемента. Данный параметр при проектировании обозначается Ру. Является важным параметром ответственности при проектировании и безопасности трубопровода.

Рабочее давление выражается в нескольких значениях, чаще всего это повышенная масса фланца и точность соединения (меньшие допуски на сопряжения), обязательное использование уплотнительных прокладок.

Показатель давления измеряется в кгс/см2. Также может обозначаться следующими единицами измерения МПа, Па, бар, атм.

В зависимости от типа фланцев, соединения могут выдерживать давление от 25 до 200 кгс/см2.

Материал, из которого изготовлены соединения имеют большое влияние на показатели выдерживаемого давления. Самым распространенным материалом для изготовления фланцев является сталь.

Сталь 20 используется для соединения частей трубопроводов пара и воды. Согласно ГОСТу, обозначается ст.20. Используется при температуре внешней среды от -40 до температуры внутреннего воздействия +475

Сталь марки 09Г2С распространена не меньше, поскольку низколегированная сталь рекомендована к использованию для сварных конструкций. Ее преимущество основано на возможности эксплуатации при температуре внешней среды до -70 градусов Цельсия. Позволяет функционировать трубопроводам нефти и газа в суровых климатических условиях. Верхний предел внутренней рабочей температуры +475 градусов Цельсия.

Криогенными свойствами обладает сталь марки 12Х18Н10Т. Фланцы из нее используют при воздействии на узлы агрегатов агрессивных сред: кислот (уксусной, фосфорной, азотной), щелочей, солей. Рабочие температуры должны соответствовать диапазону от -196 до +350 градусов Цельсия.

Устойчива к коррозии сталь марки 10Х17Н13М2Т. Используются она для фиксации частей труб, проводящих агрессивные среды. Устойчива к воздействию химических веществ, коррозии под напряжением. Диапазон температур, при которых возможно применение от -196 до +600°С. Благодаря устойчивости к разрушению имеет длительный срок службы.

Низколегированная сталь марки 15Х5М обладает повышенной жаропрочностью. Фланцы из нее не окисляются, выдерживают температуру до +650 градусов Цельсия.

Этот список марок сталей, применяемых для изготовления фланцев не является исчерпывающим. Кроме того, для их производства используется сталь марок 13ХФА, 10Г2ФБЮ, 08Х18Н10Т, 17Г1С, 10Г2С, 30ХМА, 40Х и другие.

Крепеж для фланцев

Термин «крепеж» используется для обозначения приспособлений, позволяющих укрепить конструкцию, сделать её более сложной. Качество и крепость конструкции зависит во многом от качества крепежных элементов. Вес конструкции, ее размеры, показатели желаемой прочности обуславливают выбор материалов, из которых изготовлены крепежи. К крепежным элементам относят шайбы, болты, шпильки, винты, шурупы, болты, заклёпки и многое другое. Они могут быть изготовлены из стали, алюминия или нержавеющей стали.

Весь крепеж принято делить на две большие группы: общепромышленный и специального назначения.

Общепромышленный не обладает специальными характеристиками и применяется как в быту, так и во всех сферах производства и строительства.

Крепеж специального назначения применяется в узких отраслях: авиастроении, железнодорожных магистралях, автомобилестроении и так далее.

Рисунок 16. Фланец с крепежом

Для него свойственно наличие специальных характеристик, обусловленных четкой направленностью на конкретную область применения и узким функционалом.

Шпилька, гайка, болт и шайба используются для фланцевых соединений.

Болт – элемент крепежа, представляющий собой металлический стержень с нанесенной на него наружной резьбой. С обратной стороны имеет шестигранную (реже восьмигранную) головку под гаечный ключ. Чаще всего соединение образуется при помощи гайки.

Рисунок 17. Болт

Гайка – элемент крепежа, образующий соединение с болтом или шпилькой. Внутри отверстия имеет резьбу. Гайки бывают круглыми и многогранными. Также по индивидуальному заказу изготавливают нестандартные гайки, имеющих специфическую резьбу или дополнительные насечки. Для ее фиксации на резьбе болта используют гаечный ключ. Также гайки могут крепиться на ось, для исключения осевого перемещения деталей, сидящих на оси.

