Назначение и виды деталей фланцевого соединения. Технические особенности фланцевых соединений

Для соединения задвижек, труб, насосов и другого подобного оборудования используется особый способ крепления - фланец. Такой вариант предполагает наличие быстрого доступа к очистке элементов трубопровода, а также его модификации, ремонту и диагностики.

Особенности конструкции и виды соединений

В зависимости от сферы применения фланцы могут иметь разный вариант крепления - резьба или сварка. Сам крепеж может быть изготовлен из разных материалов. Самым популярным вариантом является кованная углеродистая сталь, однако распространены также детали из чугуна, шаровидного графита, закаленной стали, алюминия, бронзы, латуни, пластика и др.

Выделают следующие типы фланцев:

Сквозные.
С наличием шейки для приварки.
Резьбовые.
Варианты с буртиком.
Расширительные.
Переходные и др.

В случае специального применения фланцы могут иметь внутренне покрытие, материал которого отличается от варианта, используемого для изготовления самой детали.

Способы крепления и сфера применения

Выбор компонентов зависит от используемых труб. В большинстве случаев для труб и фланцев используется разный материал. Фланцевые соединения, независимо от типа, состоят из нескольких основных элементов:

Собственно, фланец.
Дополнительные крепежные элементы - шайбы, шпильки, гайки и др.
Прокладки, которые обеспечивают более высокую гидроизоляцию.

Благодаря таким качествам, как удобство и простота монтажа, легкость осуществления модификации и ремонта и универсальность использования, эти компоненты широко применяются для монтажа трубопроводов в самых разных отраслях и при любых условиях.

При выборе нужного варианта необходимо учитывать следующие факторы:

Рабочее давление. Этот показатель зависит от давления, под которым нужная жидкость транспортируется по трубе. Соответственно, чем выше этот показатель, тем более прочным должен быть крепеж.
Температура. Один из самых важных факторов. От температуры среды, в которой будет расположен трубопровод, подбирается материал и марка крепежного элемента.
Среда. На это влияют такие факторы, так температура, а также химические показатели пространства - агрессивное или неагрессивное. В зависимости от этого выбирается нужный вариант, который будет обладать необходимой стойкостью перед воздействием указанных негативных факторов.
Показатель диаметра резьбы. Все фланцы имеют два показателя диаметра резьбы - внутренний и внешний. В зависимости от ситуации и соответствующих нормативных требований, данные могут быть указаны в миллиметрах или дюймах.
Шаг резьбы. Определяет расстояние между разными вершинами резьбы. В основном выделяют крупный и мелкий шаг. Эти показатели в большинстве случаев определяются государственными нормативными документами, но при использовании нестандартных конструкций возможны исключения.
Длина болта и шпильки. Данные, которые непосредственно указываются при заказе конкретного варианта.
Покрытие. Для защиты элементов крепления от негативного воздействия разных факторов дополнительно используется защитное покрытие с применением цинка, хрома, никеля или других вариантов.

Учет всех указанных факторов позволяет получить оптимальный вариант, который обеспечит надежное крепление трубопровода при конкретных условиях.

Фланцевое соединение стальных труб является очень распространенным методом. Фланец может иметь форму квадрата или круга. На нем равномерно расположены отверстия для шпилек и болтов. Такие детали применяют для создания высокопрочного и герметичного стыка узла на продолжительном участке трубопровода.

В бытовых системах фланцевое соединение используют не очень часто. Такой вид технологии рассчитан на промышленное применение. Если возникает необходимость поставить стальной фланцевый узел, то особое внимание нужно уделить на все отметки по нужным нормативам.

Фланцевые стыки стали самыми популярными видами разъемных стальных соединительных в химической, промышленной области и ЖКХ. Этому способствовали: герметичность, простота конструкции, легкость производства и монтажных работ.

Понятие фланец включает в себе не только деталь сантехнической арматуры, но и метод скрепления труб, который на практике применяют во всех промышленных отраслях. Фланцевые соединения стальных труб отличаются герметичностью и прочностью.

