Фланцы сфера применения

Назначение и область применения

Как мы уже отмечали,нержавеющие фланцы предназначены для соединения прямых участков трубопроводов. А трубопроводы используются практически во всех отраслях промышленности:

  • Химическая.
  • Пищевая.
  • Винно-водочная.
  • Металлургия.
  • Топливно-энергетический комплекс.
  • Жилищно-коммунальное хозяйство.
  • Частные хозяйства.

Преимущества фланцев из нержавейки очевидны, но есть и сложности при их эксплуатации. Это, прежде всего, цена, которая серьезно выше, чем у обычной стали и пластмассы. Хотя этот недостаток компенсируется более долгим сроком службы.При использовании воротниковых фитингов, может возникнуть сложность с проведением сварочных работ.

Наиболее распространены аргонно-дуговая, плазменная сварка, а также сварка с использованием вольфрамовых электродов. Для каждого случая используется свой метод поэтому, чтобы соединение получилось прочным и долговечным, сварочные работы должны проводиться специалистами.Хотя демонтаж фланцевых соединений был отмечен нами как преимущество, но это трудоемкий процесс. Поэтому он не подходит для трубопроводов, которые надо часто чистить, например, в молочной промышленности.

Выполнение монтажных работ для каждого вида нержавеющих фланцев производится по-разному. Плоские фланцы надеваются на трубу и обвариваются с двух сторон для увеличения прочности соединения. А при монтаже воротниковых фланцев приваривается только выступ к трубе в один шов, и время работы сокращается в 2 раза.

Сотрудники компании “СмартИнокс” поделились с нами схемой монтажа плоского фланца из нержавеющей стали, если вы решили сами выполнить эту работу:

  1. Подготавливаем сварочный агрегат и подбираем электроды, тип которых зависит от толщины стенки трубы. Лучше всего подходят рутиловые электроды марки ОК63.30 и ОК63.41.
  2. Подготавливаем конец трубы и фланец. При этом диаметр фланца должен быть на 2—4 мм больше трубного диаметра.
  3. Вставляем трубу во фланец.
  4. Конец трубы должен выступать на 3—4 мм дальше кромки фланца.
  5. Прихватываем его в нескольких местах, обеспечивая неподвижность.
  6. Обвариваем фланец с внешней стороны в два этапа. Сначала делаем корень, отбиваем шлак, а затем варим косметический шов. Сварка облицовочного шва должна вестись волнообразными движениями.
  7. Сварку внутреннего шва проводим в один этап.
  8. Отбиваем шлак и производим монтаж второй половины по такой же схеме.
  9. Затем стыкуем трубы и закручиваем болты. Соединение готово.

Таким образом, фланцевые соединения из нержавеющей стали обладают необходимой прочностью и долгим сроком службы, при условии транспортировки даже химически активных жидкостей. Но это возможно, если соблюдать технологию монтажа соединений и правильно выбирать тип нержавеющего фланца.

Устанавливать фланцевые соединения можно на трубопроводы диаметром больше 32 мм. Таким способом монтируются разветвленные системы на промышленных и химических предприятиях, в газовой и нефтедобывающей отрасли, распределительные сети ЖКХ. Для прокладки внутридомовых трубопроводов соединение этого вида применяют редко.

Фланцевые стыки нужны для того, чтобы:

  • соединять трубы между собой или с оборудованием из разнородных материалов;
  • устанавливать запорную и регулирующую арматуру;
  • проводить очистку трубопроводов;
  • врезать измерительные приборы;
  • отсекать участок трубы для ремонта.

Выбирая фланцы для трубопровода необходимо учитывать некоторые особенности:

  1. Условный проход (ДУ) измеряемый в миллиметрах, показывает несовпадение внутреннего диаметра фланца и трубы. Это важно для плоских и вращающихся деталей. Поэтому в их обозначение добавляются индексы А и Б. Буква А указывает диаметр фланца, а Б ― трубы. Для воротникового типа этот параметр не критичен.
  2. Рядность показывает расстояние в миллиметрах между осями отверстий под болты. Одинаковые по ДУ фланцы, сделанные по типоразмеру ряд 1 или ряд 2, будут отличаться между собой диаметром и количеством отверстий. Если у заказчика нет особых пожеланий, выполняется стандартный ряд 2.
  3. Условное давление ― это его допустимая величина, при которой соединение работает без протечек и разрушений. Значение параметра зависит от типа фланцевого соединения труб, материала, диаметра, ширины с учетом исполнения состыкованных поверхностей. Необходимо учитывать, что значение давления может быть указано в атм., Па, бар, кгс/см².
  4. По параметрам рабочей температуры определяется значение допустимого давления, так как оно уменьшается при нагреве. Эту зависимость нужно учитывать для трубопроводов с горячими средами. Степень влияния температуры на давление определяют по таблицам.

Нормативами предписывается обязательная установка на фланцы трубопровода, по которому перекачивают агрессивную жидкость, защитного кожуха. Он предотвратит расплескивание в случае утечки. Кожухи делают из текстиля, листовой стали, полимерных материалов диаметром от 15 до 120 см. Популярные фторопластовые модели выдерживают температуру -200 — 230⁰C.

Выбор крепежных изделий обусловлен вышеперечисленными параметрами, но существуют и некоторые ограничения:

  1. Крепежи, эксплуатируемые при рабочем давлении до 25 кгс/см, не ограничены выбором типа изделия. Что же касается давления, которое превышает эту цифру, использоваться могут только шпильки для фланцевых соединений, применение болтов запрещено.
  2. Марка стали для пары «шпилька-гайка» может выбираться как одинаковой, так и различной. Если используется один материал, прочность гайки должна быть ниже прочности шпильки на 20 единиц.

