Строительные длины. Клиновые задвижки фланцевые и приварные по ГОСТ 3706-93 (РФ)

Сертификат соответствия № ТС RU C-RU.MH32.B.00223. Срок действия с 24.11.2014 по 23.11.2019 г. выдан органом по сертификации ООО «Нижегородский центр технической диагностики, экспертизы и сертификации».

Декларация соответствия № ТС N RU Д-RU.MH32.B.00134. Срок действия с 04.12.2014 по 03.12.2019 г.

чугунная клиновая фланцевая

параллельная с выдвижным шпинделем

СЗ 0326 ПС-бр

Завод изготовитель	АО «Литейно-механический завод» 606653, Нижегородская Область, г. Семенов, ул. Промышленная, д. 3
Заводской номер Дата выпуска
Назначение	Для установки на трубопроводе в качестве запорного устройства

Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для изучения устройства, работы и технических характеристик задвижек 30ч6бр производства ЗАО «Литейно-механический завод» (ЛМЗ).

Технические данные

Наименование параметра	Значение
Проход номинальный, мм	50	80	100	125	150	200
Масса, кг не более	11,5	19	30,5	42	58	99
Давление рабочее Ру МПа (кгс/см2)	1,0 (10,0) — 1,6 (16,0)
Рабочая среда	вода, пар
Температура рабочей среды, не более	+ 225°С
Герметичность затвора	соответствует классу «D» по гост 9544-2015
Присоединение фланцевое	размеры фланцев ГОСТ 33259-2015; исполнение уплотнительной поверхности «B»
Толщина стенок корпусных деталей	соответствует ОСТ 26-07-817-73
Материал деталей	корпус -серый чугун СЧ 20 ГОСТ 1412; уплотнительные поверхности — латунь
Условия транспортировки и хранения	5 (ОЖ4) по ГОСТ 15150-69
Климатическое исполнение	У2, УХЛ4
Температура окружающей среды	от -15°C до +40°C; для воды от +1°C до + 40°C
Полный средний срок службы	не менее 10 лет
Полный средний ресурс циклов	1700

Устройство и работа

1. Выдвижной шпиндель.
2. Запорное устройство выполнено без уплотнительных колец.
3. Задвижки изготавливаются в общепромышленном исполнении.
4. Основные габаритные и присоединительные размеры указаны на рис. 1.
5. Задвижки состоят из следующих основных узлов и деталей:
6. Крышка с корпусом соединяются помощью болтов. Герметичность осуществляется паронитовой прокладкой.
7. Вращательное движение от маховика через шпиндель преобразуется в поступательное движение дисков, которые закрывают и открывают проходное сечение корпуса. Перекрытие трубопровода необходимо производить со скоростью исключающей возможность гидроудара.

Спецификация материалов

п/п	Наименование	Кол-во	Материал
1	Корпус	1	Серый чугун СЧ20
2	Крышка	1	Серый чугун СЧ20
3	Диск	2	Серый чугун СЧ20
4	Клин	1	DN50-150: Сталь 25Л
5	Клин	1	DN200: Серый чугун СЧ20
6	Сальник	1	Серый чугун СЧ20
7	Маховик	1	Серый чугун СЧ20
8	Гайка	1	Серый чугун СЧ20
9	Втулка резьбовая	1	Латунь ЛС 59-1
10	Шпиндель	1	Сталь 45
11	Прокладка	1	Паронит ПОН-Б
12	Сальниковые кольца	n/DN	Терморасширенный графит

Порядок установки

1. Чугунные фланцевые задвижки 30ч6бр Ду-100 с выдвижным шпинделем устанавливаются на трубопроводе в любом рабочем положении, кроме положения маховиком вниз. Задвижки устанавливаются в местах, доступных для обслуживания и осмотра.
2. Перед монтажом необходимо произвести расконсервацию задвижек чистой ветошью, смоченной уайт-спиритом, бензином и др., вынуть заглушки и продуть внутреннюю поверхность чистым воздухом.
3. При монтаже задвижки на трубопроводе следить за равномерностью поджатия уплотняющих прокладок.
4. После монтажа произвести проверку работоспособности задвижки. Задвижка закрывается вручную маховиком с нормальным усилием для создания плотности. Подвижные соединения должны перемещаться легко и плавно, без заеданий. Подтекание рабочей среды через прокладочные соединения устранить подтяжкой болтов. Подтекание среды через сальниковое уплотнение устранить подтяжкой сальника.
5. Рабочая среда не должна иметь примесей (песок, окалина и т.п.).

Задвижки чугунные

Чугунная задвижка – это задвижка, в которой основные части (корпус, крышка, клин) сделаны из чугуна. Она предназначена для установки на трубопроводе в качестве запорного устройства по транспортировке воды пара, масел, нефти, жидких неагрессивных нефтепродуктов, неагрессивных жидких и газообразных сред по отношению к которым материалы, применяемые в задвижках, коррозионностойкие.

Рабочая среда используемая в чугунных задвижках должна быть до 16 кгс/см² и температура до 225 градусов °C, причём при повышении давления температура рабочей среды понижается.

Давление рабочее	кгс/см²	10	9	8
Температура среды	градусов °C	120	200	225

Чугунные задвижки изготавливаются (по способу присоединения к трубопроводу) только фланцевыми, с выдвижным или не выдвижным валом, с ручным управлением (маховик или редуктор) или под электропривод. Возможно, изготовление задвижек с зауженным проходным отверстием относительно отверстия в присоединительных фланцах задвижки.

Достоинством чугунных задвижек является их более низкая цена при изготовлении и ремонте в сравнении со стальными задвижками.

