Что такое фланец трубы фото: виды, размеры и маркировка фланцев и их чертежи

Фланцевые соединения

17.04.2018

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.

Рис. 1. Фланцы

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. 

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.

Рис. 17. Болт

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.

Рис. 18 Гайка

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.

Рис. 19 Шайба

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.

Рис. 20 Шпилька

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.

8.10 Покрытие

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:

рабочее давление

рабочая температура

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

внешняя среда

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.

Автор статьи специалист по работе с корпаративными клиентами

ООО «Крионика»

Кравец Ольга Юрьевна

Для чего нужны фланцевые соединения. Фланец

Из предыдущей статьи стало понятно, что фланец — это отличный способ соединения труб, задвижек, клапанов и других предметов, для создания системы трубопроводов. Данный метод соединения оборудования дает простой доступ для очистки, осмотра или модификации трубопроводной системы.

Все фланцы различают по типам: плоские, воротниковые, свободные на приварном кольце. Данные типы регламентируются по ГОСТам соответственно ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80 и ГОСТ 12822-80 (см. Полезная информация —―> ГОСТы).

Также фланцы могут изготавливать по 2 стандартам:

DIN — немецкий институт стандартизации;

ANSI/ASME — американский стандарт.

Также фланцы можно разделить по типам исполнения.

Исполнением фланцев являются геометрические параметры соединительной поверхности. Фланцевые исполнения бывают разных геометрий. По всем ГОСТам первое исполнение является самым распространенным. Первого фланцевое исполнение считается базовым, так как из него можно произвести и изготовить любое другое исполнение.

Всего существует 9 разных исполнений для плоских и воротниковых фланцев . Фланцевые исполнения регламентируются ГОСТом 12815-80:

• Исполнение 1. с соединительным выступом.
• Исполнение 2. с выступом.
• Исполнение 3. с впадиной.
• Исполнение 4. с шипом.
• Исполнение 5. с пазом.
• Исполнение 6. под линзовую прокладку.
• Исполнение 7. под прокладку овального сечения.
• Исполнение 8. с шипом под фторопластовую прокладку.
• Исполнение 9. с пазом под фторопластовую прокладку.

Выбор того или иного исполнения фланца обусловлен, прежде всего, технологическими особенностями применения исполнения фланца . Это зависит и от геометрии уплотнительной поверхности присоединяемого элемента, рабочего давления, условного диаметра, материала изготовления фланцевых соединений и т.д.
Практически для каждого ГОСТа на фланцы существует свой ГОСТ на исполнения уплотнительных поверхностей. К примеру, для ГОСТ 28759.4-90 (фланцы сосудов и аппаратов под прокладку восьмиугольного сечения) исполнений уплотнительных поверхностей размеров фланцев существует только два:

1 — под прокладку восьмиугольного сечения монометаллические;

2 — под прокладку восьмиугольного сечения наплавленные коррозионно-стойкой сталью.

Основной задачей исполнений фланцев является обеспечение герметичности фланцевого соединения , причем для этого могут применяться различного вида прокладочные круги. Прокладки могут быть металлические (прокладки линзовые, овального сечения, восьмиугольного сечения), а могут быть изготовлены из неметаллических материалов (паронит, фторопласт). Применение уплотнительных прокладок для фланцев с различными типами исполнения, положительно влияет на обеспечение герметичности фланцев и фланцевых соединений . Как правило, неметаллические прокладки применяются до 6,18 МПа рабочего давления, а металлические прокладки — свыше 6,18 МПа рабочего давления фланцевых соединений . Применение прокладочных материалов и различных исполнений фланцев , а также крепежных элементов (гайки, шпильки, болты), обеспечивают надежное герметичное фланцевое соединение .

Фланец — это метизная деталь. Его предназначение — соединять трубы, сальники или подобные пустотелые металлические конструкции цилиндрической формы. Чтобы прочно и надежно соединить два предмета, нужно дополнительно использовать мягкие прокладки. Для их изготовления используют мягкие материалы. И на вопрос: «Фланец — что это за деталь?» — можно ответить, что это метиз (сокращение от «металлическое изделие»), который создает хорошую герметизацию в местах соединений цилиндрических элементов.

Устройство

Стандартные фланцы по внешнему виду напоминают металлическое кольцо, на котором расположены специальные отверстия для шпилек либо болтов. На некоторых видах этих элементов могут быть выступы, впадины, шипы, пазы.

Изготовление фланцев

Для изготовления применяются различные марки стали: 13ХФА, 20/09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5 М и другие. Кроме того, они могут быть стальными и нержавеющими. Технология используется различная. Производители используют ковку, штамповку, литье. Для каждого способа применяется специальное оборудование, формы. Выпуская свою продукцию, производители тщательно проверяют ее на качество. Применяя в своей работе специальные тесты, сотрудники ОТК проверяют их на прочность, надежность. Также проверяются на влагоустойчивость фланцы. Что это такое? Так как они относятся к крепежным элементам и участвуют в соединении металлических деталей, которые могут контактировать с водой, важно, чтобы они не были подвержены коррозии. Именно поэтому используются водоустойчивые металлические сплавы. Часто производители покрывают поверхность фланцев дополнительным защитным слоем.

Виды фланцев

Итак, фланец — прежде всего, метиз. В зависимости от применения данные детали могут быть плоскими, воротниковыми, свободными. Конструктивное исполнение не сильно отличается. На воротниковых фланцах имеется небольшой выступ, напоминающий конус. Часто его и называют воротником. Такой тип фланцев применяют тогда, когда нужно приварить детали встык. Этот выступ помогает плотно соединить между собой соединительные части у трубопроводов. Также они необходимы тогда, когда трубопроводы подводятся к емкостям или другому техническому оборудованию. Главным достоинством таких фланцев является то, что их можно использовать несколько раз. Изготовлены данные метизы из прочных материалов, и это позволяет их применять в работе, где температура колеблется от -253 и до +600 градусов по Цельсию.

Плоский фланец — что это? Это метиз, который напоминает плоский диск с отверстиями. Его используют, когда нужно соединить части арматуры, валы, сосуды, трубопроводы, приборы и тому подобное. При помощи этого элемента можно плотно закрепить части трубопроводов.

Свободный фланец — что это? Этот вид не сильно отличается от вышеперечисленных. Он состоит из двух частей: из обычного фланца и кольца. Важно, чтобы они были сделаны из одного материала и имели одинаковый диаметр и давление. Их применяют там, где работы наиболее трудны, где сложно выполнить монтаж. За счет двух частей соединение будет плотным и прочным. Сначала подсоединяется обычный фланец (он приваривается), а другое кольцо затем во время работы можно спокойно поворачивать.

Другая классификация

Для некоторых сде

Какие бывают виды и типы фланцев?