Существует специальный ГОСТ шпильки для фланцевых соединений, в соответствии с которым выбираются номинальные размеры крепежного изделия. Выбор размеров зависит от рабочего давления, которому будет подвержена шпилька.

По этому признаку прокладки для фланцевых соединений делятся на:

  • Плоские (могут быть как и комбинированными), их применяют в соединениях с плоскими поверхностями. Внутренний диаметр плоских прокладок должен быть больше диаметра трубы на 1-3 мм.
  • Линзовые прокладки изготавливают из углеродистых и легированных сталей, они могут быть как жесткими, так и упругими.
  • Овальные обеспечивают надежное уплотнение, при этом нагрузка на болты достаточно умеренная. Контакт прокладочного изделия происходит по наружной и внутренней окружности с фланцем. Материалом для этих прокладок служит углеродистая или нержавеющая сталь.
  • Гофрированные прокладки могут быть как металлическими, так и неметаллическими. Их изготавливают из тонкого листа меди, мягкой стали, в качестве неметаллического материала используется асбестовый картон или бумага. Внутренний диаметр соответствует диаметру фланца, а внешний корректируется расположением болтов.
  • Спиральные относятся к упругим прокладкам. Такая прокладка состоит из трех элементов – спиральной части и двух ограничительных колец.
  • Зубчатые прокладки, материалом для этих прокладок служит малоуглеродистая или легированная сталь. Изолированное фланцевое соединение с данным типом прокладок может эксплуатироваться при температурах, не превышающих 480 ºС.

Фланец представляет собой плоскую стальную пластину, имеющую форму кольца (реже — квадрата либо прямоугольника). В средней части пластины расположено отверстие под вставку торцевой части трубы, а по ее контуру — несколько равноудаленных отверстий под установку болтов либо шпилек, которые впоследствии фиксируются гайками.

Фланцевые соединения являются быстроразъемной альтернативой сварной и муфтовой стыковки. При монтаже торец трубы приваривается к пропускному отверстию фланца, после чего пластины стягиваются между собой. Герметичность соединения достигается за счет использования уплотнительных прокладок из резины либо фторопласта.

Также фланцевые соединения используются для соединения трубопроводов с устройствами и технологическими емкостями, чаще всего — теплообменниками. В таком случае на концы труб наваривается фланец, к которому подводится заборный патрубок оборудования.

Фланцы сфера применения

В зависимости от функционального назначения выделяют следующие типы фланцевых соединений:

  • для стыковки труб и установки , выдерживающее давление от 0.1 до 20 МПа — регулируется положениями ГОСТ №12815;
  • для подключения к трубопроводам сосудов и оборудования — регулируется ГОСТ №28759.

Расчет фланцевых соединений любого типа ведется согласно инструкции «Рекомендации по расчет, проектированию и монтажу фланцев стальных строительных конструкций», выпущенной ВНИПИ «Промстальконструкция» в 1989 году.

Каждый из вышеуказанных нормативных документов содержит классификацию фланцев, по которой соединительные элементы разделяются на разные виды. Рассмотрим классификацию изделий для стыковки стальных труб по ГОСТ №12815:

  1. Из серого чугуна, литые (ГОСТ №12817-90) — применяются для установки литой трубопроводной арматуры, соединения труб промышленного оборудования и технических емкостей из чугуна. Предназначенные для давления 0.1-16 МПа, рабочая температура от -16 до 300 градусов.
  2. Из ковкого чугуна, литые (ГОСТ №12818-80) — используются для стыковки труб, монтажа арматуры и подключения приборов и емкостей из ковкого чугуна. Выдерживают давление 1.6-4 МПа, рабочая температура от -30 до 400 0 .
  3. Из стали, литые (ГОСТ №12819-80) — соединительные элементы трубопроводов и арматуры из любых материалов. Эксплуатируются при давлении 1.6-20 МПа, температурный режим от -250 до 600 градусов.
  4. Из стали, приварные плоского типа (ГОСТ №12820-80) — норматив распространяется на фланцы плоского типа, выдерживающие давление 0.1-2.5 МПа и температуру от -70 до 300 0 . Вставка фланцевая (обтюратор) также производятся по данному стандарту.
  5. Из стали, для стыковой сварки (ГОСТ №12821-80) — выдерживают давление 0.1-20 МПа, температурный режим от -250 до 600 0 .
  6. Из стали, оборудованные приварным кольцом — давление от 0.1-3 МПа, рабочая температура от -30 до 300 0 .

Соединительные элементы сварного типа при монтаже надеваются на торец трубы и фиксируются двумя сварными швами. Конструкции для стыковой сварки закрепляются одним швом, расположенным между срезом трубы и воротником фланца.

Из чего состоит фланцевое соединение

Комплект для одного стыка состоит из двух одинаковых фланцев с центральными отверстиями, соответствующих диаметрам труб, прокладки, набора болтов или шпилек с гайками и шайбами. При необходимости защиты трубопровода от блуждающих токов, на болты надевают изоляционные втулки, а прокладку устанавливают из диэлектрического материала.

Конструкция фланцевого соединения

Конструкция фланцевого соединения

Исполнения фланцев

Фланцевое исполнение это по сути конструкция или вид торцевой поверхности фланцев между которыми и создается фланцевое соединение. И здесь так же геометрия поверхностей регламентируется гост. Рассмотрим на примере.