При этом соединение является разборным. А это означает, что после снятия можно проводить все нужные ремонтные работы и повторно применять участок магистрали. Фланцевые соединения для стальных труб подбирают, исходя из предназначения сети, при этом берут в работу различные типы фланцев, которые произведены из разных материалов.

При большом разнообразии стальных вариантов, выделяют такие основные виды конструкций:

Проходные варианты. Они успешно применяются для увеличения протяженности трубопровода.
Фланцы-заглушки. Это тупиковый вариант данных деталей.

Получается, что фланцы – это детали для соединения, которые ставятся в сети большого срока использования, и в магистралях с большим давлением внутри, но более приоритетными называют монолитные соединения посредством сварки.

Передвижение среды по трубопроводу перед началом монтажных работ приостанавливают, а включают только после полного прекращения действий. Особое внимание при этом уделяют давлению, его нагрузку на эту деталь рекомендуют наращивать постепенно.

Области применения деталей для соединения

Говоря о таком элементе, необходимо внести ясность, что он не является деталью для крепления. Главная задача этого приспособления заключается в создании опорной конструкции для крепительных болтов и одновременно в обеспечение герметичности соединения.

Как запорную или стыковочную деталь, их ставят в коммуникационных сетях ЖКХ, в промышленности по добыче нефти. Также они обширно монтируются в топливной и газовой сферах. В этих отраслях очень прочные и долго служащие фланцевые крепления используют при монтаже в сеть приборов измерения.

Разные технологические особенности изготовления и виды материалов для этих элементов, дают возможность эффективно эксплуатировать сети, которые проводят агрессивные вещества под высокими показателями давлением.

При прокладке системы их стальных труб, чаще всего, используют диски из аналогичного материала. Это создает одинаковый уровень нагрузочного давления и служит подстраховкой от повреждений составных деталей после воздействий температурных скачков.

Видео

Такие повреждения характерны для швов на материалах, которые характеризуются неодинаковой проводимостью тепла. На стальные трубы ставят чугунные, алюминиевые, латунные и бронзовые фланцы. Но, бесспорным лидером среди вариантов для такой работы являются изделия их углеродистой стали. Причин для этого несколько, это:

Не большая стоимость.
Практичность.
Простота в обработке.

Фланцевые соединения можно встретить в любой сфере. Большое разнообразие материалов для производства данных устройств дает возможность эффективно использовать любую магистраль.

Некоторые виды систем предусматривают наличие специального углубления под прокладки. Особенно тщательного контроля требуют фланцевые крепления в сети, транспортирующей газ. Здесь понадобятся фланцы, прошедшие детальную проверку на качество.

Особенности и характеристики

Главной характеристикой фланцевых креплений являются их конструктивные особенности. В России и в странах СНГ наиболее популярные следующие нормы:

Гост 12820-80. Он определяет конструктивные отличия плоского типа привариваемых фланцев.
Гост 12821-80. В нем определяется конструкционная характеристика приварных встык фланцев.
Гост 12822-80. Таким документом определяются конструкционные характеристики стальных свободных на привариваемом диске фланцев.

Приспособления, которые относятся к этим трем основным группам, предназначены для стыка непосредственно для сети и оборудования. Условия установки любого из представленных механизмов разные.

Плоские приварные детали из стали . Во время монтажных мероприятий, такой элемент «насаживают» на трубу, а после этого его наваривают парой швов сварки вокруг нее.

Монтаж этой стальной детали, если сравнить с первым вариантом, ставит в необходимость наличие только одного сварного шва – соединения.

При таких действиях скрепляется встык торцевая часть трубы и «воротничок» механизма для соединения. Такое в значительной степени упрощает процесс крепежа детали и уменьшает затраченное на монтаж время.

Свободная стальная конструкция на привариваемом кольце . Она включает в себя главную часть и кольцо, а они в свою очередь должны иметь одинаковый показатель условного объема и давления.