Фланцы бывают нескольких видов и типов, в этой статье мы расскажем вам о них.

Оглавление

1. Воротниковый фланец
2. Накидной фланец
3. Раструбный фланец
4. Свободно вращающийся фланец
5. Фланцевый патрубок
6. Резьбовой фланец
7. Глухой фланец

Воротниковый фланец

Воротниковый фланец имеет длинную конусообразную конфигурацию. Такая конструкция формирует требуемые усилия во время применения фланца в устройствах с высочайшим давлением, а также в конструкциях, отличающихся значительными пониженными и повышенными температурными режимами. Незаметный переход воротникового изделия в толщу трубной стены или фитинга выполняется посредством конуса и считается невероятно полезным при многоразовом сгибании, которое образуется из-за прямолинейного расширения или при формировании прочих переменных препятствий.

Диаметр воротникового фланца равен диаметру трубы. В результате не возникает препятствий при прохождении потока какой-либо жидкости. Турбулентность на соединениях также не возникает, что значительно снижает риск возникновения эрозийных процессов. Данный вид фланца способен эффективно распределять напряжение посредством конусообразной ступице и значительно упрощать радиографический контроль, который ведется за дефектоскопией.

Накидной фланец

Установленная прочность такого типа фланца под воздействием давления, находящегося внутри изделия, равняется двум третьим от показателя прочности изделия, имеющего приварную горловину (воротник). Продолжительность службы накидного продукта также значительно меньше воротникового.

Состыковка труб происходит в двух сварных швах, расположенных по углам на наружной поверхности, а также на внутренней поверхности изделия.

Между концом трубы и внешним концом фланца имеется трехмиллиметровое расстояние. Оно не допускает повреждение поверхности изделия в момент проведения сварочных работ.

Раструбный фланец

Сначала раструбный фланец был адресован малогабаритным трубам, внутри которых имелось высокое давление. Статистическая прочность подобных изделий равна идентичным показателям накидных фланцев. Зато они способны прослужить в два раза дольше, чем накидные изделия.

Раструбный фланец соединяется с трубой посредством шва с одним углом, расположенным на наружной поверхности фланца. Чтобы осуществить сварку, необходимо заранее сформировать пространство, отделяющее фланец от трубы.

Минусом раструбного вида фланца считается высокая степень вероятности разрыва. В изделиях, подверженных коррозийным процессам, например, в трубах, выполненных из нержавейки, зазоры, разделяющие трубу и фланец, способны спровоцировать появление коррозии. При некоторых работах применение данного вида фланца также не разрешается.

Свободно вращающийся фланец

Фланец, способный свободно вращаться, обладает размерами идентичными с прочими фланцами. Но у него отсутствует выпуклая поверхность. Благодаря этому все другие фланцы принято применять в комплекте с этой моделью.

Они отличаются от накидных фланцев размером радиуса стыка, расположенного на внешней стенке изделия и радиуса отверстий, предназначенных для фиксации элементов фланца, не имеющего буртика.

Их возможности держать требуемый показатель давления не слишком мощные, а срок эксплуатации в десять раз меньше этого показателя воротникового продукта.

Фланцы способны беспрепятственно двигаться вдоль трубы. Их не требуется приваривать или фиксировать каким-либо приемом. Давление, имеющееся в стыках болтов, отправляется на специальную прокладочную систему под давлением изделия.

Такой вид фланца обладает некоторыми достоинствами. Его способность свободно перемещаться вдоль трубы упрощает устройство выемок, предназначенных для болтов.

Невозможность взаимодействия с жидкими веществами в трубопроводе дает возможность применять этот бюджетный фланец, сделанный из качественной стали с добавлением углерода в дуэте с коррозийноустойчивыми трубами.

Фланцевый патрубок

Это устройство фиксируется внахлест и играет роль подложного изделия. Подобное соединение фланцев используется при низких показателях давления. В несложных устройствах это также достаточно бюджетный способ отбортовки.

В устройстве, где трубы выполнены из нержавейки, можно установить фланец, сделанный из углеродной стали, поскольку он не взаимодействует с продуктом, расположенным в трубе.

Подобный патрубок годится для труб с любым диаметром.

Резьбовой фланец

Данный продукт предназначен для специфических обстоятельств. Его главное достоинство заключается в том, что его можно зафиксировать на трубе без применения сварочных работ. В некоторых случаях сварка применяется в комплекте с нарезным соединением.

Эти типы фланцев довольно часто применяются в трубах с небольшими размерами. Однако данное изделие не годится для трубопроводов, выполненных из тонких труб, поскольку их тонкие стенки нет возможности оснастить резьбой.

Глухой фланец

У глухого фланца отсутствует центральное отверстие. Его обычно применяют для перекрытия трубных концов, а также концов клапана либо полости камеры, в которой имеется высокое давление.

Если вас интересует цена на фланец avk combi, узнайте её в интернете. 

Пошаговая инструкция +Фото и Видео

Для монтажа металлических труб в своем большинстве используют сварку, но порой требуется фланцевое соединение труб из стали.

Данный вид соединения применяется для монтажа труб большого диаметра и в случаях, когда конструкция должна легко демонтироваться.

Фланец – это кольцо или квадрат (самые распространенные формы), плоской формы с несколькими отверстиями по периметру, для болтов (шпилей с гайками) и отверстием по центру для трубы.

Содержание статьи:

Общие сведения

Существует несколько видов фланцевого соединения, каждое из которых делается строго в соответствии ГОСТа:

1. Плоские фланцы –ГОСТ 12820-81
2. Воротниковые – ГОСТ 12821-81
3. Свободные фланцы на приварном кольце –ГОСТ 12822-80
4. Фланцы для сосудов и аппаратов ГОСТ 28759,2-90
5. Кольцевая заглушка ГОСТ 12836-80

Чтобы соединение деталей было герметичным применяют уплотнители:

При помощи фланцев соединяются не только трубы между собой, но и производится монтаж труб к другим конструкциям. Например, к емкости, на патрубок которой установлен фланец или чтобы произвести стыковку изделий из разного материала.

Соединительные детали изготавливают из:

1. Ковкого чугуна. Фланцы отливаются. Допустимое давление 4МПа. Допустимая температура жидкости от -30⁰ до +400⁰
2. Стали. Литые соединительные детали с допустимым давлением 20МПа и рабочей температурой от -250⁰ до +600⁰ . Применяются для монтажа изделий из разного материала.
3. Стали. Приварные фланцы. Предназначены, для труб с небольшим давлением 2,5 МПа.
4. Чугун серый. Литые фланцы используются, для труб с максимальным рабочим давлением 16МПа. Допускается транспортировка жидкости температурой от -15⁰ до +300⁰.

Внимание! Стальные фланцы отливаются из легированной, углеродистой и нержавеющей стали.