Недостатком чугунных задвижек является быстрая потеря герметичности по затвору в следствии эксплуатации в нечистой рабочей среде, так как уплотнительные поверхности (латунь, бронза, резина) разборных или единых клиньев и корпуса получают быстрый износ, а следовательно плохую герметичность при эксплуатации.

При эксплуатации чугунных задвижек надо помнить всегда:

1. Чугунные задвижки нельзя использовать для регулирования потока рабочей среды, т.к. при неполном открытии клина под действием потока рабочей среды происходят повреждения в следствии ударов друг о друга уплотнительных поверхностей клина и корпуса.
2. При монтаже чугунных задвижек необходимо, чтобы присоединительные фланцы на трубопроводе были установлены без перекосов, так как в противном случае может произойти разрыв корпуса чугунной задвижки.
3. В основном валы в чугунных задвижках имеют правый наклон резьбы, поэтому открытие задвижки происходит против часовой стрелки, а закрытие по часовой стрелки, но встречаются задвижки, в которых резьба на валу имеет левый наклон, поэтому открытие-закрытие происходит в обратном направлении.
4. Задвижки относятся к классу полностью восстанавливаемых. Все детали, при ремонте заменяемые за исключением клина. поэтому переворачивать клин в корпусе своими уплотнительными поверхностями не рекомендуется во избежание потери герметичности.
5. Для обеспечения длительного и безотказного срока службы, перед монтажом необходимо:
   Перед задвижкой установить фильтр во избежание попадания внутрь задвижки посторонних предметов.
6. Очистить (продуть) трубопровод от грязи, песка, окалин, ржавчины и т.д.
7. Произвести расконсервацию задвижки: промыть внутренние поверхности, тщательно протереть уплотнительные поверхности клина и корпуса.
8. Произвести протяжку болтов прокладочного соединения между крышкой и корпусом (при открытой задвижке) и сальникового уплотнения.
9. Проверить работу движущихся частей задвижки.
10. Полностью открыть и закрыть задвижку.
11. Для удобства обслуживания и осмотра рекомендуется устанавливать задвижки в вертикальном (стойка вертикальна) положении или в горизонтальном (при отклонении стойки задвижки не более, чем на 90 градусов от вертикальной плоскости). При такой установке под стойки задвижек больших диаметров необходимо предусмотреть поддерживающие опоры.
12. При эксплуатации, для обеспечения герметичности по клину задвижки необходимо при закрытии её приложить соответствующее усилие, которое обеспечивало бы нужную герметичность.

В случае потери работоспособности задвижки, при её эксплуатации, задвижку необходимо заменить или отремонтировать в специализированной организации.

Возможные неисправности и способы их устранения:

Признаки неисправности	Принцип неисправности	Способы их устранения
1. Нарушение герметичности сальника. Пропуск среды через сальниковую набивку	Недостаточна уплотнена набивка; ослаблен затяг гайки сальника	Равномерно без перекосов подтянуть две сальниковые гайки
	Изношена сальниковая набивка	При отсутствии давления внутри задвижки заменить сальниковую набивку. После перенабивки сальниковой камеры втулка сальника должна войти в сальниковую камеру не менее чем на 2мм ,но не более 30% своей высоты
2. Нарушение герметичности прокладочного соединения между крышкой и корпусом	Недостаточно уплотнена прокладка в связи с ослаблением затяжки болтовых соединений	Уплотнить прокладку дополнительной затяжкой болтовых соединений. Затяжку болтов произвести равномерно, без перекосов.
	Разрушение материала прокладки или повреждение уплотнительных поверхностей присоединительных фланцев корпуса и крышки	При отсутствии давления внутри задвижки и при открытом клине разобрать болтовое соединение между крышкой и корпусом. Заменить прокладку или механическим способом восстановить уплотнение поверхности присоединительных фланцев.
3. Нарушена герметичность по клину. Пропуск рабочей среды при закрытом клине.	Клину задвижки приложено недостаточное усилие, менее расчётного.	Приложить нужное расчётное усилие на закрытие.
	Повреждения или износ уплотнительных поверхностей клина и корпуса твёрдыми частицами.	Требуется капитальный ремонт . Полная разборка, проточка, наплавка, притирка уплотнительных поверхностей корпуса и клина

Капитальный ремонт задвижек лучше делать на специализированных предприятиях, так как при качественно выполненном ремонте затраты на него в несколько раз меньше затрат на изготовление новой задвижки.

Специалисты АРМАТВИД помогут Вам подобрать нужную запорную трубопроводную арматуру по Вашему запросу, отправленному нам на электронную почту или позвонив нам по телефону: 8

Указание мер безопасности

1. При транспортировке задвижек массой более 16 кг строповка должна осуществляться за корпус или крышку задвижки стропами текстильными петлевыми.
2. Категорически запрещается:

• производить работы по устранению дефектов при наличии давления рабочей среды в полости задвижки;
• производить замену сальниковой набивки, донабивку и подтяжку сальника, подтяжку фланцевых соединений при наличии давления в системе;
• использовать задвижку в качестве опоры;
• применять для управления арматурой рычаги, не предусмотренные инструкцией.

• Применение задвижек на среды и параметры не соответствующие настоящей инструкции не допускается.
• Во избежание термического ожога, вызванного температурой рабочей среды свыше 50°С, необходимо предусмотреть защиту обслуживающего персонала от термических ожогов (рукавицы, спец. одежда).
• Требования безопасности при монтаже и эксплуатации по ГОСТП 12.2.063-2015.
• ыведенная из эксплуатации задвижка должна быть освобождена от остатков рабочей среды по технологии владельца, и утилизирована в качестве лома черных и цветных металлов.
• Хранение задвижек — под навесом или в помещении, при температуре окружающего воздуха от -45 до +40°С, в условиях, обеспечивающих сохранность упаковки и исправность задвижек. Срок хранения до переконсервации — 1год.