ГОСТ 12815-80 содержит 9 исполнений:

  1. исполнение 1 – имеется соединительный выступ под углом 45 0 как фаска, кстати самое распространенное.
  2. исполнение 2 – так же с выступом но под углом 90 0.
  3. исполнение 3 – с выступом под 45 0 плюс впадина, выборка изнутри.
  4. исполнение 4 – фланца с шипом, так же, как и предыдущее только выступ 90 0.
  5. исполнение 5 – с пазом. Имеет вид кольцевой выборки.
  6. исполнение 6 – под линзовую прокладку. Имеет внутреннюю фаску.
  7. исполнение 7 – под прокладку овального сечения. Канавка овальной формы на торцевой поверхности.
  8. исполнение 8 и 9 – исполнение 8 так же, как и 4-е, а девятое, как 5-е. Чем они отличаются не понял разницы. Буду рад есликто напишет в комментариях к данной статье.

Фланцевое соединение трубопроводов

ГОСТ 28759.2-90 содержит 15 исполнений, а 28759.3-90 – двенадцать. Перечислять их нет смысла, поэтому прошу пройти по ссылкам этим ГОСТ-ов и подробненько все посмотреть, как они выглядят и т.д. 

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы ― это кольцеобразные пластины из стали, но иногда их делают в виде квадрата или прямоугольника. В центральное большое отверстие вставляют торец трубы, а в равномерно распределенные по внешнему периметру ― болты или шпильки. В перечень разновидностей фланцев включены проходные и заглушки. Первые предназначены для стыковки элементов трубопровода, вторыми закрывают тупики или отсекают ремонтируемые либо заменяемые участки.

Чтобы продукция, сделанная в разных странах, была взаимозаменяемой, разработана унифицированная классификация фланцев. В России это ГОСТ, европейские страны пользуются немецким стандартом DIN, а Америка, Япония и Австралия ANSI/ASME. Однако нередко одинаковые фланцы обозначаются разными символами. Поэтому стандарты переводят с помощью специальных таблиц.

Нормативы по исполнению указаны в ГОСТ 12815-80 цифрами от 1 до 9:

  1. С соединительным выступом в виде фаски под наклоном 45⁰.
  2. То же, что 1, но выступ под прямым углом.
  3. С пазом на внутренней стороне и выступом под углом 45⁰ снаружи.
  4. С шипом.
  5. С внутренним кольцевым пазом.
  6. С фаской под линзовую прокладку (вибровставка) на внутренней стороне.
  7. Выборка для овальной прокладки.
  8. С шипом для фторопластовой прокладки.
  9. То же что 8, но вместо шипа паз.
Виды фланцев

Виды фланцев

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

  1. Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — 600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
  2. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — 300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
  3. Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
  4. Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
  5. Свободновращающиеся состоят из пластины и кольца, которое приваривают к торцу, а фланец свободно крутится на нем. Такое фланцевое соединение устанавливают в труднодоступных местах или там, где необходимо частое проведение профилактических мероприятий на трубопроводе. Рассчитано на давление до 2,5 МПа.
  6. Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

При установке фланцевых соединений на стальных трубопроводах их материал должен быть идентичным или близким по составу металлу труб. Это нужно для предотвращения повреждений при изменениях температуры. Фланцы бывают из серого и ковкого чугуна, легированной, углеродистой и нержавеющей стали. Для трубопроводов из иных материалов выпускаются бронзовые, алюминиевые, латунные разновидности. Безнапорные системы из полиэтиленовых труб часто собирают на полипропиленовых фланцах.

Геометрические размеры и вес фланцев

Очень важные параметры, как на этапе конструирования аппаратов, емкостей и т.д., так и на этапе эксплуатации и ремонта, в том числе и закупок, ведь нужно знать какую деталь купить. Поэтому очень важно знать какие присоединительные и габаритные размеры имеются у тех или иных фланцев. Размеров очень много но основной это Ду условный проход. На нем и основан выбор фланца при покупке, так и при конструировании. Давайте немного подробней.

Допустим имеются две трубы которые стыкуются между собой или патрубок на теплообменнике или какой-либо емкости. У труб и у патрубка есть наружный диаметр и иногда полагают, что он должен соответствовать в обозначении внутреннему диаметру фланца, но это не так. Например ду100 соответствует наружный диаметр трубы 108 мм или 114 мм, кстати по статистике яндекса чаше всего ищут фланец ду 100, а при ду 125  диаметр трубы 133 или 140 мм, для ду 150 выбирают трубу с диаметром 152, 159 или 168 мм в зависимости от исполнения и от буквы А, Б, В указанной в таблице ГОСТа. Когда делается заказ рядом с обозначением фланца обязательно указывается буква, если ее нет, то считается, что выбрана буква А.

Такая зависимость есть у плоских и фланцев с приварным кольцом, у воротниковых – встык такого нет. Если зайдет в ГОСТ-ы все подробно увидите.

Условный проход фланцев является основополагающим параметром от которого зависят все основные геометрические размеры. Т.е. зная величину  условного прохода фланцев все остальные присваиваются автоматически, кроме одного ньюанса под названием ряд.

Ряды фланцев

Их всего два 1-й и 2-й, но они влияют на габаритные размеры. В зависимости какой ряд фланцев 1 или два зависят такие размеры, как:

  • диаметры D3, D4, D5, D6.
  • d – диаметр отверстий под шпильки или болты.
  • n – количество этих крепежных отверстий.
  • h1 – высота выступа и глубина шипа.
  • h2 – глубина паза.
  • h3 – глубина паза овального сечения.
  • номинальный диаметров болтов или шпилек.

Ряды фланцев

Все другие присоединительные или габаритные размеры зависят только от условного прохода. Фланцы должны в соответствии с гост изготавливаться по предпочтительному ряду 2 если не указан 1.

Все размеры на чертежах и в таблицах в зависимости от условного прохода и ряда можно посмотреть в ГОСТ-ах.