Также выпускаются полипропиленовые фланцы, для монтажа пластикового трубопровода с незначительным давлением:

• Проходные – соединительные фланцы для труб
• Глухие – предназначены для установки в тупиковых ветках трубопровода.

Для того, чтобы соединить две детали потребуется два одинаковых фланцы, которые плотно прикреплены к срезу трубы.

Присоединяются фланцы двумя способами:

• Сажаются на резьбу. Такой вид установки соединительного элемента применим только для безнапорной магистрали.
• Крепятся путем приваривания.

Фланцы предназначенные для одной стыковки называют ответными. Когда элементы установлены, производится их соединение и закрепление при помощи болтов или шпилек. Шпильки закреплять проще и быстрее, так как резьба с двух сторон и затягивать гайки можно сразу с обоих концов.

Как выбрать фланцы для стальных труб?

Условный проход соединительного элемента – внутреннее сечение трубы, для которой выбирается фланец. Обозначается Ду (мм).

Важно! Приварные фланцы имеют еще одну маркировку, в виде латинской буквы, которая дает характеристику внешнему размеру (диаметру) трубы.

Ряд

Изделия с идентичным условным проходом, бывают разными:

• Отличие в расстоянии между крепежными отверстиями
• Разница в размере отверстий.

Обычно данный показатель называют рядностью.  То есть, чтобы соединить две детали при помощи фланцев у них должен совпадать не только условный проход, но и быть одинаковая рядность.

Допустимый уровень максимального давления трубной магистрали

Показатель зависит от:

• Материала изготовления
• Есть или нет уплотнители, и из какого материала они сделаны
• Геометрических размеров деталей

Диапазон рабочей температуры

Монтаж с нарушением этого показателя приведет к течи в месте стыковки. Рабочая температура и рабочее давление величины взаимосвязанные, допустимые показатели всегда указаны в документации приложенной к изделию.

Уплотнители (прокладки)

Выбор данного элемента делается на основании таких показателей, как химический состав транспортируемой жидкости и какая нагрузка на трубопровод.

Изготавливают уплотнители из:

• Резины. Обладает высокой устойчивостью к агрессивным средам и температурам.
• Паронит. Хорошо использовать при монтаже трубопровода транспортирующего жиросодержащие среды.
• Фторопласт
• Асбестовый картон

Фланцевое соединение. Технология работ

1. Соединительные детали должны быть без механических повреждений. Недопустимо наличие сколов, трещин, глубоких царапин, вмятин и т.д.
2. Отсутствие на поверхности изделия ржавчины
3. Перед установкой проверить болты (шпильки) на наличие брака.
4. Убедиться в качественной резьбе
5. Установить прокладку
6. Проверить, как легло уплотнительное кольцо

Если используются квадратные фланцы для монтажа, то болты устанавливаются и затягиваются по диагонали. Только при соблюдении всех этих правил, возможно сделать качественное герметичное соединение.

Внимание! Установка б/у прокладок запрещена.

Когда все проверено и готово, можно приступать к затяжке. Накручивание гаек выполняется следующим образом: Первый болт, вставляется в любое отверстие фланцевого соединения, затягивается не до конца. Аналогично ставится второй болт, четко напротив первого. Третий крепится  перпендикулярно первому и второму. Четвертый устанавливается напротив третьего.

По такой схеме устанавливаются все болты или шпильки.

Важно!!! Сразу затягивать гайки нельзя, нарушится герметизация.

После установки всех болтов можно начать их постепенно затягивать по той же схеме, каждый раз делая несколько оборотов гайки.

Чтобы степень затяжки была одинаковая, можно использовать специальные инструменты:

• Динамометрический ключ
• Пневматический гайковерт
• Натяжной механизм с гидроприводом

Через сутки после начала эксплуатации трубопровода, требуется подтянуть болты, так как часто в течении этого времени соединения ослабляются.

Важно! Если болты затягивать сильно, можно испортить резьбу, слабо или не равномерно магистраль даст течь.

Что такое фланцевые соединения? Типы фланцевых соединений. Фланцевые соединения в промышленности

В промышленности часто применяются фланцевые соединения. Они должны обеспечивать герметичность и прочность собираемых конструкций. Роль качественного соединения немаловажна, ведь непрочное скрепление может приводить к большим потерям и грозить опасностью обслуживающему персоналу. Основным элементом соединения является фланец. Эта деталь представляет собой металлический диск и обеспечивает прочное и плотное разъемное соединение. Свое применение фланец нашел в отрасли трубопроводного транспорта, коммунального хозяйства. Благодаря использованию различных материалов для его изготовления, он становится практически универсальным элементом трубопроводных конструкций.

Виды фланцев

Для технологических трубопроводов разработано большое количество конструкций этой детали. Все фланцевые соединения состоят из следующих элементов – фланцев, прокладки, крепежных изделий. Главная задача, которая возложена на этот узел – объединение частей трубопровода либо же присоединение к трубам дополнительного оборудования. Фланцы подразделяются на виды в зависимости от различных параметров. По конструкции они делятся на:

• цельные;
• свободные.

Отличие заключается в том, что цельные фланцы вместе с корпусом претерпевают соответственно одинаковые нагрузки. Изготавливаются они совместно с арматурой в процессе отливки или штамповки, также совмещение можно производить при помощи сварки. Что касается свободных, они представляют собой диск, который крепится к приваренному фланцу или отбортованному краю трубы. У обоих видов имеются как недостатки, так и достоинства. Свободные фланцы удобны в сборке, их конструкция позволяет легко совмещать отверстия под шпильки. Недостатком является меньшая прочность и жесткость, чем у цельных фланцев.

Разделение фланцев по назначению:

• Для арматуры и трубопроводов. Фланцевые соединения трубопроводов данного типа используются для всех видов и отраслей трубного, транспортного и жилищно-коммунального хозяйства.
• Для сосудов и аппаратов, такие соединения применяются для перегонки нефти, оборудования систем теплообеспечения, а также емкостей под резервацию.

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 блуждающих токов. 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

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 марок стали, 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 резьбы, шаг, 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.

Ограниченность применения крепежных изделий

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.

Прокладки

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.

Распределение прокладок по упругости:

• упругие;
• жесткие.

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.

Конструктивные особенности прокладок

По этому признаку прокладки для фланцевых соединений делятся на:

• Плоские (могут быть как металлическими, неметаллическими 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.

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.

Для чего нужны фланцы в трубопроводе. Как классифицируются фланцы для трубопроводов? Вес или масса фланцев

В промышленности часто применяются фланцевые соединения. Они должны обеспечивать герметичность и прочность собираемых конструкций. Роль качественного соединения немаловажна, ведь непрочное скрепление может приводить к большим потерям и грозить опасностью обслуживающему персоналу. Основным элементом соединения является фланец. Эта деталь представляет собой металлический диск и обеспечивает прочное и плотное Свое применение фланец нашел в отрасли трубопроводного транспорта, коммунального хозяйства. Благодаря использованию различных материалов для его изготовления, он становится практически универсальным элементом трубопроводных конструкций.