Рисунок 18. Гайка

Шайба – деталь, которую помещают либо под гайку, либо под головку винта. Задача элемента увеличить площадь опоры в тех случаях, когда материал, в который вкручен болт подвержен деформации, либо недостаточно жёсткий. Также применяют шайбы при несоответствии диаметра отверстия размеру болта либо в случаях, когда отверстие имеет неправильную форму.

Помимо стандартных типовых шайб существуют также специального назначения. Они применяются в узкоспециализированных отраслях, например, машиностроении. Функции шайб могут быть не только крепёжными. Расстояние между объектами, расположенными на одном валу измеряется при помощи дистанционной шайбы.

Чтобы избежать перекоса головки винта при затягивании его используют косую или сферическую шайбу. Для сокращения временных затрат на снятие детали и установки на ее место новой применяют быстросъемную шайбу. Для достижения герметичности соединения под головку винта помещают мягкую уплотнительную шайбу. Уменьшает риск самоотвинчивания болтов пружинная шайба за счёт силы упругости. Стопорная шайба исключает поворот болта или гайки относительно вала, благодаря своей конструкции. Она имеет отгибающиеся части. Функция концевых шайб – препятствие перемещению закреплённых на валу элементов вдоль него.

Рисунок 19. Шайба

Шпилька – это общее название крепежных элементов, отличительными особенностями которых являются отсутствие оголовка и наличие резьбы. По своей сути это металлический прут. Резьба может быть нанесена как на всю длину, так и на отдельных частях. Функцией шпильки является скрепление деталей конструкции. Ее можно как вкручивать в имеющееся на детали отверстие с резьбой, так и стягивать составные части аппарата при помощи накручивания гаек на шпильку. Сферы применения шпилек не ограничиваются строительством. Также они применяются в машиностроении, для установки станков. Шпильки применяют при монтаже воздуховодов и трубопроводов. Используются в этих конструкциях фланцевые соединения. Требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях регулируются ГОСТом 20700-75.

>Рисунок 20. Шпилька

Основные параметры фланцевого крепежа

Рабочее давление – это то давление, с которым протекает жидкость или газ по трубопроводу. Также под этим термином подразумевается наибольший показатель избыточного давления, при котором возможна длительная работа трубопровода, арматуры и соединительных узлов при рабочей температуре среды. Чем выше рабочее давление, тем прочнее крепеж должен использоваться при постройке трубопровода. Прочность крепежа определяют характеристики материала, из которого он сделан, правильная термическая обработка. Необходимо сопоставлять параметры рабочей среды и технические характеристики материала. Так сталь 35 рассчитана на применение при рабочем давлении до 100 кгс/см² и температуре от -40 до +400 градусов Цельсия. Соответственно при увеличении рабочего давления до 200 кгс/см² следует выбирать другую марку стали для изготовления крепежных элементов, например, 20Х13.

Рабочая температура. Является одним из важнейших параметров при выборе крепежных материалов. Рабочей называется температура, которую имеют вещества, транспортируемые по трубопроводу. При выборе марки стали учитывается также температура внешней среды. Каждый материал имеет собственный диапазон рабочих температур при которых гарантируется надёжность крепления при его долгосрочной эксплуатации.

Если два трубопровода имеют одинаковое номинальное давление, но один из них планируется эксплуатировать при температуре окружающей среды до -30 градусов Цельсия, то для фланцевых соединений используется шпилька из стали 35. Если трубопровод используется в суровых климатических условиях при температуре окружающей среды до -70 градусов Цельсия, необходимо использовать для соединений крепежи, выполненные из хладоустойчивой, стали 09Г2С или 10Г2.

Рабочая среда. В соответствии с температурными и физико-химическими показателями рабочей среды должен быть выбран фланцевый крепеж. Материал, из которого он сделан должен соответствовать требованиям в зависимости от свойств рабочей среды, например, антикоррозийность, устойчивость к воздействию высоких температур, агрессивной среды. Для агрессивных сред выбирают крепеж, сделанный из стали марок 20X13, 14X17Н2, 12Х18Н9Т.