Особенности соединения труб или патрубков с фланцем

Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, которую вставляют между фланцами. В зависимости от характеристик среды, температуры и давления ее делают из соответствующих материалов:

  • резины, стойкой к продуктам нефтепереработки:
  • паронита общего назначения;
  • теплостойкой резины;
  • асбестового картона;
  • паронита, стойкого к маслу и бензину;
  • кислото и щелочеустойчивой резины;
  • графита;
  • фторопласта;
  • металла (алюминия, меди);
  • металлографита.

Труба при монтаже вставляется во фланец и обваривается двумя швами, одним внутри и другим снаружи по торцевой поверхности. Самое трудоемкое соединение, т.к. нужно сделать два сварных шва и для совмещения отверстий придется крутить трубу.

Для монтажа конец трубы торцом прислоняется к торцу фланца или так называемому воротнику, почему их и назвали воротниковые, тот что конусом и обваривается всего одним сварным швом. Значительно быстрее и проще.

Здесь берется труба на нее одевается сам фланец , далее труба вставляется в кольцо и обваривается. Точно так же и другая часть соединения. Получается, что к трубам приварены только кольца, а фланцы свободно вращаются на трубах или патрубках. Далее концы подводятся друг к другу, вращая фланцы добиваются совпадения отверстий по контуру и вставляются шпильки или болты и все стягивается гайками.

Чрезвычайно удобно, т.к. нет необходимости вращать трубу или добиваться точного совпадения отверстий до сварки, что не всегда получится. Очень практично в труднодоступных местах или там где требуется частая проверка фланцевого соединения, например в химической промышленности. Может быть и дешевле т.к. допускается применить только кольцо из нержавейки, а сам фланец из обычной углеродистой стали 3 или стали 20.

Вот мы и рассмотрели, как стыкуются самые распространенные виды фланцев и теперь хотелось бы показать, как правильно нужно их обозначать.

Эта деталь входит в изолированное фланцевое соединение, для того чтобы обеспечить необходимую плотность между фланцами. Прокладки разделяют на различные виды по определенным параметрам. В зависимости от материала, из которого они изготовлены, различают категории:

  • металлические;
  • неметаллические;
  • комбинированные.

Это свойство предопределяет материал, из которого изготовлены прокладки для фланцевых соединений. Упругие получаются из комбинированных и неметаллических видов. Жесткие прокладки в основном представляют собой металлические, а также неметаллические, полученные из таких материалов, как фибра, твердая резина, паронит и т. д.

Фланец позволит соединить трубы без сварки.

Фланцы ПНД, используемые для соединения полиэтиленовых труб, представляют собой плоский диск, при помощи которого соединяются трубы и задвижки, краны и другая арматура шпильками и болтами. Разделяются на такие разновидности, как:

  1. Муфта электросварная, которая используется для соединения полиэтиленовых труб между собой, с фасонными элементами. Такой тип фланца ПНД имеет нагревательную открытую спираль, при работе не требует специальных приспособлений. Такая муфта выдерживает давление до 16 атм. для воды и до 10 атм. для газа.
  2. Полиэтиленовые заглушки ПНД для перекрытий концевых отверстий полиэтиленовых трубопроводов. Изготавливаются из полиэтилена низкого давления, привариваются двумя способами при помощи специального сварочного оборудования.
  3. Тройники ПНД предназначены для монтажа нескольких ответвлений для систем с питьевой и технической водой. Приваривается к трубе тройник по методу электросварных муфт.
  4. Переходы ПНД применяются для редукции полиэтиленовых труб, крепятся только при помощи сварки встык и терморезисторной сварки.
  5. Отводы ПНД применяются для полиэтиленовых труб в водо- и газопроводах. Это конструкционный элемент, позволяющий управлять потоками рабочей среды.
  6. Втулки ПНД под фланец используются для обеспечения должного упора, применяются с прижимными элементами.

Трубы, для изготовления которых применяется полиэтилен, требуют использования специальных фланцев, позволяющих выполнять качественное, надежное соединение. Для крепежа применяются не шпильки и болты, а методы сварки, что оптимально подходит именно для этого материала.

Фланцы применяются для соединения самых различных изделий, это универсальный крепежный элемент, который может изготавливаться из разных материалов, иметь разную форму и назначение. Особое место занимают фланцы для соединения полиэтиленовых труб, которые крепятся методом сварки, что позволяет делать прочнейшее крепление отдельных элементов между собой.

Если говорить просто, то фланец – это самая обычная, весьма распространенная в трубопроводной сфере соединительная деталь. Выглядит фланец как плоское кольцо с круглыми отверстиями, размещенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности.

Фланец отличается тем, что он имеет ступенчатое поперечное сечение, обладающее отверстиями для шпилек или болтов. Главная функция этих соединительных элементов – создание герметичных и прочных соединений. Следует помнить о том, что фланец – это не отдельный скрепляющий элемент. Его назначение – быть опорой для головок гаек, болтов или заклепок. Он может быть приварным, приварным встык или свободным на приварном кольце

Технические характеристики

Самыми распространенными сегодня типами подобных соединений можно считать стальные и чугунные фланцы. Хотя применяются и соединительные элементы из нержавейки, алюминия, титанового сплава. Конструктивные различия позволяют говорить о плоских фланцах с соединительным выступом; фланцах

wiki__13

с кольцевыми цилиндрическими выступами или впадинами, фланцах без соединительного выступа.

Среди главных технических параметров таких изделий следует сразу назвать

  • диаметральную высоту присоединительной кольцевой части,
  • число и диаметр отверстий для болтов и шпилек,
  • толщину присоединительной кольцевой части изделия.

Изготовление фланцев проводится из металлических листов и поковок, также используются методы обычного или центробежного литья и ковки.