Виды фланцев

Для разработано большое количество конструкций этой детали. Все фланцевые соединения состоят из следующих элементов — фланцев, прокладки, крепежных изделий. Главная задача, которая возложена на этот узел — объединение частей трубопровода либо же присоединение к трубам дополнительного оборудования. Фланцы подразделяются на виды в зависимости от различных параметров. По конструкции они делятся на:

• цельные;
• свободные.

Отличие заключается в том, что цельные фланцы вместе с корпусом претерпевают соответственно одинаковые нагрузки. Изготавливаются они совместно с арматурой в процессе отливки или штамповки, также совмещение можно производить при помощи сварки. Что касается свободных, они представляют собой диск, который крепится к приваренному фланцу или отбортованному краю трубы. У обоих видов имеются как недостатки, так и достоинства. Свободные фланцы удобны в сборке, их конструкция позволяет легко совмещать отверстия под шпильки. Недостатком является меньшая прочность и жесткость, чем у цельных фланцев.

Разделение фланцев по назначению:

• Для арматуры и трубопроводов. Фланцевые соединения трубопроводов данного типа используются для всех видов и отраслей трубного, транспортного и жилищно-коммунального хозяйства.
• Для сосудов и аппаратов, такие соединения применяются для перегонки нефти, оборудования систем теплообеспечения, а также емкостей под резервацию.

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 требую

стальных и пластиковых, металлические и декоративные фланцы

Содержание:

Одним из самых надежных устройств для обустройства разъемного соединения трубопровода являются фланцы. Фланцевые стыки могут выдерживать давление вплоть до 20 МПа и способны работать в широчайшем температурном диапазоне – от -253 до +600 градусов по Цельсию. В данной статье будут рассмотрены фланцы для труб и их особенности.

Классификация фланцев для труб

Сортировка фланцев осуществляет ГОСТ 12815-80, согласно которому все подобные элементы классифицируются по четырем параметрам:

• Тип исполнения фланца;
• Материал изготовления;
• Диаметр условного прохода;
• Величина условного давления в трубопроводе, соединенном при помощи фланцев.

Каждый из параметров заслуживает внимания, поэтому их нужно рассмотреть по отдельности.

Конструктивные особенности

В зависимости от формы все фланцевые соединения делятся на семь видов:

1. Фланцы, имеющие соединительный выступ. Такая деталь имеет характерный конусообразный нарост на торце.
2. С выступом. На крайней стороне данного элемента имеется нарост цилиндрической формы.
3. С впадиной. Торцевая часть детали имеет кольцеобразную выточку, позволяющую соединять данный тип фланцев с выступами.
4. Фланцы, имеющие шип. Край такого изделия имеет круглый выступ, имеющий форму пустотелого цилиндра.
5. С пазом. Кольцеобразный паз, расположенный на торце таких фланцев, обеспечивает соединение с шипами.
6. Под линзовую прокладку. Возле проходного отверстия имеется небольшая фаска величиной около 20-30 градусов.
7. Под овальную прокладку. В конструкции данного типа фланцев имеется выточка, предназначенная для установки уплотнителя.

Помимо описанных выше изделий, стоит упомянуть и обжимные фланцы, которые отличаются более сложной конструкцией – такие устройства имеют плоский и фиксирующий фланец. Внутри фиксатора предустановленно специальное кольцо, которое дает возможность фланцу работать по принципу цанговой муфты.

Материал изготовления

В соответствии со стандартами для изготовления фланцев может использоваться сталь или чугун – другие материалы не в состоянии обеспечить данным соединительным элементам необходимые характеристики. Именно по этой причине металл используется для производства любых фланцевых соединений, даже если они будут применяться при обустройстве пластиковых трубопроводов.

Фланцы для стальных труб могут иметь литую форму, то есть быть составляющей частью труб или фитингов, или же приварную, которая имеет плоскую форму и при монтаже крепится к трубам посредством сварки. Для изготовления литых фланцев используется как сталь, так и разные виды чугуна, а плоские изделия могут изготавливаться из легированной или конструкционной стали.

Диаметр фланцевых соединений

Существует 36 стандартных типоразмеров, условный диаметр которых варьируется в пределах от 10 до 3000 мм. Подбор диаметра фланца нужно выполнять в зависимости от материала, используемого для производства детали, и рабочего давления в трубопроводе, где будет устанавливаться фланцевое соединение.

Чугунные литые изделия могут иметь диаметр от 15 до 3000 мм, если используется обычный чугун, а размер пропускного отверстия фланцев из ковкого чугуна не может превышать 80 мм. Элементы, изготовленные из стали, могут иметь диаметр от минимальных 10 мм до 2400 мм. Читайте также: «Виды фланцевых соединений трубопроводов – используемые материалы и способы монтажа».

Рабочее давление

В зависимости от величины условного давления металлические фланцы на трубы делятся на 10 категорий. Рабочее давление, которое способно выдерживать фланцевое соединение, варьируется в пределах от 0,1 МПа до 20 МПа. Между группами, сортируемыми по давлению и по условному диаметру, есть прямая взаимосвязь.

Фланцы для пластиковых трубопроводов, номинальное давление в которых составляет не более 2,5 МПа, могут иметь диаметр от 10 до 1400 мм. Условия эксплуатации металлических труб с фланцевым соединением могут быть жестче – при давлении до 200 атмосфер могут использоваться фланцы диаметром от 15 до 250 мм.

Монтаж фланцевых соединений

Алгоритм обустройства трубопровода с использованием фланцев может меняться в зависимости от материала труб, конструктивных особенностей соединительных элементов и материала их изготовления – например, пластиковые фланцы для труб имеют немало отличий от металлических изделий, поэтому их монтаж будет разниться.

При монтаже литых фланцев первым делом нужно установить между соединяемыми деталями прокладку. Фиксация всех элементов осуществляется болтами и шпильками. Болты можно закручивать как параллельно, постепенно докручивая гайку каждого из них, так и последовательно, для чего противолежащие гайки затягиваются по порядку.

Монтаж стальных плоских фланцев можно выполнять только посредством сварки. Сначала деталь приваривается к краю трубы, после чего наступает пора обустраивать сам трубопровод, стыкуя его элементы. В случае с пластиковыми трубами процесс монтажа требует наличия специальных втулок, которые крепятся к трубопроводу, да и пластиковый фланец для трубы тоже пригодится – соединять одинаковые материалы всегда проще. При необходимости соединения труб из разных материалов используется обжимная фланцевая муфта.