Если провести параллель с ранее указанными вариантами, то в этом механизме удобство установки находится на более высоком уровне, потому, что на трубы наваривается сам диск, а фланец оставляют в свободном расположении.

Благодаря этому, соединение болтовых отверстий на свободно расположенных деталях и на аналогичном механизме на арматуре выполняется без затруднений, даже в месте трудного доступа. Поворачивать трубу при данном соединении также не нужно.

К положительным моментам их использования относится то, что при подборе для трубы из нержавейки, можно поставить кольцо из нержавейки, а фланцевую конструкцию из углеродистой стали.

В мире применяют и другие классификации, например:

DIN – это немецкие нормы стандарта, они действуют в европейских странах;
ANSI/ASME – это американские нормы стандарта, они действуют в Японии, США и Австралии.

Переводятся эти стандарты в специальных таблицах, где есть четкое указание, какой стандарт определяет характеристики того или иного изделия.

Исполнения уплотнительной поверхности фланцев

Как уже писалось, данные изделия для стальных труб изготавливают в соответствие с ГОСТ стандартам. И такие арматурные крепления изготовляют с уплотнительными поверхностями в следующем исполнении:

Плоскость, обозначается – А.
Впадина. Обозначается – F.
Паз. Его обозначение это D и M.
Для линзовых прокладок. Обозначения этого варианта – К.
Выступ для соединения. С обозначением В.
Выступ. Его обозначают – Е.
Шип. Этот вид обозначают С и
Для прокладки с овальным сечением. Обозначение этого вида – J.

Фланцы арматуры необходимо производить с уплотнительными поверхностями типа А, В, D, F, J, K, M. Остальные варианты уплотнительных поверхностей фланцев арматуры допускают только по требованию клиентов.

Фланцы с уплотнительными поверхностями А, B, C, D, E, F применяют с стыках, которые уплотнят такими прокладками:

зубчатыми;
металлическими;
графитовыми;
металлографита.

Фланцы изготавливают в соответствии к требованиям, которые обеспечивают выдержку геометрических габаритов и механических характеристик.

Например, плоские фланцы можно производить сварным путем, если при работе выдержанны условия проварки шва, это должно быть выполнено по всей протяженности сечения на устройстве. Уровень качества таких швов рекомендуют проверять ультразвуковым способом.

Видео

Стальные привариваемые встык изделия предпочтительнее делать из поковки, штамповки, или бандажных заготовок. Для такой продукции ни в коем случае нельзя брать листовой прокат и использовать метод обточки.

Как правило, способ изготовления определяет производитель, в том случае, когда заказчик дополнительно не обговорил это при заявке.

Круглые и квадратные виды

По видам конструкции данные характеризуют:

Величина условного прохождения, ее измеряют в миллиметрах и обозначают ДУ.
Величина условного давления. Она меряется в кгс/см2.
Материал, используемый, как сырье.
Непосредственно исполнение. В этой ситуации используют цифры от одного до девяти, они указывают на нужный тип поверхности, устанавливаемой под прокладку.

Технологические характеристики стальных фланцевых соединений на трубах имеют прямую связь к технологическим процессам и заготовкам, которые берут для работы.

Фланцы по типу производства бывают круглые и квадратные. На сегодняшний момент количество арматуры для магистралей из труб, где нужны изделия квадратной формы, не так много. Но, не смотря на это, такие механизмы не потеряли свою актуальность.

По этим причинам, для показателей давления, которое не превышает величину в 40 кгс/см2 в соотношении к ГОСТ 12815-80 предусматривают не только механизмы круглой формы, но и виды в форме квадрата.

Видео

Делая заявку на такой товар для стальных труб, следует знать, что его объем напрямую зависим от условного давления. Для более больших порогов давления на трубе нужно ставить конструкции с большими объемами.

Давление, которое они в состоянии выдержать

Это очень значимый показатель переносимый этим механизмом. Величины по этим параметрам зависимы от геометрических типоразмеров изделия. Также на это влияет вариант поверхностей уплотнения.