Параметры и использование

Задвижки – это особый тип арматуры трубопровода, назначение которого – перекрывание и открывание потока жидкости или пара.

Задвижка обладает возвратно-поступательным механизмом работы, движение происходит перпендикулярно среде, что отличает ее от крана.

Задвижка стала самой первой примитивной деталью, позволявшей прерывать ток среды.

Однако иногда в тех местах, где среда движется под напором, задвижки не выдерживали давления.

Из-за превосходства в надежности их позднее вытеснили краны.

Тогда сферой распространения задвижек стала по большей части гидравлическая система незамкнутого характера, где необходим контроль движения воды только положениями «открыто» и «закрыто».

В таких системах возможен срыв задвижки, если номинальное давление превысит 1 атмосферу.

Задвижка чугунная фланцевая обладает высоким гидравлическим сопротивлением и незамысловатостью конструкции.

Она является маховиком, чаще всего, обладающим ручным приводом, который смещает затвор вплоть до абсолютного перекрытия отверстия трубы.

По своей конфигурации такие задвижки делятся на суженные и полнопроходные.

Последние (стандартный показатель Ду задвижек) обладают большим диаметром и имеют меньшее гидравлическое сопротивление, нежели суженные.

Другими словами, суженные задвижки лучше использовать в таких трубопроводах, где вода идет потоком определенной скорости.

Еще один немаловажный параметр фланцевых чугунных задвижек – выдвижной шпиндель.

При наличии этой детали в механизме задвижки, существенно упрощается задача по произведению ее технического обслуживания.

Чугунные задвижки, не имеющие шпинделя, не обеспечивают доступ к элементам конструкции, а потому служат намного меньше.

Однако когда необходимо эксплуатировать конструкции небольших габаритов, чугунная фланцевая задвижка, не имеющая выдвижного штока, преимущественно из-за своих показателей: ей требуется в полтора раза меньше рабочего пространства.

Как и любой другой элемент механизма, чугунную задвижку следует выбирать, основываясь на определенных обстоятельствах ее эксплуатации.

При условии, когда задвижка чугунная фланцевая помещена в систему трубопровода как уменьшитель потока воды в постепенном режиме, ее корпус терпит влияние высокочастотной пульсации с неполным затвором.

Такое воздействие обуславливает кратчайшие сроки износа задвижки и, как следствие, ее порчу.

В результате конструкция потребует демонтажа и полную замену и притирку частей этого элемента.

Чугунную фланцевую задвижку производят в конкретном диапазоне диаметра трубы, потенциального давления и температуры воды или пара.

Гарантия изготовителя

1. Гарантийный срок эксплуатации — 12 месяца со дня ввода в эксплуатацию, но не более 18 месяцев со дня изготовления.
2. Гарантийная наработка 400 циклов в пределах гарантийного срока эксплуатации.
3. Замена некачественных изделий — в течении 1 месяца с момента получения рекламации.

При приемочных испытаниях и в случае выявления скрытых дефектов,
запрещается
разбирать и ремонтировать изделие силами заказчика без письменного разрешения предприятия-изготовителя. В противном случае изделие не подлежит гарантийному обмену и снимается с гарантии.

Факторы, влияющие на срок службы чугунных задвижек

Как и другие части водозапорной арматуры, существуют нормы и стандарты качества чугунных задвижек, определяющие срок их эксплуатации:

• Срок службы задвижек зависит от среды, в которой они эксплуатируются. Чем агрессивнее среда – тем меньше срок эксплуатации;
• Конкретных особенностей условий эксплуатации;
• Правильности установки и монтажа чугунных задвижек.

Чтобы существенно увеличить срок службы трубопроводной арматуры, необходимо правильно произвести следующие мероприятия:

Фланцевые соединения

Слово «фланец» пришло в русский язык из немецкого языка, также как и непосредственно само фланцевое соединение. В немецком существительное Flansch обозначает ровно то же самое, что и производное от него русское слово «фланец», ─ плоскую металлическую пластину на конце трубы с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек с гайками).

Фланцы являются одним из самых распространенных разъемных соединений, которые используются в промышленности. Они служат для соединения отдельных частей аппаратов. Также они используются для присоединения к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, датчиков контрольно-измерительных приборов, для соединения между собой отдельных участков трубопроводов и т д.

Распространенность фланцевых соединений трубопроводной арматуры обусловлена множеством присущих им достоинств. Самое очевидное из них ─ возможность многократного монтажа и демонтажа.

Фланцевые соединения отличаются прочностью и надежностью, что позволяет использовать их для комплектации трубопроводных систем, работающих под высоким давлением. При соблюдении ряда условий фланцевые соединения обеспечивают очень хорошую герметичность. Для этого стыкуемые фланцы должны иметь аналогичные, не выходящие за рамки допустимой погрешности, присоединительные размеры. Еще одно из условий ─ обязательная периодическая подтяжка стыков, позволяющая поддерживать на должном уровне «хватку» болтовых соединений. Это особенно важно при постоянном воздействии на них механических вибраций или наличии существенных колебаний температуры и влажности окружающей среды. И чем больше диаметр трубопровода, тем это актуальнее, ведь по мере его увеличения усилие на фланцы возрастает. Герметичность фланцевых соединений во многом зависит от уплотнительной способности устанавливаемых между фланцами прокладок.

Способность фланцевого соединения противостоять давлению, температурам, а в случае применения особых материалов, агрессивным средам, с возможностью перераспределения нагрузок в местах соединений (паропроводы, предприятия химической промышленности и пр.) делает данный вид соединения просто незаменимым при больших диаметрах трубопроводов. При малых диаметрах трубопроводов фланцевые соединения не оправданы, так как муфтовые (резьбовые) соединения отвечают всем требованиями при своей экономичности.