Описанные способы монтажа трубопровода позволяют соединять не только отрезки труб, но и конструкции, включающие в себя различные фитинги и соединительную арматуру. Кроме того, при необходимости можно установить декоративный фланец на трубу, чтобы улучшить ее визуальные качества.

Заключение

Фланцы для труб позволяют создать надежное разъемное соединение трубопровода. Высокие эксплуатационные характеристики и широкий ассортимент позволяет подобрать оптимальный фланец для любой коммуникационной сети. 

Фланцы Общее — Какие фланцы используются в нефтехимической промышленности?

Фланцы Общие

Фланец — это метод соединения труб, клапанов, насосов и другого оборудования для формирования системы трубопроводов. Это также обеспечивает легкий доступ для очистки, проверки или модификации. Фланцы обычно сварные или прикрученный. Фланцевые соединения изготавливаются путем скрепления болтами двух фланцев с прокладкой между ними для обеспечения герметичности.

Типы фланцев

Наиболее часто используемые типы фланцев в нефтяной и химической промышленности:

• Сварочный фланец с шейкой
• Накладной фланец
• Соединительный фланец со швом
• фланцевый шарнир
• Фланец с резьбой
• глухой фланец

Все типы, кроме фланцевого соединения, имеют выступающий фланец.

Специальные фланцы

За исключением наиболее часто используемых стандартных фланцев, существует ряд специальных фланцев, таких как:

• Отверстия фланцев
• длинных сварочных фланцев с шейкой
• Weldoflange / Nipoflange
• расширитель фланец
• Редукционный фланец

Материалы для фланцев

Трубы

изготавливаются из различных материалов, таких как нержавеющая сталь, чугун, алюминий, латунь, бронза, пластик и т. Д.но наиболее часто используемый материал — кованая углеродистая сталь, обработанная поверхностей.

Кроме того, фланцы, такие как фитинги и трубы, для специальных целей иногда внутренне снабжаются слоями материалов совершенно другого качества, чем сами фланцы, которые представляют собой «фланцы с накладками».

Материал фланца, в основном, задается при выборе трубы, в большинстве случаев фланец выполнен из того же материала, что и труба.

Все фланцы, обсуждаемые на этом сайте, подпадают под стандарты ASME en ASTM, если не указано иное.ASME B16.5 описывает размеры, допуски на размеры и т. Д., А также ASTM для различных материалов. качество.

Размеры фланцев

Каждый фланец ASME B16.5 имеет ряд стандартных размеров. Если чертежник в Японии или рабочий в Канаде или слесарь-монтажник в Австралии говорит о фланце NPS с приваренной шейкой 6, класс 150, график 40 ASME B16.5, затем он проходит через фланец, который показан на рисунке ниже.

Если фланец заказан, поставщик хочет знать качество материала.Например, ASTM A105 — это фланец из кованой углеродистой стали, а A182 — это фланец из кованой нержавеющей стали.

Итак, в правильном порядке для поставщика должны быть указаны два стандарта:

приварной фланец NPS 6, класс 150, график 40, ASME B16.5 / ASTM A105

На фланце сверху имеется 8 отверстий под болты и сварочный скос 37,5 градусов (красный круг). Все данные размеры указаны в миллиметрах. Поднятое лицо (RF) указывать не нужно, потому что ASME B16.5, каждый фланец стандартно поставляется с выступающей стороной. Следует указывать только другой дизайн (тип соединения колец (RTJ), плоскую поверхность (FF) и т. Д.).

Болтовые фланцевые соединения

Болтовое фланцевое соединение представляет собой сложную комбинацию многих факторов (фланец, болты, прокладки, процесс, температура, давление, среда). Все эти различные элементы взаимосвязаны и зависят от одного другой для достижения успешного результата.
Надежность фланцевого соединения в решающей степени зависит от компетентного контроля процесса изготовления соединения.

Типичное фланцевое болтовое соединение

Цитата из книги Джона Х. Бикфорда «Введение в конструкцию и поведение болтовых соединений»:
То, что вся важная сила зажима, которая удерживает соединение — и без которого не было бы соединения — не создается Хороший совместный дизайнер, ни качественные детали. Он создается механиком на рабочей площадке с использованием инструментов, процедур и условий труда, которые мы ему предоставили… И еще: последний, существенный создатель силы — механик, а время создания — во время сборки. Поэтому для нас очень важно понять этот процесс.

Промышленность признала критическую природу монтажа и сборки в течение нескольких лет.
В Европе акцент был сделан на обеспечении того, чтобы совместное производство осуществлялось обученными и проверенными техническими специалистами, и это привело к публикации европейского технического стандарта: TS EN 1591, часть 4 под названием «Фланцы и их соединения».Правила проектирования прокладных круглых фланцевых соединений. Квалификация персонала в сборке болтовых соединений, установленных на оборудовании, подлежащем Директива по оборудованию под давлением (PED) «.

Стандарт обеспечивает методику обучения и оценки техников, занимающихся изготовлением и разрушением фланцевых соединений, и может рассматриваться как аналог обучения, необходимого для сварщиков, работающих с сосудом под давлением. Его публикация демонстрирует важность, придаваемую компетентному контролю процесса изготовления соединений в обеспечении герметичности фланца.

Прокладка — это лишь одна из многих причин, по которым болтовое соединение фланцевого соединения может протечь.
Даже когда все сложные взаимосвязанные компоненты фланцевого соединения с болтовым соединением работают в идеальной гармонии, единственный наиболее важный фактор, приводящий к успеху или неудаче этого фланцевого соединения с болтом будет уделено внимание надлежащим процедурам установки и монтажа лицом, устанавливающим прокладку. Если все сделано правильно, сборка останется герметичной для ожидаемого срока службы.

Замечание (я) автора …

Фланцевые соединения и сварные соединения

Нет стандартов, определяющих, могут ли использоваться фланцевые соединения.

На вновь построенном заводе принято сводить к минимуму фланцевые соединения, поскольку для соединения двух частей трубы требуется только один сварной шов. Это экономит затраты на два фланца, прокладку, шпильки, второй сварной шов, стоимость неразрушающего контроля для второго сварного шва и т. д.

Некоторые другие недостатки фланцевых соединений:

• Каждое фланцевое соединение может протекать (некоторые люди утверждают, что фланцевое соединение никогда не защищено от утечек на 100%).
• Фланцевым трубопроводным системам требуется гораздо больше места (только подумайте о стойке для труб).
• Изоляция фланцевых трубных систем дороже (специальные фланцевые заглушки).