Стальные изделия плоские привариваемые (ГОСТ 12820-80) и детали из стали свободные на привариваемом диске (ГОСТ 12822-80) переносят нагрузку до 25 кгс/см2. А варианты привариваемые встык (ГОСТ 12821-80) переносят влияние даже до 200 кгс/см2.

Величину в таких ситуациях показывают в разнообразных представлениях, это:

кгс/см2 и другие.

Но, выпуская товары этой линейки основной измеряющий параметр это кгс/см2.

Особенности монтажа

Ключевым моментом установки фланцевого крепления стала затяжка его стыков. Для достижения максимальной герметичности стальной конструкции, нужно брать в работу только те изделия, которые отличаются высокой точностью соединения.

Дальнейший ход работы следующий:

Поверхностную часть конструкции чистят и обезжиривают.
Далее изделия проверяют на предмет присутствия коррозийных образований, вмятин и микротрещин. Тщательно осмотреть нужно также болты и гайки. На резьбовой части удаляют заусеницы. Резьбовую часть болтов и гаек рекомендуют смазать.
Затем подготавливается прокладка. Ее следует установить точно по центру, и правильность этой установки необходимо проверить. Старые прокладки для работы брать не рекомендуют.
Очень важно все болты затягивать в правильной последовательности. Вначале затягивается первый болт, и делается это слегка. Затем также затягивают болт, расположенный с противоположной стороны. Третий болт затягивается немного слабее, чем первый. Четвертый болт на противоположной стороне от третьего. И такая последовательность сохраняется до того времени пор, пока не закрепятся все болты. Если это работа с деталями, которые состоят из 4-х болтов, в данном случае применяют вариант – крест – накрест.

Момент подтяжки требует особого внимания, иначе герметичного соединения не создать. Уровень стягивания должен быть одинаково распределен по всему элементу. В период затяжки на болт влияет сила растягивания. И любое чрезмерное усилие способно оборвать резьбу или болт.

Для того, чтобы отрегулировать силу стяжки фланцевого соединения, применяются разнообразные техники:

гидравлические механизмы для натяжки;
гидравлические динамометрические ключи;
пневмогайковерты;
динамометрические ключи ручного действия.

Иногда используют стягивание фланцевого механизма от руки, но это под силу только только определенной категории людей. После крепления фланца (на протяжении первых суток) элемент может терять силу затяжки приблизительно на десять процентов. Через 48 часов после установки фланцевого механизма рекомендуют выполнить дополнительную протяжку.

Фланцевое соединение стальных труб является очень важным моментом. Подбирают фланцевые изделия в соответствии ко всем перечисленным выше характеристикам. В технической документации можно найти данные о том, какие из изделий лучше поставить в каждом конкретном случае.

Здравствуйте уважаемые наши заказчики и посетители сайта . Сегодня речь пойдет о стальных приварных фланцах плоских, воротниковых и свободных , о том что это такое, для чего они нужны, по какому ГОСТу производятся и из каких материалов, какие у них есть типы и виды, исполнения, как обозначаются, какие имеют размеры и массу, как подобрать нужный фланец, узнать цену, запросить прайс лист и купить в конце концов.

Для начала давайте посмотрим, как же могут выглядеть фланцы плоские стальные приварные на фото ниже:

На фотографии мы видим, что фланцы несколько отличаются друг от друга потому, что это два разных типа: плоский и воротниковый, какой и для чего нужен все подробно рассмотрим.

Фланцевое соединение

И так для чего нужен фланец? А его назначение в том, чтобы организовать фланцевое соединение. Допустим есть два участка трубы и их можно конечно сварить между собой, но тогда это будет жесткое неразъемное соединение, а для того чтобы организовать быстроразъемное фланцевое соединение и применяют фланцы, которые наваривают на концы труб и стягивают болтами с гайками или шпильками с гайками, как на фото ниже.

