Щоб стикувати між собою сталеві трубопроводи промислового типу, переважно використовують фланцевий спосіб з'єднання. Насамперед це стосується подачі води, опалювальних, газових та нафтогазових магістралей.
Функції та особливості фланцевого з'єднання
Що таке фланець труби? Це - плоска пластина із сталі кільцеподібної (рідше - квадратної або прямокутної) форми. Посередині на ній є отвір, куди вставляють торцеву ділянку труби. Краї пластини оснащені декількома отворами, розташованими на однаковій відстані один від одного: в них протягуються болти або шпильки, і затискаються гайками.
Фланцеві з'єднання трубопроводів виступають у ролі гарної альтернативи зварюванню та муфтам, з можливістю швидкого складання та розбирання. Установка супроводжується приварюванням торцевої частини та пропускного фланцевого проходу між собою. Далі відбувається стягування обох пластин одна з одною за допомогою ключів відповідного розміру. Якщо йдеться про фланці великих розмірів, при закручуванні потрібні трубні важелі.
Щоб зробити стикування герметичною, застосовуються гумові ущільнювальні або фторопластові прокладки. Крім того, у разі виникнення потреби у перекриванні певних ділянок трубопроводу для проведення ремонту передбачається використання спеціальних заглушок, які називаються обтюраторами. Даним способом трубопроводи можуть стикуватися до різних пристроїв та технологічних ємностей: в основному це теплообмінники. Для цього кінець труби оснащується наварним фланцем, що підключається до забірної труби агрегату.
Фланці за типом застосування поділяються на такі види:
- Стикуючі між собою окремі ділянки трубопроводів. Розраховані тиск 0,1 – 20 Мпа (ГОСТ №12815).
- Забезпечують можливість стикування трубопроводів з обладнанням та ємностями (ГОСТ №28759).
Які бувають фланці
Види фланцевих з'єднань трубопроводів перераховані у спеціальній нормативній документації.
Для стикування труб із сталі застосовують такі типи фланців, залежно від матеріалу виготовлення:
- Литий сірий чавун (ГОСТ №12817-90). Виробами цього матеріалу оснащується лита арматура, трубні з'єднання промислових апаратів і чавунних виробничих судин. Вони здатні витримувати тиск від 0,1 до 16 МПа при температурному режимі від -15 до +300 градусів.
- Литий ковкий чавун (ГОСТ №12818-80). Стикуються труби, встановлюється арматура, підключаються магістралі та ємності з аналогічного матеріалу. Розраховані на тиск 1,6-4 МПа та температуру від -30 до +400 градусів.
- Лита сталь (ГОСТ №12819-80). Здатні з'єднувати труби та арматуру всіх різновидів, комфортно переносячи тиск 1,6 – 20 МПа та температуру від -250 до +600 градусів.
- Приварна сталь, пласкі (ГОСТ №12820-80). Дані елементи розраховані тиск 0,1-2,5 Мпа. Допустима температура: від -70 до +300. Обтюратори також відносяться до цього типу.
- Сталь для стикування зварюванням (ГОСТ №12821-80). Працюють при тиску 0,1-20 МПа та температурі від -250 до +600.
- Сталь мають приварне кільце. Показники тиску: 0,1-3 МПа. Температура від -30 до +300 градусів. Читайте також: " ".
Монтаж фланцевих з'єднань трубопроводів зварного типу здійснюється шляхом їх приварювання до трубного торця за допомогою двох зварних швів. Елементи, що передбачають стикове зварювання, мають один шов, що розділяє між трубу та фланцевий корпус. Конструкція, оснащена кільцем, включає дві частини - пластину і кільце, з однаковим діаметром. У цьому випадку труба має одне кільце, фланець ж абсолютно вільно обертається навколо труби.
Даним типом виробів зазвичай комплектуються важкодоступні місця та ділянки, де потрібний постійний ремонт та обслуговування магістралі. Конструкційні особливості цього з'єднання дозволяють проводити монтажні та демонтажні роботи в умовах обмеженого простору та за дуже короткі терміни.
Типи фланцевих з'єднань трубопроводів та обладнання (або судин) мають таку класифікацію:
- Плоскі із сталі (ГОСТ №28759-2). Використовуються на обладнанні перетином 40-400 см. Здатні витримувати тиск 0,3-1,7 МПа, і температуру -70+300 градусів.
- Сталеві для стикового зварювання (ГОСТ №28759-3). Випускаються в діаметрі 4-400 см. Розраховані на тиск 0,7-6,5 МПа, температуру -70-550 градусів.
- Сталеві, що мають перетин восьмикутного типу. Можуть мати діаметр 40-160 см. Допустимі параметри тиску: 6,4-16 Мпа, температури: -70 - +550 градусів.