Важные детали

Следует сказать и том, что фланец – это самый распространенный и удобный способ создания разборного соединения. Он устанавливается в тех местах, где нужно сделать прочный стык, который впоследствии может быть демонтирован. Фланец способен соединять между собой не только торцы труб, но и помогать в присоединение всевозможных резервуаров, оборудования, задвижек и вентилей. Сейчас существуют не только плоские фланцы, есть еще и воротниковые модели. В них один фланец как бы «входит» в другой.

Если нужно провести электрическую изоляцию одного участка трубопровода от другого, то также используют фланцы. Речь идет о выходе газо-, нефте- или продуктопровода из земли и дальнейшем его прохождении по поверхности или над ней. Понятно, что здесь речь идет о катодной защите.

Существующая классификация фланцев опирается на стандарты ГОСТ, ANSI (Американский Институт стандартов) и DIN (Немецкий промышленный стандарт). Подбор размера таких изделий проводится в соответствии с видом и назначением конкретного трубопровода. Существует деление фланцев на опорные, накидные и неподвижные; на болтовые или скобовые; с однородным или разнородным присоединением.

Фланцы сфера применения

При подборе таких соединительных элементов рекомендуется ориентироваться на материал, из которого они изготовлены, их присоединительный размер, размер и исполнение уплотнительных поверхностей, а также на диаметр и просвет сечения фланца. Для систем водоснабжения и канализации, трубопроводов с крупным и средним сечением подойдут чугунные фланцы. Стальные соединительные элементы выбирают для оснащения систем трубопроводов среднего и малого диаметра.

Фланцевое соединение — наиболее распространенный способ стыковки стальных промышленных трубопроводов между собой. Таким образом могут соединяться трубы систем водоснабжения, магистрального отопления, газоснабжения и нефтегазовые трубопроводы.

В данной статье представлены фланцевые соединения. Мы рассмотрим их разновидности и геометрические размеры, а также изучим требования ГОСТ к конструктивному исполнению соединительных элементов.

Cодержание статьи

Материалы или марки стали, чугуна или сплавов фланцев

Для того, чтобы подобрать материал из которого делают фланцы существует ГОСТ 12816-80 и в нем есть одна замечательная таблица увидев которую становится все понятно. Допустим нас интересует воротниковый фланец или по-другому стальной приварной встык по госту 12821-80. Первое на, что обращаем внимание это условное давление при котором он работает.

Далее смотрим температурный режим работы, например от -40 0С до 450 0С и находим, что нам подходит фланец из нержавейки 12х18н9т, хотя сейчас используется 12х18н10т, как самая распространенная марка нержавейки, а шпильки, болты и гайки и стали марки 20х13 коррозионно-стойкой жаропрочной, используемой в энергетическом машиностроении. Вот и вся наука.

Подготовка фланцев для установки

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку.

Обозначение фланцев

Фланец 1-450-10 ст. 20 ГОСТ 12820-80 – так обозначается обычный плоский фланец исполнения 1 (с соеденительным выступом) с условным проходом 450 мм рассчитанный на условное давление 10 кгс/см2 или 1 МПа сделанный из стали 20.

И если фланец квадратный, с Ду 1200 из стали 3, то: Фланец квадратный 1-1200-10 ст. 3 ГОСТ 12820-80.

Когда заказываются фланцы с условным проходом Ду 100, 125 и 150 м, то указывается буква соответствующего диаметра трубы.

При заказе фланцев исполнения шип-паз под фторопластовые прокладки после цифр условного давления ставится буква Ф.

Фланец 1-1000-100 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80 – воротниковый фланец исполнения 1, условный проход Дц 1000 мм, Ру 10 МПа или 100 кгс/см2, из нержавейки.

Фланец квадратный 1-800-10 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80 – если квадратный. И здесь Ду 800, а Ру 1 Мпа.

И если исполнение шип-паз, то добавляется буква Ф.

Фланцы сфера применения

Фланец 125-6 ст.3сп ГОСТ 12822-80 – Ду 125, Ру 0,6 МПа, сталь 3 сп.

Фланец квадратный 400-6 ст. 15хн ГОСТ 12822-80. Здесь условный проход 400 мм и сталь 15ХМ.

Кольцо 1-400-6 ст. 15ХМ ГОСТ 12822-80 – исполнение 1, Ду 400 мм.

При заказе диаметров 100, 125, 150 нужно добавить букву какую вам нужно. А при заказе фланце под фторопластовые прокладки шип-паз добавляется буква Ф.

Вот мы и рассмотрели, как обозначаются основные виды фланцев и можно перейти к следующему вопросу, думаю очень важному. А он о том, а как же купить фланцы, где посмотреть цену, а может быть и посмотреть прайс с ассортиментом, наличием и ценами.

Сборка фланцевого соединения

Чтобы стыки на трубопроводе были надежными, все виды фланцевых соединений собирают в строго определенном порядке. Сначала с небольшим усилием затягивают произвольно выбранный болт, затем диаметрально противоположный. Следующая пара должна отстоять от первой на четверть окружности. Остальные болты затягивают в таком же порядке. Если на фланцах только 4 отверстия затяжка выполняется крестообразно.

Чтобы усилие распределялось равномерно, завершающую часть монтажа проводят инструментами, позволяющими его контролировать:

  • гидравлическим натяжным устройством;
  • пневматическим гайковертом;
  • ручным динамометрическим ключом;
  • гидравлическим динамометрическим ключом.

Ручную затяжку доверяют только опытным работникам. В течение первых суток работы из-за вибраций, усадки материала прокладки, изменения температуры прочность соединения снижается до 10%. Поэтому в этот период требуется проведение подтяжки гаек.