Сам фланец представляет из себя плоское кольцо или иногда делают в виде квадрата или прямоугольника с отверстием посередине для вставки конца трубы и несколькими равномерно расположенными ближе к внешнему диаметру отверстиями в которые вставляются болты или шпильки, на них накручиваются гайки и два фланца стягиваются между собой. Для герметизации соединения между фланцами ложится прокладка из специальной резины или другого материала для этих целей, например фторопласта. Кстати от вида прокладок бывают и разные исполнения, правильней будет конечно на разных типах и разные прокладки.

Сами по себе трубы между собой стыкуются часто, но больше нужно соединять какие либо аппараты или устройства, например теплообменные аппараты с участком трубопровода по которому подводится какая либо среда. Например посмотрите на фото ниже там находится маслоохладитель мб 25-37 и на концах хорошо видны два фланца цифра 1, которые приварены к патрубкам и на них дополнительно находятся ответные фланцы цифра 2 прикрученные болтами с гайками, это такой комплект поставки при изготовлении теплообменника. Ответные фланцы и нужны заказчику, чтобы организовать соединение аппарата с участком трубопровода.

Допустим заказчик заказал изготовление теплообменника, привез его на место, установил и нужно его подключить. Для этого к аппарату подводят трубопроводы, на концы труб наваривают плоские стальные ответные фланцы идущие в комплекте и соединяют фланец на охладителе и на конце трубы болтами или шпильками не забыв конечно положить между ними прокладку для герметичности. Удобно! Т.к. возникает переодически например для ремонта или профилактики необходимость останавливать работу устройства и разбирать его. На этом маслоохладители имеются четыре плоских стальных фланца. Два для подвода и отвода охлаждающей воды и два для подвода и вывода охлаждаемого масла.

Точно так же присоединяются к различным технологическим емкостям участки трубопроводов. Фланцы 1 и 2 относятся к виду фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов.

Таким образом можно сказать, что фланцы нужны для организации подключения или присоединения участка трубопровода к различным технологическим аппаратам и устройствам: теплообменникам, емкостям и т.д., для подвода и отвода сред, а так же для стыковки между собой участков трубы.

Для более подробного ознакомления нужно конечно пройти в соответствующий гост.

Фланцы сосудов и аппаратов:

Теперь становится понятным каких типов бывают фланцы и на какие виды делятся в зависимости от назначения. Все технические характеристики, чертежи, конструкцию и размеры фланцев можно посмотреть пройдя по ссылкам вверху или выбрать соответствующий ГОСТ внизу статьи. Идем разбираться дальше.

Исполнения фланцев

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

ГОСТ 12815-80 содержит 9 исполнений:

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

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

Геометрические размеры и вес фланцев

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

Условный проход фланцев

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

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

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

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

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

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

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

Вес или масса фланцев

Еще одна важная величина, это масса фланцев , скорее с практической точки зрения, например для определения веса всей партии, если есть другие варианты прошу поставить ваши комментарии в конце этого материала, буду очень благодарен. Эту величину так же можно найти в таблицах нужного ГОСТа.

Вот мы и познакомились с основными с моей точки зрения геометрическими и условными размерами и величинами фланцев. А все остальные можно найти и посмотреть в гост, их уже определяли различными прочностными расчетами сопромата. С размерами понятно, но так как фланец стальной и произведен из какого-то металла, которых марок очень много, соответственно встанет вопрос: "А из какого металла или марки стали делают фланцы и как выбрать нужный при необходимости, или как выбрать марку стали, чугуна и сплава фланцев"?

Материалы или марки стали, чугуна или сплавов фланцев

Для того, чтобы подобрать материал из которого делают фланцы существует и в нем есть одна замечательная таблица увидев которую становится все понятно. Допустим нас интересует воротниковый фланец или по-другому стальной приварной встык по госту 12821-80. Первое на, что обращаем внимание это условное давление при котором он работает. Допустим оно составляет 150 кгс/см2 или Ру 15МПа. Смотрим где оно находится, находим, что во второй колонке и второй части в диапазоне от 0.1 до 20 МПа, т.к. первая часть нам не подходит 0.1 до 10 МПа.