Диаметр резьбы. Крепёжные элементы могут иметь как внутреннюю резьбу, например, гайки, так и наружную, к таким относят болты, шпильки и прочие. Резьба имеет шаг, который может изменяться в метрической или дюймовой системе. Зависит от нормативных документов, на которые ссылается конкретный проект. Первый шаг резьбы измеряется в миллиметрах, для второго единицей измерения являются дюймы. Дюймы указываются в целых и дробных числах, шаг составляет ¼ дюйма.

Шаг резьбы.Так называется расстояние между ближайшими вершинами ниток резьбы, лежащими параллельно одной оси. Существуют две основные группы крепежа: с крупным и с мелким шагом. Выбор зависит от конкретной спецификации, если в ней не указано много, то основным считается крупный шаг резьбы.

Например, болт М6х20 означает крепеж с мелким шагом резьбы 20 мм, номинальным диаметром 6 мм.

Размер «под ключ». В технической литературе обозначается символом S, фактически размер «под ключ» представляет собой расстояние между двумя параллельными гранями шестиугольного либо восьмиугольного болта. Каждому стандартному диаметру резьбы соответствует размер рабочего профиля крепежа. Зная его можно определить подходящий ключ.

Длина болта. При обозначении числового выражения длины болта в расчет берется только длина самого стержня, без учёта головки. Например, для болта М6×50 длина его составляет 50 мм. При этом общая габаритная длина болта будет больше на высоту головки, которая составляет 4 мм, то есть 54 мм.

Длина шпильки. Как правило, длина шпильки, указываемая в спецификации, означает общую габаритную длину, если иное не предусмотрено другими документами. Например, ГОСТ 22032-76 регламентирующий применение шпилек с ввинчивающимся концом предполагает указание длины шпильки без учёта ввинчивающегося конца.

Длина резьбового конца. Та часть шпильки или болта с резьбой, на который предполагается навинчивания гайки.

Покрытие. В случае применения крепежа на магистралях и узлах, на которые предполагается действие агрессивных сред, болты и шпильки покрывают защитным слоем из цинка, никеля или хрома.

Подбор фланцевого крепежа

Документы, регламентирующие подбор фланцевого крепежа:

• ОСТ 26-2041-96;
• ОСТ 26-2039-96;
• ОСТ 26-2040-96;
• ОСТ 26-2038-96;
• ОСТ 26-2037-96;
• ОСТ 26-2043-91;
• ГОСТ 20700-75;
• ГОСТ 12816-80;
• ГОСТ 9064-75;
• ПБ 10-115-96;
• ПБ-03-75-94 и другие.

Нормативные документы регулируют выбор крепежа в зависимости от условий его использования и назначения.

Для выбора крепежа необходимо учитывать параметры конкретного фланцевого соединения. Необходимо учитывать рабочее давление, рабочую среду, рабочую температуру и внешнюю среду при выборе крепежа. Также на выбор крепежа влияет марка стали из которой изготовлен фланец.

Существует несколько самых распространенных марок стали из которых изготавливаются фланцы. Соответственно каждой марке даются рекомендации по их комплектации крепежными элементами.

1. При рабочем давлении не превышающим 25 кгс/см2 допускается использование в качестве крепежа для фланцевых соединений как болтов, так и шпилек. При рабочем давлении свыше данного показателя, применение болтов запрещено. Это регламентировано ГОСТ 12816-80.
2. Для изготовления крепежных элементов допускается большой выбор материалов. Какой бы ни использовался, существует для всех общее правило. При использовании одинакового материала в крепёжной паре болт (шпилька) – гайка, жесткость гайки должна быть на 20 единиц меньше чем у болта. Если причиной повреждения болта станет избыточное давление в системе, гайка останется целой, поврежден будет болт. Это упростит поиск повреждения. При использовании шпилек с накатанной на них резьбой, допускается использование материала для гайки той же жёсткости.