Монтаж всех видов фланцевого соединения несложен, однако его проведение разрешается только специально обученным слесарям. При прокладке или ремонте трубопроводов с агрессивными средами или работающих под высоким давлением, ход работы должен контролировать инженер. Сборка безнапорных систем (канализация, полив) может проводиться неквалифицированными работниками.

Стандарты

Все фланцы подразделяются на несколько видов в зависимости от ГОСТа и исполнения:

  1. Литые фланцы, изготавливаются как единое целое с корпусом. Отливаться они могут из стали или чугуна.
  2. Стальные фланцы, которые имеют резьбу на шейке. Этот тип имеет достаточно ограниченное применение и в основном используется для трубопроводов с низким давлением.
  3. Воротниковые фланцы. Представляют собой изделие из стали, которое получено сваркой встык. Назначение воротниковых фланцев заключается в соединении трубопроводов с высоким и средним давлением. Преимущество этого типа заключается в простоте монтажа и экономичности. По сравнению с фланцами плоскими приварными, которые мы рассмотрим следующим пунктом, они сокращают трудоемкость изготовления в среднем на 20% и объем работ по сварке в два раза.
  4. Фланцы плоские приварные. Производятся они из стали и применяются такие фланцевые соединения для технологических трубопроводов.
  5. Свободные фланцы. Этот вид имеет свои особенности и подразделяется на три подвида:
  • с буртом, они применяются для трубопроводов с агрессивными средами, от воздействия которых бурт предохраняет сам фланец;
  • на отбортованной трубе;
  • на приварном кольце, они используются для трубопроводов из цветных металлов – меди и ее сплавов, алюминия, а также нержавеющей стали;

Параметры выбора соединения

  1. Форма фланцевого соединения. Фланцы могут быть: круглые, овальные или прямоугольные.
  2. Условный проход. Его размер соответствует внутреннему сечению фланца, по которому будет протекать среда.
  3. Конструктивное исполнение. Этот параметр регламентирует фланцевые соединения, ГОСТ 12815-80 включает 9 различных категорий исполнения.
  4. Давление. Соединения могут выдерживать максимально условное давление, оно зависит от исполнения и геометрических размеров фланца. Этот параметр также предусмотрен основным нормативным документом.
  5. Материал. Для изготовления используется чугун, углеродистая, легированная, нержавеющая сталь. Материал выбирается в соответствии с используемой средой применения. Могут также применяться и дорогостоящие металлы.

Электроизолирующее соединение

Изолирующее фланцевое соединение имеет ряд отличий от других видов и несет на себе задачу препятствия прохождению электрического тока, а также защиты от электрохимической коррозии. Большинство трубопроводов проложены под землей, где возможна вероятность возникновения В целом они не несут опасности всему трубопроводу на входе, но очень опасны на месте выхода.

Такое воздействие может приводить к разрушению металла, образованию трещин и утечкам транспортируемой жидкости или газа, изолирующее фланцевое соединение обеспечивает необходимую безопасность. Состоит оно из фланцев, специальных изолированных прокладок, втулок и крепежных изделий. Применяют такое соединение в следующих случаях:

  • на границе трубопровода и переходе его от поставщика к потребителю;
  • когда фланцевое соединение труб обеспечивает совмещение разных материалов, из которых они изготовлены;
  • на трубопроводах, которые проложены в области источников блуждающих токов;
  • на выходе изолированной трубопроводной сети, которая соединяется с неизолированным трубопроводом;
  • на наземных участках газораспределительных станций.

Другие типы фланцевых соединений

  • Измерительные фланцевые соединения.
    Они обеспечивают стыковку трубопроводных сетей с дополнительным оборудованием и измерительными устройствами.
  • Соединения, работающие под большим давлением.
    Такие узлы подвергаются переменным нагрузкам от работающих механизмов. Поэтому чтобы обеспечить плотность и прочность, а также долговечность, следует соблюдать ряд технологических нюансов при монтаже. Закручивание шпилек производится постепенно по кругу и в определенной последовательности. Фланцевые соединения могут стать более прочными за счет использования линзового вида прокладки. Чтобы использовать этот вид прокладок, предварительно необходимо отшлифовать поверхность и прокладки, и трубы непосредственно. Наилучшим вариантом для данного вида служат резьбовые фланцевые соединения. Также может использоваться наряду с линзовой прокладкой, плоская металлическая.
    Максимальная плотность фланцевого соединения обеспечивается использованием таких материалов для плоских прокладок, как медь или алюминий.
  • Фланцевый замок.
    Это соединение по конструкции полностью соответствует фланцевому, отличие заключается в том, что вместо привычных крепежных изделий – болтов и шпилек, используется специальная конструкция в виде полосы, которая обжимает фланцы и затягивается болтами. В таких соединениях отверстия по диаметру фланцев отсутствуют. Такой вид отлично зарекомендовал себя в узлах, которые требуют быстрого и периодического разъединения-соединения. Использовать в этом случае можно плоские приварные фланцы или приваренные встык.