Как правило, фланцевые соединения имеют круглую форму, так как она наиболее надежна и проста в исполнении. Однако, при необходимости, фланцевые соединения могут быть изготовлены с квадратной или прямоугольной формой патрубка.

Прямоугольные и квадратные фланцевые соединения достаточно сложны в обработке и не всегда обеспечивают необходимую герметичность, поэтому применять их следует только в случае крайней необходимости.

1. Типы фланцевых конструкций

По конструкции и способу соединения c корпусом аппарата различают следующие основные типы фланцев:

Рис. 2 Типы фланцевых соединений

На территории Российской Федерации наибольшее распространение получили три следующих фланцевых стандарта:

По ГОСТ 12820-80 — фланец стальной плоский приварной.

По ГОСТ 12821-80 — фланец стальной приварной встык.

По ГОСТ 12822-80 — фланец стальной свободный на приварном кольце.

Таблица 1. Варианты исполнения фланцевых соединений.

1.1 Плоские приварные фланцы (рис. 3) являются самыми простыми по своей конструкции.

Их широко применяют на стальных аппаратах и трубопроводах. Плоские приварные фланцы представляют собой плоские кольца, приваренные к краю обечайки по её периметру. Они также могут изготавливаться с защитным кольцом (рис. 4) в целях экономии конструкционного материала. Этот тип фланца применяется при следующих условиях: Ру.=0,1 – 2,5 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С.

Рис. 3. Плоский приварной фланец

Рис. 4. Плоский приварной фланец с защитным кольцом

1.2 Фланцы воротниковые имеют несколько конструктивных разновидностей.

Фланцы приварные воротниковые обладают более высокой жесткостью и прочностью. Они применяются при давлениях до 20 МПа.

Наиболее распространены фланцы кованые и приварные встык , широко применяемые на стальных сварных аппаратах. Приварные встык фланцы (рис. 5) имеют конические втулки-шейки. Втулка фланца приваривается стыковым швом к обечайке и значительно увеличивает прочность фланца. Если аппарат изготовлен из дорогостоящей легированной стали, то такой фланец в целях экономии конструкционного материала делают с защитным кольцом (рис. 5). Этот тип фланцев применяется при следующих условиях: Ру.= 1,6 – 6,4 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С.

Рис. 5. Фланец приварной с шейкой

На чугунных и стальных литых аппаратах делают воротниковые фланцы, отлитые заодно с корпусом аппарата.

Находят применение фланцы, сваренные из двух частей: тарелки и втулки (шейки) .

Рис. 6 – Фланец, сваренный из двух частей

На аппаратах и трубопроводах из кислотостойкой стали фланец иногда выполняют из углеродистой стали и защищают его накладками из кислотостойкой стали .

Рис. 7 – Фланец, защищенный накладками из кислотостойкой стали

1 – кислотостойкая сталь; 2 – углеродистая сталь

1.3 Фланцы стальные свободные на приварном кольце могут быть выполнены в нескольких вариантах. Этот тип фланца применяется при: Ру.=0,1 – 2,5 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С

Стальные свободные фланцы на отбортовке применяют на аппаратах из мягких цветных металлов (алюминия, меди и др.), а также из некоторых пластмасс, поддающихся отбортовке. Их также используют при необходимости максимально сэкономить конструкционный материал, например титан или высоколегированную сталь. Фланцы на отбортовке применяют для условного давления до 0,6 МПа.

Рис. 8 – Фланец свободный на отбортовке

Фланцы на утолщении (бурте) устанавливают на аппаратах из стекла, керамики и пластмасс, не поддающихся пластической деформации (например, фаолита — кислотоупорной термореактивной пластмассы), а также в тех случаях, когда считают нежелательным сварку патрубка из высоколегированной стали с фланцем, изготовленным из углеродистой стали. Фланцы с буртом, укрепленные шейкой, применяют для весьма значительных давлений – до 10 МПа.

Рис. 9 – Фланец на утолщении (бурте)

1.4 Фланцы на резьбе применяют на трубопроводах высокого давления, где сварка нежелательна, а также там, где есть необходимость снимать фланец для разборки узла.

Рис. 10 – Фланец на резьбе

1.5 Свободные разборные фланцы применяют для соединений трубопроводов и аппаратов из стекла, керамики и других хрупких материалов.

Они выполняются в двух вариантах:

Фланцы разъемные из двух частей . Изготавливают такие фланцы из ковкого чугуна. Обе половины стягиваются болтами.

Рис. 11 – Фланец разъемный из двух частей

• Фланцы с разъемным кольцом. Этот вид фланцев дешевле и удобнее в монтаже/демонтаже, чем разъемные, но менее компактный.

Рис. 12 – Фланец с разъемным кольцом

1 – кольцо из двух половин

1.6 Фланцы со стяжными скобами применяют для эмалированных аппаратов, чтобы уменьшить массу и улучшить температурный режим при обжиге эмали. Такое соединение выдерживает давление до 0,5 – 0,6 МПа. Скобы устанавливают с очень малым шагом (почти вплотную).

Рис. 12 – Фланец со стяжной скобой

2. Варианты исполнения фланцевой поверхности

В соответствии с требованиями ГОСТ имеется девять исполнений поверхности фланца (рис. 14), При подборе ответных фланцев трубопроводной арматуры, кроме условных прохода и давления, необходимо указывать исполнение уплотнительной поверхности. Следует отметить, что для свободных фланцев различные исполнения возможны только у приварного кольца.

Рис. 13. Варианты исполнений поверхности фланца.