Конечно, фланцевые соединения имеют большие преимущества; некоторые примеры:

• Новая линия может содержать несколько трубных катушек и может быть изготовлена ​​в мастерской.
• Эти трубные катушки могут быть собраны на заводе без необходимости сварки.
• NDO (рентген, гидро тест и т. Д.) на заводе нет необходимости, потому что это было сделано в мастерской.
• Струйная обработка и окраска на заводе не являются необходимыми, потому что даже это было сделано в мастерской
  (должны быть устранены только повреждения краски во время установки).

Как и во многих вещах, у всего есть свои плюсы и минусы.

,

Узнайте о 9 типах фланцев труб, типах поверхностей, осмотре и маркировке

Фланцы труб являются вторым наиболее часто используемым методом соединения после сварки. Они используются, когда соединения нуждаются в разборке. Это обеспечивает гибкость в обслуживании. Фланец Соединяет трубу с различным оборудованием и клапанами. Разъединительные фланцы добавляются в трубопроводную систему, если во время работы установки требуется регулярное техническое обслуживание.

В этой статье рассматриваются следующие типы фланцев.

• Резьбовые фланцы
• Торцевые приварные фланцы
• Скользящие фланцы
• Фланцы с кольцевым соединением
• Сварные фланцы с приварной шейкой
• Слепой фланец
• Редукционный фланец
/ фланцевый фланец
• Фланец
• Фланец-экспандер фланцевое соединение состоит из трех компонентов; фланцы, прокладки и болты; которые собраны pipefitter.При выборе и применении всех этих элементов требуются специальные средства контроля для получения соединения, которое имеет приемлемую герметичность.

  Тем не менее, не рекомендуется использовать фланцевое соединение в подземных трубопроводах, когда предполагается, что они будут закопаны. Фланец также является наиболее распространенным источником утечек и возгорания на технологической установке. Существует множество фланцев для удовлетворения требований. Фланец можно классифицировать несколькими альтернативными способами на основании следующего:

  1. Типы соединений
  2. Типы облицовки фланцев
  3. Номинальные параметры давления-температуры
  4. Типы материалов

  Резьбовые фланцы

  Резьбовые фланцы также называются резьбовыми фланцами и он имеет резьбу внутри отверстия фланца, которая подходит к трубе с соответствующей наружной резьбой на трубе.Этот тип соединения является быстрым и простым, но не подходит для применения в условиях высоких давлений и температур. Резьбовые фланцы в основном используются в коммунальных службах, таких как воздух и вода.

  • Резьбовой фланец, в основном используемый в коммунальных службах, таких как воздух и вода.
  • Он не подходит для приложений с высоким давлением и температурой.
  • Он также доступен в ограниченном размере NPS 4 ”и ниже
  • Резьбовые фланцы могут быть FF или RF
  • Это недорогой фланец.
  

  Соединительные фланцевые соединения

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

  • Приварные фланцы могут быть FF или RF
  • Стоимость фланца и изготовления умеренная.
  .

  Фланцы »Мир трубопроводного машиностроения

  Фланцы

  широко используются в сети трубопроводов для съемных соединений с различными компонентами трубопровода, такими как клапаны, специальные элементы, а также для подключения к оборудованию. Обычно они изготавливаются путем ковки. Лишь в немногих случаях его можно изготовить из плит.
  В ASME B16.5 только сварной фланец и редукционный фланец могут быть изготовлены из свариваемых качественных пластин.

  Теги: #Piping_Engineering #Piping_Fittings #Piping_Flanges

  Фланцы трубопроводов

  Строительные материалы

  Фланцы изготавливаются методом ковки.Итак, материалы конструкции следующие.

  1. A105 : Стандартные спецификации для поковок из углеродистой стали для трубопроводов.
  2. A181 : Стандартные спецификации для поковок из углеродистой стали, для трубопроводов общего назначения.
  3. A182 : Стандартные спецификации для фланцев, кованых фитингов или труб из нержавеющей стали, кованых фитингов, а также клапанов и деталей для работы при высоких температурах.
  4. A350 : Стандартные спецификации для поковок из углеродистой и низколегированной стали, требующие испытания на ударную вязкость компонентов трубопровода.

  Применимые стандарты

  Фланцы производятся на международном уровне в соответствии со следующими стандартами:

  1. ASME B16.1 : фланцы и фланцевые фитинги из чугуна: классы 25, 125 и 250
  2. ASME B16.5 : фланцы и фланцевые фитинги NPS 1/2 — NPS 24 Стандарт метрических / дюймовых
  3. ASME B16.47 : стальные фланцы большого диаметра (от NPS 26 до NPS 60)
  4. DIN EN 1092-1 : фланцы из кованой нержавеющей стали или стали.

  Типы фланцев

  1. Накладные фланцы
  2. Соединительные фланцевые сварные фланцы
  3. Резьбовые фланцы
  4. Фланцы со сварными шейками
  5. Редукционные фланцы
  6. Слепой фланец
  7. Фланцевые соединения

  наденьте фланцы

  1. Накладные фланцы обычно кованые со ступицей.
  2. Когда они сделаны из пластин, они не имеют ступицы.
  3. Накладные фланцы более экономичны, чем приварные фланцы.
  4. Они используются в некритических приложениях выше 2 ″ npd.
  5. Накладные фланцы приварены к трубе как внутри, так и снаружи.
  надень фланец

  фланцевые сварочные фланцы

  1. Фланцы с раструбной сваркой используются при сварке раструбных труб малого диаметра.
  2. Они приварены только снаружи трубы.
  3. Существует небольшой карман за трубой для размещения теплового расширения трубы, которая застаивается и может коррозировать, если жидкость сильно разъедает.
  4. Фланцы с приварной муфтой должны быть указаны с толщиной соединительной трубы, чтобы обеспечить надлежащие размеры отверстия.
  Сварочный фланец

  Фланцы с резьбой

  1. Фланцы с резьбой используются для труб с резьбой малого диаметра.
  2. Они также используются в местах, где сварка запрещена.
  3. Резьбовые фланцы используются в диапазоне температур от 25 до 450 ° С.
  4. Резьба может быть NPT (номинальная трубная резьба) или BSPT (британская стандартная трубная резьба), как того требует спецификация труб.
  резьбовые фланцы

  Сварочные фланцы с шейкой

  1. Фланцы с приваренной горловиной приварены к трубе.
  2. Поскольку рентгенография необходима для всех сварных швов в критических условиях, в таких местах в основном используются фланцы с приваренной горловиной.
  3. Толщина фланцев сварочной горловины должна быть указана для заготовки, которая обычно равна толщине трубы того же размера.
  4. Фланцы с приваренной горловиной более дороги и используются в условиях высокой температуры, горючи, токсичны и т. Д.Сервисы.
  Сварной шейный фланец

  Для получения более подробной информации, ознакомьтесь с этой статьей о фланцах с приваренным вырезом.