Фланцевый крепеж

Фланцы сфера применения

Для монтажа фланцевых соединений обязательно необходим крепеж. Для крепления трубопроводов применяют такие крепежные изделия: болт, гайка, шпилька и шайба. Так как фланцевые соединения трубопроводов – это достаточно ответственная конструкция, к крепежу предъявляются требования в соответствии со следующими параметрами:

  1. Среда. Она может быть агрессивной и нет. Основываясь на этом параметре среды, выбирается крепеж. Для агрессивных сред предпочтение отдается стали с антикоррозионными свойствами. Также возможно применение специальных покрытий, препятствующих коррозии.
  2. Температура. Здесь играет роль температура жидкости или газа, который будет транспортироваться по данному трубопроводу, а также температурный режим окружающей среды. Каждый материал имеет рабочий диапазон температур, в соответствии с которым выбирается изделие. Если окружающая среда не превышает -30 ºС, возможно применение обычных для более низких температур применяются холодостойкие марки.
  3. Давление. Чем выше показатель рабочего давления, тем более высокими параметрами должен обладать используемый материал, из которого изготовлены шпильки для фланцевых соединений.
  4. Показатели крепежных изделий: тип длина.
  5. Материал. Сталь, которую используют в производстве крепежных изделий для фланцевых соединений можно классифицировать по четырем категориям:
  • углеродистая сталь общего назначения, рабочая температура не должна превышать показатель 200 ºС, а максимальный диаметр – 48 мм;
  • углеродистая сталь, применяемая для изделий повышенной точности, температура работы не может быть выше значения 300 ºС;
  • сталь углеродистая с повышенным качеством, крепежные изделия из этого материала могут эксплуатироваться при температуре выше 450 ºС;
  • легированные стали, которые обладают теплоустойчивыми и антикоррозионными свойствами.

Расчет фланцевых соединений

После определения типа фланца, в зависимости от его назначения, вида прокладочного изделия, а также материалов, из которых изделие будет изготавливаться, конструкторами выбираются необходимые размеры детали по специальным таблицам. Они представлены в соответствующих ГОСТах. Несмотря на то что фланцы являются стандартными деталями, очень часто возникает потребность в конструировании индивидуального изделия. Система расчета включает следующие пункты:

  1. Расчет пластических деформаций в основании втулок, это касается соединений, работающих при небольших температурах и давлениях.
  2. Учет внешнего изгибающего момента, возникающего от нагрузки на болты. Этот параметр определяет прочностные характеристики фланца.
  3. Вычисление возникающих напряжений, особенно это касается изделий, которые получены сваркой.
  4. Выбор шага болтов, неправильно определенный этот параметр может вызвать прогиб колец фланца между болтами.

Расчет фланцевых соединений должен учитывать разновидность нагрузки. Возможны два варианта – в первом случае нагрузка от болтов передается на прокладку, во втором – идет равномерное распределение нагрузок между прокладкой и опорным кольцом.

Фланцевые соединения можно подразделить на два основных типа: с неконтактнругощнмн фланцами (рис. 1, а) не контактирующими фланцами (рис. 1, б). Наиболее распространен первый тип соединения (трубопроводы, сосуды и аппараты и т. п.). Соединения с контактирующими фланцами часто применяют в конструкциях, не требующих полной герметизации стыка (фланцы корпусов машин, редукторов и т. п.

Применяют свободные фланцы (рис. 2), а также фланцы, изготовленные вместе с трубой (корпусом) или присоединенные к трубе с помощью сварки, резьбы, развальцовки заклепок (рис. 3).

Рис. 1. Типы фланцевых соединений

Рис. 2. Накидные (свободные) фланцы

Фланцы сфера применения

Рис. 3. Способы соединения фланца и трубы

Некоторые виды фланцевых соединений стандартизованы. Прокладки выполняют в виде плоского листа из паронита, картона, резины, фибры, фторопласта, меди и мягкой стали; применяют асбестометаллические прокладки, металлические гофрированные и зубчатые, металлические линзовые прокладки и др.

Во фланцевых соединениях с контактирующими фланцами используют самоуплотняющиеся прокладки в виде резиновых или металлических колец.

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ

Расчет выполняют при предварительном выборе размеров и для проверки прочности неответственных фланцевых соединении.

Расчет соединений с неконтактирующими фланцами. Расчетное усилие, действующее на болты (рис 4), определяют по формуле

где – средний диаметр прокладки, мм; – рабочее давление среды,

Рис. 4. К расчету фланцевых соединений с неконтактнрующими фланцами

Коэффициент затяжки

где – число болтов; – внутренний диаметр резьбы болта; – предел текучести материала болта с учетом рабочей температуры.

Фланцы сфера применения

Число болтов для обеспечения более равномерной затяжки стыка часто выбирают кратным четырем .

Расстояние между осями болтов (шаг болтов) обычно принимают при малых давлениях при больших давлениях Опасным сечением при расчете на прочность фланца обычно является место перехода от фланца к трубе (сечение на рис. 4).

Изгибающий мгмечт в этом сечении (на единицу длины)

где – коэффициент, учитывающий, что часть момента воспринимается поворотной деформацией фланца; – расстояние от центра сечения до оси болта; – средний диаметр трубы в сечении

где – средняя толщина трубы на коническом участке; – средний радиус трубы; и – соответственно наружный и внутренний диаметры фланца. Значения вычисленные по формуле (4), приведены в табл. 1.

Напряжения изгиба в опасном сечении фланца (сечение

Фланцы сфера применения

где – предел прочности материала фланца (при высокой температуре под следует понимать предел длительной прочности).

Из формулы (5) следует, что для снижения напряжений во фланцах целесообразно: а) приближать оси болтов к трубе (уменьшать увеличивать толщину трубы в месте перехода к фланцу (размер Однако при большой конусности упрочнение получается чисто местным и максимум напряжений сдвигается к более тонкому сечению трубы.

Расчет соединений с неконтактнрующими свободными фланцами. Суммарное усилие на болты (рис. 5) определяют из равенства (1); условие прочности болтов выражается формулой (2).

При расчете на прочность фланца принимается, что фланец испытывает поворотную деформацию и в нем возникают окружные напряжения.

1. Значение коэффициента (см. скан)

Рис. 5. К расчету фланцевых соединений со свободными фланцами

где – диаметр окружности осей болтов; – средний диаметр кольцевой площадки контакта фланца и трубы; – внутренний диаметр фланца толщиной А; – предел текучести материала с учетом температуры фланца.