1. — 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.

Фланцы с выступом, впадиной применяются при давлении до 1,6 МПа. Фланцы с шип-пазом применяют при обработке ядовитых, коррозионных и взрывоопасных сред при давлении до 6,4 МПа. Фланцы в исполнении 1 используются при условном давлении не выше 6,3 МПа.

Существует следующая схема стыковки фланцев по исполнениям:

Рис. 15. Схема стыковки фланцев по исполнениям уплотнительной поверхности

3. Прокладки фланцевых соединений

Надежность и качество фланцевого соединения во многом зависит от выбора уплотнительной прокладки. Для фланцевых соединений применяются как мягкие неметаллические, полуметаллические, так и полностью металлические прокладки.

Прокладка – это отдельный сжимаемый элемент соединения, который, находясь в сжатом состоянии между фланцевыми деталями трубопроводов, под действием давления от затянутых крепежных изделий, заполняет собой промежуток между соединяемыми деталями.

Подвижное или неподвижное уплотнение фланцевых разъемов обеспечивают различными материалами: резиной, паронитом, легкоплавким уплотнителем и др. Фланцы плоские герметизируют, применяя мягкие металлические или гофрированные прокладки с мягкой набивкой.

Для исполнений фланцев 1, 2, 3, 4, 5 допустимо использование широкого перечня прокладок: металлических (в т. ч. зубчатых), металлографитовых на основе терморасширяющегося графита (ТРГ), спирально-навитых (СНП), эластичных (они особенно востребованы для чугунных фланцев). Если речь идет о вредных веществах 1, 2 или 3 классов опасности или пожаро-взрывоопасных веществах, для фланцев с исполнением уплотнительной поверхности 1 следует использовать волновые прокладки ТРГ с упругим вторичным уплотнением, а прокладки СНП снаряжать двумя ограничительными кольцами.

Более подробную информацию об уплотнительных материалах Вы сможете почерпнуть из статьи «Уплотнения в трубопроводной арматуре».

Фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 6 и 7 применяют с линзовыми прокладками, а также прокладками овального и восьмиугольного сечения. А фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 8 и 9 ─ с прокладками на основе фторопласта-4.

Размеры прокладки должны обеспечивать собираемость фланцевого соединения с учетом размеров исполнений уплотнительных поверхностей фланцев, а конструкция ─ центрирование прокладки при сборке, предотвращая возможность выдавливания. Лучшую фиксацию прокладки могут обеспечить отдельные элементы конструкции фланца. Например, паз под прокладку и шип в ответном фланце образуют своего рода замок, защищающий прокладку и тем самым повышающий надежность соединения.

4. Условный проход. Особенности его обозначения

Очень важно отметить, что условный проход не является внешним диаметром трубы, а обозначает проход (сечение), по которому протекает среда через фланцевое соединение. Одной из особенностей фланцев стальных плоских приварных и стальных свободных на приварном кольце на диаметры условного прохода Ду 100,125 и 150 мм является то, что возможны три их конструкции под различные наружные диаметры трубы.

Поэтому при заказе этих фланцев на Ду 100,125 или 150 мм необходимо указывать букву, соответствующую требуемому диаметру трубы. Если в заявке (спецификации) на данные типоразмеры фланцев буква не указана, то фланцы изготавливаются под следующие диаметры трубы: 100А, 125А, 150Б (табл. 2).

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

Особенностью фланцев с диаметром условного прохода Ду > 200 мм является то, что из-за различных классов точности изготовления труб и фланцев, расточка внутреннего диаметра фланцев плоского, свободного и его кольца допускается по фактическому наружному диаметру трубы с зазором на сторону не более 2,5 мм , т. е. по всему внутреннему диаметру фланца и кольца не более 5,0 мм. Другими словами, при изготовлении трубы возможно отклонение от идеальной формы круга, таким образом, труба может не соответствовать внутреннему диаметру фланца, что в свою очередь затрудняет соединение трубы и фланца.

5. Давление

Еще одной важной конструктивной особенностью всех изделий, составляющих фланцевое соединение, является условное давление, которое может выдержать соединение. Показатели по давлению зависят от геометрических размеров фланца и исполнения уплотнительной поверхности. Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 12820-80, рис.1) и фланец стальной свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) выдерживают давление до 25 кгс/см2, а вот фланец стальной приварной встык (ГОСТ 12821-80) может выдерживать давление до 200 кгс/см2.

При этом особенностью данного показателя является то, что он может выражаться в различных единицах измерения: кгс/см2, Па, МПа, атм., бар. Единицей измерения при производстве и обозначении фланцев является кгс/см2.

Основными марками стали для производства фланцев считаются следующие:

• Сталь 20 или сокращенно Ст.20 (регламентируется ГОСТом 8479-70) — сталь конструкционная углеродистая качественная. Фланцев из такой стали ст. 20 распространены чаще всего и их применяют при монтаже различной трубопроводной арматуры в магистралях (вода, пар, и т.д.) с температурой внешнего воздействия не ниже — 40 градусов и внутренней температурой не выше +475 градусов Цельсия.

• Не менее распространенной при изготовлении фланцев является так же марка стали 09г2с, сокращенно ст. 09Г2С (соответствующая ГОСТу 19281-89) – такая сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Отличием ее от стали 20, является то, что фланцы 09г2с могут эксплуатироваться с температурами внешнего воздействия до — 70 градусов. И соответственно (нефть, природный газ и т.д.), тем не менее, температура рабочей среды не должна превышать + 475 градусов Цельсия.

• Сталь марки 12Х18Н10Т (соответствует ГОСТ 25054-81) – такая сталь является конструкционной криогенной. Фланцы из стали 12Х18Н10Т разрешается эксплуатировать в агрессивных условиях например, разбавленные растворы азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей, с диапазоном рабочих температур от -196 до +350 градусов Цельсия.