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

Есть много разных марок сталей и сплавов, но самыми ходовыми являются ст20, ст3, 09г2с, 12х18н10т и 15хм, как наиболее часто применяемые для изготовления фланцев т.к. таких рабочих условий гораздо больше. Есть конечно специфические марки, но и условий где они должны работать очень мало. Стоит отметить, что есть много арматуры из чугуна литейного или ковкого, поэтому и фланцы применяют из соответствующих марок чугуна СЧ 15 и КЧ 30. Все остальные материалы если нужно смотрим в гост 12816-80. Можно и скачать.

Особенности соединения труб или патрубков с фланцем

Здесь я расскажу о особенностях стыковки трубопровода или патрубков аппаратов или емкостей непосредственно с самим фланцем. Т.к. самые распространенные это стальные приварные плоские, стальные приварные встык или воротниковые и стальные свободные на приварном кольце, то на них и остановимся.

Соединение стальных плоских приварных фланцев с трубой или патрубком

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

Соединение стальных приварных фланцев встык - воротниковых

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

Соединение стальных свободных фланцев на приварном кольце

Здесь берется труба на нее одевается сам фланец, далее труба вставляется в кольцо и обваривается. Точно так же и другая часть соединения. Получается, что к трубам приварены только кольца, а фланцы свободно вращаются на трубах или патрубках. Далее концы подводятся друг к другу, вращая фланцы добиваются совпадения отверстий по контуру и вставляются шпильки или болты и все стягивается гайками. Чрезвычайно удобно, т.к. нет необходимости вращать трубу или добиваться точного совпадения отверстий до сварки, что не всегда получится. Очень практично в труднодоступных местах или там где требуется частая проверка фланцевого соединения, например в химической промышленности. Может быть и дешевле т.к. допускается применить только кольцо из нержавейки, а сам фланец из обычной углеродистой стали 3 или стали 20.

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

Обозначение фланцев

Обозначение плоских приварных фланцев

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

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

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

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

Обозначение воротниковых фланцев - приварных встык

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

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

Надежность любой системы зависит от надежности самого слабого звена системы. Сварные соединения стальных труб надежные и используются в большинстве случаев. Но возникают ситуации, при которых использование сварного соединения невозможно. Подключения различных фитингов, обеспечения разборного соединения, возможности профилактики и ремонта трубной арматуры а также рабочих узлов агрегатов, соединения разнородных труб: чугун-пластик, чугун-сталь, сталь-пластик, сталь-асбестоцемент, пластик-асбестоцемент и решения еще множества технологических задач. Обеспечить надежность и долговечность эксплуатации таких соединений должно фланцевое соединение. В общем конструкция фланцев предусматривает пару фланцев и уплотнительную прокладку и кольца, соединенные болтами или шпильками.

Фланцы - общие характеристики

Для унификации продукции и возможности использования данной продукции в различных странах мира без проведения дополнительной обработки введена четкая классификация фланцевых соединений. Иногда один и тот же фланец в различных классификациях будет иметь различные обозначения.

Основные классификации, использованные в мире:

ГОСТ - стандарт принятый в СССР, и действующие на постсоветском пространстве;
DIN - немецкий стандарт действующий в Европе;
ANSI/ASME - американский стандарт действующий в США, Японии и в Австралии.

Существуют таблицы перевода стандартов, в которых указаны, какому стандарту отвечает тот или иной фланец.

Для изготовления фланцев используют различные материалы:

чугун;
ковкий чугун;
углеродистые стали;
нержавеющие стали;
легированные стали;
полипропилен.

Полипропиленовые фланцы получили свое распространение в последние десятилетие. В основном используются для монтажа безнапорных систем, соединения ПЭ трубы с металлической, присоединения трубной арматуры, на которой установлено фланцевое крепление. Изготовляют такие фланцы, как и металлические, литьем или штамповкой.