  фланцев с шарнирным соединением

  1. Фланцевые соединения используются вместе с наконечником, который приварен к трубе.
  2. Используется в тех случаях, когда трубы изготовлены из высококачественного или экзотического материала.
  3. Свободный фланец в основном из углеродистой стали.
  4. Внутренний диаметр фланцев внахлестку обработан так, чтобы соответствовать радиусу заглушки.
  фланцевый шарнир

  глухие фланцы

  Заглушки используются для закрытия конца трубы и прикреплены болтами к другому фланцу. В нескольких местах глухие фланцы снабжены резьбовыми отверстиями для инструментов или дренажного соединения.

  глухой фланец

  Редукционные фланцы

  Редукционные фланцы используются для соединения труб различного диаметра без использования редуктора. Размеры и толщина переходного фланца должны соответствовать трубам большего диаметра, но внутренний диаметр должен соответствовать трубам меньшего диаметра.

  Редукционный фланец

  Доступные номиналы фланцев

  1. Для фланцев до 24 ″ доступны следующие рейтинги: 150 #, 300 #, 400 #, 600 #, 900 #, 1500 # и 2500 #.
  2. Для фланцев типа А, от 26 ″ до 60 ″, доступные номиналы: 150 #, 300 #, 400 #, 600 # и 26 ″ до 48 ″ для 900 #.
  3. Для фланцев типа B, от 26 ″ до 60 ″, доступны рейтинги 75 #, 150 #, 300 #. Размеры от 26 ″ до 36 ″ для 400 #, 600 # и 900 #.

  Диаграммы номинальных характеристик PT, как указано в ASME B16.5, указывают рабочее давление, которое фланец может выдержать при определенной температуре.
  Указанный класс давления 150 #, 300 # и т. Д. Является базовым, и фланцы могут выдерживать более высокое давление при более низких температурах.

  Фланцевые облицовки

  1. Плоская поверхность,
  2. Поднятая поверхность,
  3. Мужчина-Женщина,
  4. Паз,
  5. Шарнирное соединение.

  Плоские торцевые фланцы

  Фланцы с плоской поверхностью используются, когда контрфланцы имеют плоскую поверхность. Плоские фланцы
  в основном используются при соединении с чугунным оборудованием, клапанами и специальными деталями.Плоская поверхность фланца имеет поверхность прокладки в той же плоскости, что и поверхность круга болтового соединения.

  плоский фланец

  Фланцы с выступающими гранями

  Фланцы с приподнятыми торцами являются наиболее часто используемыми фланцами.
  Толщина выступающей поверхности для 150 # и 300 # включена в указанную толщину фланца, а для более высокой оценки они не включены в толщину фланца.

  Поднятая накладка на фланец

  Фланцы с внутренней резьбой

  Мужские фланцы с внутренней резьбой являются лучшей версией фланцев с фланцами.

  Фланцы со шпунтом и канавкой

  Фланцевые трубы и фланцы являются наиболее надежным типом фланцевого соединения, но стоят дороже, чем фланцы другого типа.

  Фланцы языка и паза ,

  Фланцы Общие — Типы фланцев

  Типы фланцев

  Как уже говорилось ранее, наиболее часто используемые типы фланцев ASME B16.5: сварная горловина, скользящая вставка, сварное гнездо, соединительный шарнир, резьбовой и заглушка Ниже вы найдете краткое описание и определение каждого типа, дополненное подробным изображением.

  Наиболее распространенные типы фланцев

  Сварной шейный фланец

  Сварочные фланцы

  легко распознаются по длинной конической втулке, которая постепенно переходит к толщине стенки трубы или фитинга.

  Длинная коническая втулка обеспечивает важное усиление для использования в нескольких приложениях, включая высокое давление, минус и / или повышенные температуры. Плавный переход от толщины фланца к толщине трубы или фитинга, вызванный конусом, чрезвычайно полезен в условиях многократного изгиба, вызванного расширением линии или другими переменными силами.

  Эти фланцы имеют отверстие, соответствующее внутреннему диаметру сопряженной трубы или фитинга, поэтому не будет никакого ограничения потока продукта.Это предотвращает турбулентность в суставе и уменьшает эрозию. Они также обеспечивают отличное распределение напряжений через коническую втулку и легко рентгенографируются для обнаружения дефектов.

  Этот тип фланца будет приварен к трубе или фитингу с одним полным проплавлением, V-шов (Buttweld).

  Детали приварной шейки фланца

  1 . Weld Шейный фланец 2 . Стыковая сварка
  3 . Труба или Фитинг

  надень фланец

  Расчетная прочность фланца Slip On под внутренним давлением составляет порядка двух третей прочности фланцев сварочной горловины, а их усталостная прочность примерно на треть меньше, чем у последних.

  Соединение с трубой выполняется с помощью 2 угловых швов, как снаружи, так и с внутренней стороны фланца.

  Мера X на изображении примерно равна:
  Толщина стенки трубы + 3 мм.

  Это пространство необходимо, чтобы не повредить поверхность фланца во время процесса сварки.

  Недостаток фланца состоит в том, что по принципу всегда сначала нужно сварить трубу, а затем просто фитинг. Комбинация фланца и колена или фланца и тройника невозможна, поскольку указанные фитинги не имеют прямого конца, который полностью скользит во фланце скольжения.

  Детали накладного фланца

  1 . Наденьте фланец 2 . Заполненный шов снаружи
  3 . Заполненный шов внутри 4 . Труба

  Гнездо приварной фланец

  Фланцы

  с цилиндрической головкой были изначально разработаны для использования на малогабаритных трубопроводах высокого давления. Их статическая прочность равна фланцам Slip On, но их усталостная прочность на 50% выше, чем у фланцев Slip On с двойной сваркой.

  Соединение с трубой выполняется с помощью одного углового шва на внешней стороне фланца.Но перед сваркой необходимо создать пространство между фланцем или фитингом и трубой.

  ASME B31.1 1998 127.3 Подготовка к сварке (E) Сборка сварного шва с гнездом говорит:
  При сборке соединения перед сваркой труба или труба должны быть вставлены в гнездо на максимальную глубину, а затем извлечены приблизительно на 1/16 «( 1,6 мм) от контакта между концом трубы и буртиком гнезда.

  Целью зазора в дуговой сварке обычно является уменьшение остаточного напряжения в корне шва, которое может возникнуть при затвердевании металла шва.Изображение показывает вам меру X для разрыва расширения.

  Недостатком этого фланца является правильный зазор, который необходимо сделать. Из-за коррозионных продуктов, в основном в трубных системах из нержавеющей стали, трещина между трубой и фланцем может вызвать проблемы коррозии. В некоторых процессах этот фланец также не допускается. Я не эксперт в этом вопросе, но в интернете вы найдете много информации о формах коррозии.

  Кроме того, для этого фланца этот принцип всегда вначале должен быть приварен, а затем просто фитинг.