• Сталь марки 10Х17Н13М2Т (соответствует ГОСТ 25054-81) – эта марка коррозионно-стойкая обыкновенная. Разрешена эксплуатация таких изделий в средах имеющих повышенную агрессивность, обладает устойчивостью против электрохимической и химической коррозии, коррозии под напряжением и др., диапазон разрешенных температур от -196 до +600 градусов Цельсия. Имеет длительный срок службы.

• Сталь марки 15Х5М (ГОСТ 20072-74) обладает свойствами жаропрочности, является низколегированной. Такая сталь используется для изготовления фланцев способных обладать высокой сопротивляемостью окислению при температуре 600-650 градусов. Обладает жаростокостью.

Конечно, кроме перечисленных марок сталей в производстве стальных фланцев могут применяться и другие марки сталей, например: 13ХФА, 10Г2ФБЮ, 08Х18Н10Т, 17Г1С, 10Г2С, 30ХМА, 40Х и другие.

7. Фланцевый крепеж

Крепеж — это детали, которые служат для неподвижного соединения частей машин и конструкций. К ним обычно относят детали соединений: болты, винты, шпильки, гайки, шурупы, глухари, шплинты, шайбы, заклепки, штифты и многое другое.

Крепежные изделия принято делить на две основные группы:

1. Общепромышленный крепеж, применяемый практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства, не обладающий узкими специализированными характеристиками.

2. Крепеж специального назначения характеризуется узкоспециализированной областью применения (например, автомобильный, железнодорожный, и др.).

Рис. 16 Фланецы, скрепленные крепежом

Для таких изделий свойственна четкая направленность на применение в конкретной области или даже продукции (механизмы, изделия и т. п.), обусловленная специальными характеристиками.

Фланцевый крепеж предназначен для соединения деталей трубопроводов. К деталям фланцевого крепежа относятся: болт, шпилька, гайка, шайба.

Болт — крепежная деталь для разъемного соединения частей машин и сооружений в виде стержня с резьбой на одном конце и шести- или четырехгранной головкой на другом.

Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой. Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т. п.

Шайба — деталь, подкладываемая под гайку или головку винта. Шайбы общего назначения применяют для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также, если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра. Косую и сферические шайбы используют для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке. Быстросъемную шайбу применяют в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой. Уплотнительную шайбу из мягкого материала ставят под головку резьбовой пробки для обеспечения герметичности соединения. Пружинная шайба уменьшает опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы. Стопорная (запирающая) шайба путем отгибания ее частей устраняет возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали или вала. Концевые шайбы препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на валу деталей.

Шпилька — крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки. Возможно также соединение деталей шпилькой, на концы которой навинчивают гайки. Существует большое количество нормативных документов, в которых сформулированы технические требования к крепежу. Например, требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях, изложены в ГОСТ 20700-75. Эти требования обусловлены условиями эксплуатации: рабочим давлением, характеристиками среды и т. д. Конструкция и размеры крепежных изделий регламентируются в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75.

8. Основные параметры фланцевого крепежа

8.1 Рабочее давление

Это давление, с которым транспортируется по системе жидкость (газ, пар и т. д.). Следовательно, чем выше рабочее давление в системе, тем с более высокими прочностными характеристиками необходимо выбирать крепеж. В свою очередь, необходимые прочностные характеристики крепежа обеспечиваются правильным выбором материала, режимами термической обработки и т. д. Таким образом, в диапазоне температур от -40 до + 400 °С, и при давлении до 100 кгс/см2 рекомендуется применять крепеж, изготовленный из стали 35, в то время как увеличение давления до 200 кгс/см2 требует применение крепежа из стали 20X13.

8.2 Рабочая температура

Одним из важнейших параметров является рабочая температура. Исходя из того, какую температуру имеет среда, которая будет транспортироваться по трубопроводу, а также с учетом внешней среды, зависит и марка стали, из которой будет изготовлен крепеж. Каждая марка стали имеет определенный диапазон рабочих температур, при которых крепежное изделие может обеспечить прочность и надежность соединения.

Например, при одном и том же номинальном давлении при температуре не ниже -30 °С рекомендуется применять шпильки из стали 35, в то время как при предполагаемой температуре эксплуатации до -70 °С следует применять крепеж, изготовленный из хладостойких марок стали, например, 09Г2С или 10Г2.

8.3 Рабочая среда

Существуют определенные характеристики рабочей среды: температура, химические свойства (состав — агрессивный, неагрессивный).

В соответствии с перечисленными выше показателями должен подбираться фланцевый крепеж. Для агрессивных сред подбирается крепеж, который может выдержать негативное разрушительное влияние этой среды. К таким маркам стали относятся 20X13,14X17Н2, 12Х18Н9Т и другие.

8.4 Диаметр резьбы

Все резьбовые крепежные детали имеют внутренний (гайки) и наружный (шпильки и болты) диаметр резьбы. В зависимости от назначения и нормативного документа, по которому изготавливается продукция, резьба может быть метрической и дюймовой. Метрический шаг резьбы измеряется в миллиметрах, а дюймовый — в дюймах.

Пример: М12 — метрическая резьба с номинальным диаметром 12 мм 3 / 4 » — дюймовая резьба с номинальным диаметром 3 / 4 дюйма.

8.5 Шаг резьбы — расстояние между двумя соседними вершинами резьбы.

В зависимости от назначения крепежного изделия большинство нормативных документов предусматривает возможность изготовления крепежа с различным шагом резьбы (крупный или мелкий шаг резьбы). Как правило, крупный шаг резьбы является основным и при заказе изделия не указывается.