Расчеты фланцевых соединений и крепежа

Определение размеров фланца

Первым шагом является определение конструктивных особенностей фланца далее осуществляется выбор прокладки. После этого начинается процесс прорисовки эскиза и определение размеров.

Для штуцеров фланцы являются стандартными, их выбор регламентирован ГОСТами.

Под аппаратами подразумеваются ёмкости в которых проходят технологические процессы. Они имеют обечайки в форме цилиндра, дно и крышку. Для них возможно использование как стандартных фланцев с размерами, регламентированными нормативными документами, так и фланцев с нестандартными размерами.

Расчет фланцевого соединения на прочность

При выполнении расчетов стоит учитывать определенные характеристики фланцевых соединений. Они должны быть прочными, герметичными и жёсткими. Фланцевые соединения штуцеров можно не рассчитывать на прочность по причине их стандартизированности. Для каждого вида прописан стандартный наружный диаметр патрубка, его толщина и высота штуцера. Расчеты для фланцевых соединений как стандартных, так и нестандартных являются обязательными.

Трубные фланцы — полное руководство для инженера

Фланец является вторым наиболее часто используемым способом соединения после сварки. Фланцы используются, когда требуется разборка соединений. Это обеспечивает эксплуатационную гибкость. Фланец соединяет трубу с различным оборудованием и клапанами. Разделительные фланцы добавляются в трубопроводную систему, если во время эксплуатации установки требуется регулярное техническое обслуживание.

Фланцевое соединение состоит из трех отдельных и независимых, хотя и взаимосвязанных компонентов: фланцы, прокладки и болты. При выборе и применении всех этих элементов требуются специальные устройства регулирования для получения соединения, которое имеет подходящую герметичность.

Тем не менее, не рекомендуется использовать фланцевое соединение в подземных трубопроводах, когда предполагается, что они будут заглублены. Фланец также является наиболее распространенным источником утечек и пожаров на технологической установке. Есть множество фланцев, доступных в соответствии с требованиями.

Фланцы можно классифицировать несколькими альтернативными способами следующим образом:

• на основании типа соединения
• на основании типа уплотнительной поверхности фланцев
• на основании номинальных значений давления и температуры
• на основании типа материалов

Типы фланцев

Резьбовые (нарезные) Фланцы

Резьбовые фланцы имеют резьбу внутри отверстия фланца, которая подходит к трубе с соответствующей наружной резьбой на трубе. Этот тип соединения является быстрым и простым, но не подходит для условий с высоким давлением и температурой. Резьбовые фланцы в основном используются при бытовом обслуживании, таких как воздух и вода.

Раструбные (гнездовые) фланцы

Резьбовые фланцы имеют впадину с внутренней резьбой, в которое устанавливается труба. Угловая сварка производится снаружи на трубе. Как правило, он используется в трубопроводах малого диаметра и подходит только для применения при низком давлении и температуре.

Накидные (сквозные) фланцы

Накидной фланец имеет отверстие, соответствующее наружному диаметру трубы, из которого может выходить труба. Фланец размещен на трубе и приваривается угловым швом как внутри, так и снаружи. Сквозной фланец подходит для условий низкого давления и температуры. Этот тип фланца доступен в большом размере также для соединения труб большого диаметра с горловиной резервуара. Обычно эти фланцы имеют кованую конструкцию и снабжены ступицей. Иногда эти фланцы изготавливаются из пластин и не снабжены втулкой.

Свободные (приварные внахлест) фланцы

Свободный фланец состоит из двух компонентов: заглушки и свободного фланца. Заглушка приваривается к трубе, а опорный фланец свободно перемещается по трубе. Опорный фланец может быть изготовлен из материала, отличного от материала заглушки, и, как правило, из углеродистой стали для экономии затрат. Свободный фланец используется там, где требуется частая разборка, а пространство ограничено.

Воротниковые (приварные встык) фланцы

Воротниковый фланец является наиболее широко используемым фланцем в технологическом трубопроводе. Это дает наивысший уровень целостности соединения благодаря сварке встык с трубой. Эти типы фланцев используются в условиях высокого давления и температуры. Фланцы с приваренной горловиной громоздки и дороги по сравнению с другими типами фланцев.