Разделяют фланцы и по типам:

плоские(ГОСТ 12820-81);

воротниковые(ГОСТ 12821-81);

свободные фланцы на приварном кольце(ГОСТ 12822-80);

фланцы для сосудов и аппаратов(ГОСТ 28759.2-90);

кольцевая заглушка(ГОСТ 12836-80).

Допускается изготовление квадратных фланцев, которые имеют минимум 4 отверстия под болты или шпильки. Использовать такие фланцы можно на системах с максимальным давлением не более 4,0МПа.

Согласно номенклатуре и соответственно ГОСТ 12815—80 фланцы арматуры и соединительных частей трубопроводов имеют девять основных исполнений уплотнительной поверхности:

исп. 1 — с соединительным выступом, самое распространенное исполнение фланцев, имеет специальный соединительный выступ в форме фаски под углом 45°
исп. 2 — похож по исполнению с предыдущей моделью, только соединительный выступ идет под углом 90°;
исп. 3 — с впадиной с внутренней стороны и выступ с наружной под углом 45°;
исп. 4 — с шипом;
исп. 5 — с пазом в виде кольцевой выборки;
исп. 6 — под линзовую прокладку, с внутренней стороны выбрана фаска;
исп. 7 — под прокладку овального сечения, кольцевая выборка в форме с торцевой стороны;
исп. 8 — с шипом под фторопластовую прокладку;
исп. 9 — с пазом под фторопластовую прокладку.

Для фланцев сосудов и аппаратов имеются свои требования к исполнению, обозначенные в ГОСТ 28759.2-90, а для плоских приварных фланцев - в ГОСТ 28759.390

Конструктивные особенности фланцев

Фланцы, как любая трубная или запорная арматура, обладают несколькими конструктивными особенностями. При выборе и расшифровки обозначения фланцев эти особенности необходимо обязательно знать.

Условный проход

Условный проход фланца является внутренним диаметром трубы, фасонной части или запорной арматуры, на которую приваривается фланец. Он принимается исходя только из условного прохода трубы.

Для плоских приварных фланцев с условным проходом 100, 125, 150 в зависимости от исполнения указывается буква (А,Б,В) - от нее зависит внешний диаметр трубы, если буква не указана, считается по умолчанию буква А.

Ряды

Все геометрические размеры фланца буду зависеть от условного прохода. Один и тот же фланец с одинаковым условным проходом может быть изготовлен двумя способами - ряд1 и ряд2. Они отличаются разными межосевыми расстояниями между присоединительными отверстиями, а также в некоторых случаях разными диаметрами соединительных отверстий. По умолчанию фланцы изготовляют по ряду 2.

Давление

Важным свойством фланцевого соединения это возможность удерживать давление системы без протечек и разрушения системы. Этот показатель обозначается как условное давление. Показатель условного давления зависит от геометрических размеров фланца, материала изготовления, исполнения, уплотнительной прокладки.

Важно: При заказе фланцев следует помнить, что существуют разные размерности давления: в кгс/см2, Па(МПа), атм., бар. Поэтому необходимо точно указывать, на какое давление должно быть рассчитано данное изделие.

Температура

Рабочая температура жидкости станет температурой фланца, следует учесть, что параметры давления и температуры взаимозависимы. При увеличении температуры максимальное давление, под которым работает фланцевое соединение, будет падать. Зависимость можно выразить линейной интерполяцией. Зависимости между рабочей температурой и давление для каждого фланца приведены в специальных таблицах и ГОСТах.

Обозначение фланцев

Каждый из видов фланцев имеет свое специфическое обозначение, рассмотрим каждый из них.

Плоские приварные фланцы

Разберем на примере обозначение плоских приварных фланцев:

Фланец 1-65-25 09Г2С ГОСТ 12821-80

Фланец плоский приварной исполнения 1 с условным проходом(Ду) - 65мм, рассчитан на условное давление в 25кгс/см2 , изготовлен из стали 09Г2С в соответствии с ГОСТ 12821-80.

При выборе фланца под фторопластовую прокладку после цифры Ду, указывают букву Ф.