В отдельных случаях может быть выполнен шаг резьбы отличный от рекомендованного нормативными документами.

Пример: болт М12×1,25 — болт с метрической резьбой, номинальным диаметром 12 мм и мелким шагом резьбы 1,25 мм .

8.6 Размер «под ключ» равен диаметру вписанной окружности.

Как правило, для каждого номинального диаметра резьбы предусмотрена одна величина «под ключ».

Пример: для гайки с номинальным диаметром резьбы 16 мм предусмотрен размер «под ключ» S, равный 24 мм .

8.7 Длина болта — длина, которая указывается в обозначении изделия при заказе, в большинстве случаев не является габаритной характеристикой. Преимущественно длина болта, указываемая в обозначении изделия, равна длине стержня болта, т. е. высота головки болта в расчет не берется.

Пример: для болта М12х120 — длина стержня болта равна 120 мм, при этом общая габаритная длина больше на высоту головки болта на 7,5 мм , т. е. общая габаритная длина равна 127,5 мм.

8.8. Длина шпильки

Для большинства шпилек длина, указываемая при заказе, обозначает общую габаритную длину шпильки. Однако некоторые нормативные документы предусматривают в обозначении шпилек не всю длину шпильки.

Пример: ГОСТ 22032-76, распространяющийся на шпильки с ввинчиваемым концом длиной dv предусматривает обозначение длины шпильки, не включающей длину ввинчиваемого конца.

8.9 Длина резьбового конца — длина части болта или шпильки, предназначенная для навинчивания гайки.

В случае необходимости защиты крепежного изделия от негативного воздействия окружающей среды возможно нанесение на его поверхность различных защитных покрытий (цинк, хром, никель и др.).

Подбор фланцевого крепежа

Фланцевый крепеж подбирается в соответствии со следующими документами: ГОСТ 20700-75; ГОСТ 12816-80; ГОСТ 9064-75; ГОСТ 9066-75; ПБ 10-115-96; ПБ-03-75-94; ОСТ 26-2043-91; ОСТ 26-2037-96; ОСТ 26-2038-96; ОСТ 26-2039-96; ОСТ 26-2040-96; ОСТ 26-2041-96 и другими нормативными документами, регулирующими применение крепежа в зависимости от его назначения.

Чтобы правильно подобрать крепеж необходимо помнить о том, что им будет комплектоваться конкретное фланцевое соединение, следовательно, необходимо учитывать такие параметры:

рабочая среда (газ, вода, пар, нефть и т. д.)

Помимо вышеперечисленных параметров на выбор крепежа влияет и марка стали, из которой изготовлен фланец. Рассматриваются наиболее часто применяемые марки стали фланцев и даются рекомендации по вариантам комплектации их фланцевым крепежом:

1. Существуют определенные ограничения по выбору типа крепежа для фланцевого соединения. При давлении до 25 кгс/см2. Можно установить как болт, так и шпильку. При давлении же свыше 25 кгс/см2, согласно ГОСТ 12816-80, применение болтов не допускается.

2. Для фланцевых соединений существует большое количество рекомендуемых марок материала для комплектации. При изготовлении крепежной пары гайка-шпилька из одной и той же марки стали, твердость гайки должна быть на 20 единиц меньше, чем у шпильки. Это обусловлено тем, что при возникновении избыточного давления в системе вероятно повреждение шпильки, при этом гайка не будет повреждена. В этом случае сложнее будет выявить неполадку. Если шпилька выполнена методом накатки резьбы, то ГОСТ 20700-75 допускает изготовление пары из материала с одинаковой твердостью.

9. Расчеты фланцевых соединений и крепежа

9.1 Определение размеров фланца

После того как выбрана конструкция фланцевого соединения и подобран материал прокладки, чертится его эскиз и определяются размеры.

Фланцы штуцеров выбираются стандартными по ГОСТ 1255-67, ГОСТ 12828-67, ГОСТ 12834-67.

Фланцевые штуцера представляют собой патрубки, выполненные из труб с приваренными к ним фланцами.

Фланцы аппаратов берут со стандартными размерами по ГОСТ 28759.1-90…ГОСТ28759.8-90 или с нестандартными размеры.

Аппаратом в данном случае является емкость, состоящая из цилиндрической обечайки, днища и крышки, предназначен для нагревания, охлаждения определенных продуктов и др. процессов.

Расчеты можно посмотреть перейдя по ссылке.

9.2 Расчет фланцевого соединения на прочность и герметичность

Делая расчёт фланцевого соединения, приходится решать несколько задач: соединение должно быть прочным, жёстким и герметичным. Фланцевые соединения штуцеров могут на прочность не рассчитываться. Фланцевые соединения штуцеров стандартизованы, для каждого вида штуцера оговорен наружный диаметр патрубка условный диаметр штуцера, толщина патрубка и общая высота штуцера Фланцевые соединения аппаратов стандартные и нестандартные обязательно должны рассчитываться на прочность по ГОСТ Р 52857.4–2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Расчёт на прочность и герметичность фланцевых соединений».

Расчеты можно посмотреть перейдя по ссылке.

9.3 Проверка прочности болтов (шпилек) и прокладок

9.4 Расчет фланцев на статическую прочность

9.5 Проверка углов поворота фланцев

Приложения к расчетам.

Список литературы

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

2. ГОСТ 7769-82. Чугун легированный для отливок со специальными свойствами.

3. ГОСТ 9064-75. Гайки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

4. ГОСТ 9066-75. Шпильки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

5. ГОСТ 12820-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2).

6. ГОСТ 12821-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2)

7. ГОСТ 22032-76 – ГОСТ 22043-76. Шпильки. Конструкция и размеры.