Глухие (слепые) фланцы (фланцевая заглушка)

Глухой фланец — это пустой диск с отверстием для болта. Эти типы фланцев используются с фланцами другого типа для изоляции системы трубопроводов или для завершения трубопровода в качестве конца. Заглушки также используются в качестве крышки люка в сосуде.

Типы соединительной поверхности для фланцев

На основе типов фланцы могут быть классифицированы как:

1. Совершенно гладкая уплотнительная поверхность (FF)
2. Уплотнительная поверхность с соединительным выступом (приподнятая поверхность) (RF)
3. Уплотнительная поверхность с впадиной под прокладку овального сечения (RTJ)
4. Уплотнительная поверхность с пазом и шипом (T&G)
5. Уплотнительная поверхность с выступом и впадиной

Совершенно гладкая уплотнительная поверхность (FF)

Как следует из названия, плоский фланец имеет плоскую поверхность. Фланцы с плоской поверхностью используются, когда ложные фланцы имеют плоскую поверхность. Это условие возникает в основном при подключении к чугунному оборудованию, клапанам и специальностям. Полнопрофильная прокладка используется при использовании плоского фланца.

Уплотнительная поверхность с соединительным выступом (приподнятая поверхность)

Фланец с соединительным выступом имеет небольшую часть, вокруг отверстия поднятую с лицевой стороны. Выточка под прокладку находится на этой приподнятой поверхности. Высота выступающей поверхности зависит от номинального давления-температуры фланца, известного как класс фланца. Для 150# и 300# высота приподнятой поверхности составляет 1/6”, а выше 300# это 1/4”. Прокладка с внутренним кругом используется с выступающим фланцем.

Уплотнительная поверхность с впадиной под прокладку овального сечения

Фланец с поверхностью с впадиной под прокладку имеет специально разработанную канавку, в которой находится металлическая гнездо под прокладку. Этот тип фланца используется в условиях высокого давления и температуры.

Зазубренность на лицевой стороне фланца

На торце фланца есть небольшие углубления, как можно увидеть на изображении. Эта обработка называется зубчатой. Поверхность фланца может быть гладкой или зубчатого типа. Какой тип поверхности использовать, зависит от типа прокладки и обслуживания жидкости.

Гладкая поверхность используется с металлической прокладкой, а зубчатая поверхность — с неметаллической прокладкой. Мягкий материал прокладок установлен в этом зубце и предотвращает попадание жидкости или газа из фланцевого соединения.

Зубцы могут быть спиральными или концентрическими кольцами, как можно видеть на картинке. Используется концентрическая обработка колец, когда жидкость очень низкой плотности. Если вы используете отделку спирального типа с жидкостью очень низкой плотности, она может обнаружить путь утечки через спиральную полость.

Зазубренность поверхности фланца указывается в RMS (среднеквадратичный квадрат) или AARH (средняя арифметическая шероховатая высота), наиболее распространенное значение зубчатой поверхности составляет 120-250 AARH. Датчик компаратора используется для проверки зазубрин фланца. На изображении вы можете увидеть, как датчик используется для проверки значения зубцов.

Класс давления и температуры фланца (рейтинг обслуживания)

Фланцы классифицируются в соответствии с их показателями давления и температуры, которые обозначены как 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# и 2500#. Фланцы большого диаметра от 24 до 60 дюймов доступны до класса 900#. Номинальное давление-температура — это максимально допустимое рабочее давление манометра в изделии и температуры в градусах Цельсия.

Чем выше номинал, тем тяжелее фланец и может выдерживать более высокое давление и температуру. Когда температура повышается, давление понижается, и наоборот. Обратите внимание, что разные материалы имеют разные значения давления.

Материал фланца

Фланцы изготавливаются из:

• углеродистой стали
• низколегированной стали
• нержавеющей стали
• или сочетания экзотических материалов (заглушка) и других вспомогательных материалов

Список материалов, используемых для изготовления фланцев, приведен в ASME B16.5 и B16.47.