  Детали фланцевого соединения с приваркой

  1 . Резьбовой соединительный фланец 2 . Заполненный шов 3 . Труба
  X = Расширительный зазор

  фланцевый шарнир

  Фланцы с шарнирным соединением

  имеют все те же общие размеры, что и любой другой фланец, указанный на этой странице, однако они не имеют выступающей поверхности, они используются в сочетании с «заглушкой с круглым концом».

  Эти фланцы практически идентичны фланцу Slip On, за исключением радиуса на пересечении поверхности фланца и отверстия для размещения фланцевой части заглушки.

  Их способность удерживать давление немного, если таковые имеются, лучше, чем у фланцев Slip On, а усталостная долговечность для сборки составляет лишь одну десятую от прочности фланцев с приваренной горловиной.

  Они могут использоваться при любом давлении и доступны в полном размере. Эти фланцы скользят по трубе и не приварены или иным образом не прикреплены к ней. Давление болтового соединения передается на прокладку посредством давления фланца на заднюю часть колена трубы (заглушка).

  фланцевые соединения имеют определенные особые преимущества:

  • Свобода поворота вокруг трубы облегчает выравнивание отверстий под болты противоположного фланца.
  • Отсутствие контакта с жидкостью в трубе часто позволяет использовать недорогие фланцы из углеродистой стали с коррозионностойкой трубой.
  • В системах, которые быстро разрушают или разъедают, фланцы могут быть спасены для повторного использования.

  Детали фланцевого соединения

  1 . Соединительный фланец 2 . Заглушка конец
  3 . Стыковой шов 4 . Труба или Фитинг

  Заглушка

  окурок End всегда будет использоваться с внахлестом фланцем, как задний фланец.

  Эти фланцевые соединения применяются при низком давлении и некритических применениях и являются дешевым методом отбортовки.
  В системе труб из нержавеющей стали, например, может быть применен фланец из углеродистой стали, поскольку они не соприкасаются с продуктом в трубе.

  Заглушки доступны практически для всех диаметров труб. Размеры и допуски размеров определены в стандарте ASME B.16.9. Легкие коррозионностойкие заглушки (фитинги) определены в MSS SP43.

  Фланец с коленчатым соединением с заглушкой

  Резьбовой фланец

  Резьбовые фланцы

  используются в особых случаях, главное преимущество которых заключается в том, что их можно прикрепить к трубе без сварки. Иногда сварное соединение также используется вместе с резьбовым соединением.

  Несмотря на то, что резьбовые фитинги все еще доступны для большинства размеров и номинальных давлений, сегодня они используются почти исключительно в трубах меньших размеров.

  Резьбовой фланец или фитинг не подходит для системы труб с тонкой толщиной стенки, потому что нарезание резьбы на трубе невозможно.Таким образом, более толстая толщина стенки должна быть выбрана … что толще?

  ASME B31.3 Руководство по трубопроводам гласит:
  Если стальная труба имеет резьбу и используется для подачи пара выше 250 фунтов на квадратный дюйм или для подачи воды выше 100 фунтов на квадратный дюйм при температуре воды выше 220 ° F, труба должна быть бесшовной и иметь толщину не менее равной запланировать 80 из ASME B36.10.

  Детали фланца с резьбой

  1 . Резьбовой фланец 2 . Резьба 3 . Труба или Фитинг

  глухой фланец

  Слепые фланцы

  изготавливаются без отверстия и используются для заглушения концов труб, клапанов и отверстий сосуда под давлением.

  С точки зрения внутреннего давления и нагрузки на болты, глухие фланцы, особенно в больших размерах, являются наиболее напряженными типами фланцев.

  Однако большинство из этих напряжений относятся к типам изгиба вблизи центра, и поскольку стандартного внутреннего диаметра не существует, эти фланцы подходят для применения при более высоких температурах давления.

  Детали глухого фланца

  1 . Заглушка 2 . Шпилька 3 .Прокладка 4 . Другой фланец

  Замечание (я) автора …

  Простой способ сделать зазор 1/16 «…

  • Вы когда-нибудь видели стягивающее кольцо Socket Weld?
    Это разрезное кольцо, спроектированное и разработанное для обеспечения предварительно измеренного минимального зазора 1/16 «для сварных швов. Изготовлено из сертифицированной нержавеющей стали и устойчиво к коррозии от химикатов, радиоактивных материалов и воды. После установки в фитинг кольцо становится постоянной частью сустава.Он не будет греметь или вибрировать даже под сильным давлением.
    Другим способом является нанесение на водорастворимую доску. Сделайте кольца с дыроколом с наружным и внутренним диаметром трубы. Вставьте кольцо во фланец или фитинг, и после гидроиспытаний кольцо больше не будет.
    Для обоих решений попросите разрешения у вашего клиента.

  Держи их на своем месте …

  • Если необходимо демонтировать фланцевое соединение с шарнирным соединением, например, для замены прокладки, это не всегда возможно сделать обычным способом.Традиционным способом является использование фланцевого разбрасывателя или лома, который отодвинул два фланца. Фланцы
    By Lap Joint это невозможно, потому что они скользят по трубе, а концы заглушки остаются вместе. Чтобы предотвратить это, часто в трех местах, на миллиметрах за фланцем, на заглушке, свариваются короткие отрезки плоской стали.
    Не существует общего правила, как фланцевый шарнир должен удерживаться на своем месте, и поэтому он может отклоняться в соответствии с требованиями заказчика.

  Вы знали это…?

  • При наименьших размерах количество потерянной стенки при нарезании резьбы фактически составляет примерно 55% от первоначальной стенки трубы.

  Стыковые швы против угловых швов

  • В системах с относительно высокими давлениями и температурами мы должны избегать использования угловых швов. Стыковые сварные швы в таких системах должны использоваться. Прочность стыкового шва — это, по крайней мере, прочность основного материала. Прочность угловых швов, связанных с прочностью стыкового шва, составляет около трети.
    При более высоких давлениях и температурах расширение и сжатие быстро вызывали серьезные трещины в угловых сварных швах, и поэтому использование стыковых сварных швов является существенным.
    Для трубопроводов к критически важным машинам, таким как насосы, компрессоры и турбины, которые подвержены вибрации (в дополнение к расширению и сжатию), мы должны избегать использования угловых швов или резьбовых соединений.
    Угловые сварные швы имеют более высокую чувствительность к трещинам из-за концентрации напряжений, а стыковые сварные швы характеризуются плавным обменом напряжений.
    Таким образом, в критических ситуациях мы должны использовать фланцы, соединенные стыковой сваркой, например, в качестве сварного шва и кольцевого соединения, и избегать использования фланцев, соединенных угловыми сварными швами, такими как скользящая стыковая или торцевая сварка.
  ,