8. ГОСТ 28759.1-90 – ГОСТ 28759.8-90. Фланцы сосудов и аппаратов и прокладки к ним.

9. ГОСТ 28759.8-90. Прокладки металлические восьмиугольного сечения.

10. ГОСТ 535-88. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества.

11. ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали.

12. ГОСТ 12822-80. . Фланцы стальные свободные на приварном кольце на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2).

13. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности.

14. ГОСТ 20700-75. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0° до 650° С.

15. ГОСТ 9065-75*. Шайбы для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

16. ОСТ 26-2037-96. Болты с шестигранной головкой для фланцевых соединений.

17. ОСТ 26-2039-96. Шпильки с ввинчиваемым концом для фланцевых соединений (нормальной точности).

18. ОСТ 26-2038-96. Гайки шестигранные для фланцевых соединений.

19. ОСТ 26-2040-96. Шпильки для фланцевых соединений.

20. ОСТ 26-2041-96. Гайки для фланцевых соединений.

21. ГОСТ Р 52857.1 – 2007. Сосуды и аппарату. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.

22. ГОСТ Р 52857.4 – 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений.

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

Типы исполнения фланцев

Фланец представляет собой металлический диск (реже плоский квадрат) с несколькими сквозными отверстиями: в центре ‒ для прохода рабочей среды, по краям ‒ для шпилек или болтов. Деталь применяют в промышленности при прокладке трубопроводов для соединения труб, подключения к трубопроводным веткам задвижек, сосудов, резервуаров, фильтров и прочих элементов. Также используют в машиностроении для стыковки частей машин.

Детали поставляются попарно, поскольку пара фланцев с соответствующими геометрическими поверхностями (исполнениями) образует фланцевое соединение. Одну трубодеталь приваривают к одной трубе, вторую ‒ к другой. Между трубодеталями устанавливают прокладку (металлическую или неметаллическую), стягивают болты.

Форму геометрии поверхности фланца определяет диаметр, температура транспортируемого потока, давление в системе. Государственные стандарты устанавливают 9 видов поверхности.

Исполнение 1 ‒ с соединительным выступом

Первое исполнение встречается у приварных и воротниковых деталей, выполненных по ГОСТ 12820-80 и 12821-80 соответственно. По первому документу производят элементы номинальным диаметром от 10 до 2400 мм на нагрузки до 25 кгс/см2. По второму ‒ Ду 10-1600 мм на давление не более 6,3 МПа.

Конструктивная особенность этих металлоизделий ‒ фаска под углом 45 градусов.

Исполнение 2 ‒ с выступом

Фланцы с выступом обладают прямым скосом, т.е. имеют фаску под углом 90°. Размерный ряд начинается с 10 мм и заканчивается 800 мм для плоских и приварных встык элементов.

На образовавшуюся поверхность укладывают прокладку, которая исключает трение между дисками, улучшает плотность их прилегания. Контрфланцем в этом соединении выступает трубодеталь со впадиной.

Исполнение 3 ‒ с впадиной

Металлоизделие с углублением на поверхности является ответным фланцем для деталей 1-го и 2-го исполнений. Глубина впадины не превышает высоту выступа, чтобы обеспечить максимальное прижатие элементов.

Исполнение 4 ‒ с шипом

Выступающая часть на поверхности диска имеет форму кольца. Встречается у воротниковых фланцев условным диаметром от 10 до 800 мм, выдерживающих нагрузку до 200 кгс/см2 (при Ду не более 250 мм).

Исполнение 5 ‒ с пазом

Конструкция предполагает наличие на поверхности элемента кольцевой выборки. Другими словами, паз ‒ это выемка, глубина и форма которой соответствует высоте и форме шипа.

Комплект обратных фланцев образуется при сочетании исполнений шип-паз.

Исполнение 6 ‒ под линзовую прокладку

Подразумевает использование компенсирующей линзы, сферическая форма которой при стягивании болтов / шпилек трансформируется в плоскую и заполняет собой пространство между стальным фланцами диаметром до Ду800 мм.

Исполнение 7 ‒ под прокладку овального сечения

Металлические диски и квадраты производят по нормам ГОСТ 12821-80 и ГОСТ 33259-2015. Изготовление прокладочных материалов соответствует ГОСТ Р 53561-2009. Поверхность имеет специальную канавку на внешней стороне трубодетали.

Седьмое исполнение не применяется к плоским приварным фланцам.

Исполнение 8 ‒ с шипом под фторопластовую прокладку

Конструкция восьмого исполнения повторяет четвертое. Разница в том, уплотнители из фторопласта используют при работе с высокоагрессивными средами. Материал обладает химической стойкостью, низким коэффициентом трения, устойчивостью к повышенным температурам.

Устройства устанавливают в трубопроводы, транспортирующие щелочь, продукты нефтепереработки, минеральные удобрения и прочие химические вещества.

Исполнение 9 ‒ с пазом под уплотнитель из фторопласта

Фланец девятого исполнения ‒ это контрфланец восьмого. В паре они образуют герметичное фланцевое соединение, исключающее течь рабочей среды. Протечки химически-активных продуктов могут оказать губительные последствия для людей или природы. Поэтому к производству трубодеталей предъявляют повышенные требования.

Независимо от типа исполнения все фланцы изготавливают из стали различных марок. Выбор сплава зависит от условий эксплуатации и параметров транспортируемых жидкостей.

Источник https://dispetcherdoma.ru/remont/zadvizhka-obrezinennaya-razmer.html

Источник https://predklapan.ru/blog/flantsevye-soedineniya

Источник https://magistral74.ru/about/articles/2020/11/14/tipy-ispolneniya-flancev.html