Элементы трубопровода

Элементами трубопровода называются изделия специального назначения, изготовленные из углеродистой и нержавеющей стали. Без трубопроводных элементов невозможно смонтировать ни один трубопровод. С их помощью формируются повороты и разветвления трубопроводных систем, переходы с большего диаметра на меньший и наоборот. Кроме того эти устройства отвечают за надежность трубопровода, обеспечивая герметичность стыков.

Детали, применяемые для монтажа трубопроводных сетей и магистралей делятся на несколько видов. Основным параметром, по которому они классифицируются, является тип соединения. ГК МеталлЭнергоХолдинг выпускает трубопроводные элементы с соединениями:

Наиболее востребованными при прокладке теплотрасс, водо- и газопроводных сетей, технологических трубопроводов являются отводы, тройники, заглушки, переходники, фланцы, отводы, тройники, компенсаторы, фитинги. Для выполнения монтажных работ соединительные элементы выбираются с учетом следующих факторов:

Отводы стальные

Имеют вид изогнутых под определенным углом сегментов труб и применяются для изменения направления трубопроводных систем и магистралей. В ГК МеталлЭнергоХолдинг можно купить большой ассортимент отводов:

Изделия, изготовленные из углеродистых и низколегированных марок стали, используются в горнодобывающей промышленности и создании технологических трубопроводов с внутренним давлением до 10 МПа и рабочей t от -70 С до +450 С. Отводы обеспечивают возможность создания поворота от 45 до 180 градусов. Металлоизделия выпускаются с условным проходом от 15 мм до 1 м, наружный диаметр варьируется от 21,3 мм до 1,016 м при толщине стенки 2-12,5 мм. Таблица 1. Вес отвода стального ГОСТ 17375-2001 с учетом условного прохода и размером внешнего диаметра

Диаметр условного прохода, мм

Наружный диаметр, мм

Толщина стенки, мм

Вес 1 отвода, кг

45 0

90 0

180 0

Отводы нержавеющие

Для производства отводов типа 2D используют нержавеющую жаропрочную сталь, что позволяет использовать их для транспортировки химически активных сред в широком диапазоне рабочих температур. Отсутствие сварных швов обеспечивает высокую эксплуатационную надежность элементов и сводит к минимуму риск протечек. Изделия из нержавеющих сталей обладают повышенной износоустойчивостью и отличными антикоррозионными свойствами. Основные технические параметры отводов нержавеющих ГОСТ 30753-2001:

Масса изделий с углом поворота 90 0 указана в таблице ниже. Таблица 2. Размеры и вес отвода нержавеющего.

Диаметр условного прохода, мм

Наружный диаметр, мм

Толщина стенки, мм

Вес одного отвода, кг

Тройники стальные

Изготавливаются путем штамповки из листовой стали с низким содержанием легирующих компонентов и не имеют сварных швов. Особенности конструкции металлоизделий этой категории позволяет выполнять подключение к магистралям, создавать параллельные вспомогательные линии. ГК МеталлЭнергоХолдинг реализует штамповосварные соединительные элементы высокого качества по ценам производителя. В нашей компании можно купить переходные и равнопроходные тройники стальные с диаметром условного прохода от 15 мм до 1 м. В качестве сырья для производства тройников применяется сталь марок 08ХМФЧА, 15ХМФА, 20ФА, 09СФА с повышенными показателями хладостойкости и превосходными антикоррозионными свойствами. Благодаря конструкционным особенностям и использованию качественного сырья такие изделия способны длительное выдерживать большое давление и температурные нагрузки. Таблица 3. Вес тройников стальных.

Источник https://chelaz.ru/pokupatelyam/informatsionnyy-razdel/flantsevye_soedineniya.php

Источник https://emk24.ru/wiki/truboprovodnaya_armatura/trubnye-flantsy-polnoe-rukovodstvo-dlya-inzhenera_8122018/

Источник https://kazan.metatorg.ru/product-category/ehlementy-truboprovoda/