Воротниковые фланцы

Фланец 1-1000-100 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80

Обозначает фланец исполнения 1, с условным проходом 1000, рассчитан под давление 100кгс/см2, изготовлен из стали 12х18н10т, которая является конструкционной нержавеющей сталью.

Для квадратных фланцев дополнительно в названии указывают - фланец квадратный.

Также как и в плоских фланцах при использовании фторопластовой прокладки указывают букву Ф.

Свободные фланцы на приварном кольце

Обозначение свободных фланцев как и плоских фланцев немного отличается. Поскольку в данном изделии используется приварное кольцо, то к обозначению фланца идет еще обозначение кольца, например:

Фланец 50-6 СТ20 ГОСТ 12822-80

Кольцо 1-50-6 СТ 35 ГОСТ 12822-80

Здесь: 50 - условный проход, условное давление 6кгс/см2, фланец изготовлен из стали ст20, кольцо из стали ст35.

Для условного прохода 100, 125, 150 необходимо также указывать букву(А, Б, В), по умолчанию - А.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметизация узла или соединения, находящегося под избыточным давлением, часто в агрессивной среде занимает важное место в расчете фланцевого соединения.

В зависимости от используемого вида фланца или иго конструктивного исполнения, давления, температуры, химических свойств среды, в качестве герметизирующих прокладок используются:

КЩ(7338-77) - резина техническая кислотощелочная;
МБ(7338-77) - резина маслобензостойкая;
Т(7338-77) - резина техническая теплостойкая;
ПОН(481-80) - паронит общего назначения;
ПМБ(481-80) - паронит маслобензостойкий;
Картон асбестовый;
Фторопласт-4.

Затяжка фланцевых соединений

Затяжка фланцевых соединений - ключевой момент монтажа фланца. Чтобы достичь максимальной герметизации, необходимо чтобы все детали были точными.

Подготовка элементов

Поверхности фланцев очисть и обезжирить, проверить на наличие царапин, впадин и вмятин. Осмотреть на наличие коррозии самого фланца и крепежных элементов - болтов и гаек. Удалить заусеницы с резьбы, предварительно также можно «прогнать» по резьбе каждый болт и гайку. Смажьте резьбу болта, или шпильки. Подготовьте и установите прокладку. Убедитесь в правильности ее установки, она должна лежать по центру.

Важно: Не используйте старые прокладки, если нет возможности заменить прокладку допускается установка нескольких старых прокладок.

Последовательность затяжки

Надежную и правильную фиксацию фланца обеспечит правильный порядок затяжки болтов. Для этого слегка затените первый болт, следующий болт выбираете с противоположной стороны, затяжка также провести слегка. Третий болт, который затягиваете, отстает от первого на четверть оборота(90°) или близкий к этому углу. Четвертый - напротив третьего. Последовательность продолжить пока не будут затянуты все болты. При затяжке фланцев с креплением на 4 болта используют технику - крест-накрест.

Момент затяжки

Чтобы получить максимально герметическое соединение, болты должны иметь необходимый момент затяжки. Напряжение от затяжки должно быть равномерно распределится по фланцу. Во время затяжки на болт действует растягивающие усилие противоположное усилию затяжки соединения. При избыточном усилии затяжки можно сорвать резьбу на болте или оборвать сам болт.

Для регулировки усилия затяжки используют разные техники затяжки:

гидравлической натяжной механизм;
гидравлический динамометрический ключ;
пневмогайковерт;
ручной динамометрический ключ.

В крайнем случае можно использовать затяжку от руки, но подобным способом лучше работать профессионалу.

В независимости от выбранного способа затяжки усилие, с которым затягиваются гайки, должны отвечать спецификации изделия.

После установки фланца и запуска системы в первые 24 часа работы возможна потеря момента затяжки до 10%. Это присуще любому болтовому соединению за счет вибрации, усадки прокладки, изменению температуры.

Через сутки-двое дополнительно провести затяжку резьбовых соединений к установленному моменту, согласно спецификации.