Расчет соединений с контактирующими фланцами. Расчетное суммарное усилие для фланцевых болтов (рис. 6) определяют из условия

где – коэффициент затяжки, обычно принимают – диаметр уплотнения, мм; – рабочее давление среды, – расстояние от средней окружности трубы до окружности осей болтов; – расстояние от наружной окружности фланца до окружности осей болтов.

Фланцы сфера применения

Формула (7) учитывает, что в предельном состоянии раскрытие стыка происходит при повороте относительно точки Условие прочности фланцевых болтов

Добавить в закладки

Фланцы чаще всего применяются при необходимости соединения различных трубопроводов. Это соединительные детали в виде дисков (хотя возможны и другие конструкции), изготавливаемые из металла, пластика, чугуна, алюминия. Используются фланцы для полиэтиленовых труб, стальных и прочих трубопроводов с целью подачи технической, питьевой воды, кислот, химических веществ в качестве рабочей среды.

Фланцы изготовленные по ГОСТу значительно надежнее обычных.

Для стягивания используются специальные резьбовые шпильки с шайбами и гайками, болты и прочее. Часто для полиэтиленовых водопроводов применяется метод сварки, что обеспечивает надежность крепления, отсутствие протечек, но такие соединения получаются неразъемными, что в некоторых случаях недопустимо.

Классификация фланцев для трубопроводов

  1. Заглушки, представляющие собой плоские конструкции без центрального отверстия, служат для перекрытия потоков рабочей среды.
  2. Воротниковые (приварные) применяются при соединении труб встык. Они отличаются наличием специального воротника, то есть стального выступа для приваривания. Такие элементы характеризуются повышенной прочностью, часто именно они используются вместо плоских, когда надо монтировать трубопроводы с рабочей средой выше 450 градусов и с давлением выше 2,5 МПа.
  3. Плоские фланцы – это диски, которые по центру имеют отверстие для присоединения трубы либо другого оборудования. По краю идут меньшие отверстия, чтобы фланцы могли прочно крепиться друг к другу при помощи специальных фиксирующих шпилек и болтов.

Когда необходимо перекрыть трубу, используется фланец заглушка.

  1. Прессованные, используемые для монтажа отдельных частей трубопровода, при необходимости подсоединения разного оборудования. Фланцы представляют собой круг с отверстием посередине, небольшим выступом и четырьмя небольшими отверстиями по краям для шпилек. Чаще всего изготавливаются из нержавеющей стали методом прессования. Стоимость их невелика, они применяются для соединения самых различных труб, в том числе водопроводных.
  2. Алюминиевые (силуминовые) – это один из самых экономных вариантов, такие элементы выполнены в виде круга с отверстием посередине и восемью небольшими отверстиями по краям для креплений. Тип их свободный, отличаются устойчивостью к коррозии, но прочность их невелика. Применяются в том случае, когда нет необходимости монтажа высокопрочных изделий.
  3. Заглушки представляют собой глухой диск с восемью отверстиями по краям для крепления. Используются в том случае, когда труба перекрывается, изготавливаются из стали. Заглушки ставятся для магистралей, местных трубопроводов. По размерам, форме повторяют соединительные фланцы.Выдерживают температуру рабочего потока от -70 до 600°C, давление – от 0,6 до 16 МПа.
  4. Воротниковые изготавливают из стали, они имеют специальный выступ у центрального отверстия. Применяются они тогда, когда есть необходимость соединения самых разных систем в довольно большом диапазоне температурных значений. Чаще всего ставят их в промышленных трубопроводах, соединение осуществляется приварным методом.
  5. Плоские фланцы – это распространенный тип крепежных и соединительных элементов. Они представляет собой плоский диск с центральным и боковыми отверстиями. Метод крепления – приварной, при помощи специальных шпилек.

Конструкция подобных соединительных элементов позволяет выдерживать не только большое давление, но и прочие неблагоприятные условия эксплуатации. Сама конструкция регламентируется ГОСТом, сегодня могут иметь девять исполнений:

  • с соединительным выступом под углом в 45°. Является наиболее часто применяемым для различных условий;
  • с соединительным выступом под углом в 90°;
  • с выступом в 45°, с впадиной и выборкой изнутри;
  • с шипом, имеет выступ в 90°;
  • с кольцевидной выборкой, пазом;
  • с внутренней фаской под линзовую прокладку;
  • для прокладок овального сечения, имеет канавку на торцевой поверхности тоже овальной формы;
  • две последние конструкции – комбинированные.

Фланцы должны обладать способностью выдерживать высокие и низкие температуры, работать в химически активных средах, не поддаваться окислению, иметь высокие показатели пластичности и ударной вязкости.

Сегодня применяются самые различные фланцы, которые могут изготавливаться из алюминия, пластика, чугуна и стали. Последние обладают большими преимуществами, среди которых необходимо выделить такие, как:

  • из нержавеющей стали – подходят для монтажа самых различных труб, включая полиэтиленовые;
  • стальные фланцы отлично выдерживают температуру от -70 до 450°C;
  • нержавейка очень устойчива к рабочим агрессивным средам, применять фланцы можно, начиная от обычных водопроводов с технической и питьевой водой и заканчивая транспортировкой химических веществ, кислот, щелочей в качестве рабочей среды;
  • стальные фланцы считаются экологически чистыми, отвечают всем санитарно-бактериологическим требованиям, их можно применять для различных целей.

Из минусов надо отметить только стоимость стальных изделий, которая намного выше алюминиевых и пластиковых.
Но это вполне оправдывается, например, там, где фланцы из обычной углеродистой стали потребуют замены уже через год, изделия из нержавеющей стали могут продержаться не одно десятилетие.