Не можна залишити без уваги і т.зв. ізоляційне фланцеве з'єднання. Його безпосереднім завданням є захист труби від корозійних процесів електрохімічного типу: саме через неї підземні комунікації швидко виходять із ладу. До складу ізолюючого фланцевого з'єднання входять дві стягуючі шпильки та діелектрична прокладка, виготовлена з термостабілізованого графіту або пароніту.
За допомогою такого з'єднання блукаючі електричні струми локалізуються на конкретних магістральних ділянках: нерідко для їхнього відведення в ґрунт застосовують спеціальне заземлення. Використання ізолюючих фланцевих з'єднань призводить до помітного збільшення експлуатаційного терміну комунікацій під землею. Змінюють діелектричну прокладку приблизно раз на 15-20 років: для цього потрібно наявність спеціальних розгінників у вигляді клиноподібних домкратів, для розведення сусідніх фланців. Дані пристрої можуть бути ручними або гідравлічними, з можливістю розвинути зусилля до 15 тонн.
Конструкційні різновиди фланців
Крім матеріалу виготовлення та способу монтажу, для класифікації фланців застосовується такий критерій, як конструктивне виконання.
За цим принципом сполучні елементи поділені на 8 основних груп (згідно з ГОСТом №12820):
- Конструкція має з'єднувальний виступ (фаску), для виконання якої вибрано кут 45 градусів.
- Виступ має кут 90 градусів.
- Фаска в 45 градусів та додаткова вибірка (впадина) по внутрішній торцевій ділянці.
- Внутрішня вибірка та фаска в 90 градусів.
- Внутрішній паз, яким оснащено все коло виробу.
- Має внутрішню фаску спеціально під можливість застосувати вібровставку.
- Фаска під овальну прокладку.
- Аналог 4-го та 5-го типів, проте додатково є фаска для лінзової вставки.
Фланці компресійного типу, стикуючі труби зі сталі та пластику, утворюють окрему лінійку відповідного товару. Складаються з двох частин – пластини та муфти, призначеної для ПЕ труб. Даними виробами можуть бути оснащені магістралі, що мають тиск до 10 МПа. З допомогою т.зв. «компресійних адаптерів» забезпечується можливість стикування труб із пластику та металевої арматури.
Завданням вібровставки (фланцевої вставки) є досягнення максимального шумопоглинання та зниження вібрації, якою супроводжується робота трубопроводів. Для виготовлення вібровставок зазвичай застосовують термостійку гуму з кордовою основою: це робить прокладку більш жорсткою та стійкою до змін її форми внаслідок тиску фланцевих пластин.
Діаметри вібровставок можуть бути різними, від 25 до 800 мм, з можливістю використання на магістралях з транспортування води, газу, пари та інших хімічно інертних речовин. Для вібровставок діаметром 25-200 мм встановлено межу тиску 16 Мпа, 250-600 мм – 10 МПа, з можливістю витримувати нагрівання до +110 градусів. Для подібних прокладок не страшне явище лінійного подовження трубопроводів: допустимі межі стискання та розтискання – 12-20 мм.
Специфіка конструкції фланця
Що таке фланцеве з'єднання трубопроводів? Крім вищезгаданих сполучних пластин, у складі фланцевого кріплення входить болт (як варіант – шпилька), гайка та шайба. Як випливає з нормативних розпоряджень (ГОСТ №12816), болтами можуть оснащуватися трубопроводи, де робоче середовище має тиск не вище 25 МПа. У разі перевищення цього параметра рекомендується використовувати монтажну шпильку, що має вигляд сталевого стрижня, з різьбленням по обидва боки. З'єднання шпильками вважаються на порядок міцнішими, ніж у разі використання болтів.
Установка фланцевих з'єднань на сталевих трубопроводах із показником тиску вище 100 Мпа здійснюється шпильками зі сталі № 35. Якщо тиск нижче 100 Мпа, підійдуть шпильки із 20-ї сталі. Фланцеві шайби – це такі пластини, які підкладають під гайку або болт для збільшення їхньої площі опори. Зазвичай їх роблять залізними. У фланцевих з'єднаннях для болтів, шпильок та шайб допускаються класи міцності 8.8, 6.6 та 5.6.
Щодо трубопроводів для транспортування агресивних рідких речовин, потрібно обов'язкове встановлення спеціального захисного кожуха. Він має вигляд чохла, для виготовлення якого застосовують гідрофобний текстиль, листову сталь або термостійкі полімери: вони утримують робочу рідину від розбризкування у разі розгерметизації фланцевого з'єднання.
Діаметри захисних кожухів можуть бути від 15 до 1200 мм. Найпопулярнішими в цьому відношенні є вироби з фторопласту, здатні комфортно переносити температуру від -200 до +230 градусів, не деформуючись протягом тривалого часу. Крім того, такі кожухи є досить легкими, тому додаткового навантаження на магістраль не відбувається. У продажу представлені у розбірному вигляді, для збирання за місцем експлуатації додається відповідна схема.
