Фланцы предназначение и классификация

Основные виды фланцев

Виды фланцев

Большое количество конструкций фланцевых соединений разработано для технологических трубопроводов. 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:

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.

Свободные фланцы они представляют собой диск, который крепится к приваренному фланцу или отбортованному краю трубы.

У обоих этих видов есть 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.

По назначению фланцы подразделяются на:

• 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

В зависимости от ГОСТа и исполнения все фланцы подразделяются на несколько видов:

1. Литые фланцы, изготавливающиеся 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, которые представляют собой изделие из стали, которое получено сваркой встык. Основное назначение воротниковых фланцев заключается в соединении трубопроводов с высоким и средним давлением.

Преимущество этого типа — простота монтажа и экономичности. По сравнению с фланцами плоскими приварными 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.

Указанные типы фланцев применяются для стыковки трубопроводной арматуры и оборудования. Конкретнее определить область, где применяется деталь, поможет материал ее изготовления.

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.

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.

Стальные фланцы: предназначение, использование, типы

Здравствуйте!

Вы хотите получать продукцию со скидкой до 80%?

Стальные фланцы предназначены для герметичного соединения элементов трубопровода, а также подключения к нему насосов, счетчиков расхода воды, фильтрующих устройств, запорно-регулирующей арматуры (кранов, заслонок, затворов) и других аппаратов. Для закрепления фланцев применятся шпильки и болты.

Стальные фланцы изготавливаются в виде плоского диска с отверстиями: центральным, именуемым проходным, и боковыми, предназначенными для болтов или шпилек. Конструктивно по способу монтажа различают два типа фланцев: воротниковые и плоские.

Основной параметр изделий — диаметр проходного отверстия, который должен совпадать с диаметром подсоединяемых труб. К важным техническим характеристикам относят толщину фланцев и количество элементов крепления, эти свойства подбираются в соответствии с уровнем давления в трубопроводной системе.

ООО «ПО «БЗТпА» предлагает приобрести качественные стальные фланцы воротниковые, изготовленные по ГОСТ 12821-80, и плоские, соответствующие ГОСТ 12820-80. В каталоге продукции имеются изделия с разным диаметром, подходящие для использования в трубопроводах с различным давлением.

Для выбора продукции, пригодной для использования именно на вашем оборудовании, вы можете воспользоваться помощью опытных консультантов нашей компании. Обратившись к специалистам из отдела продаж, вы узнаете цены на изделия, наличие на складе нужного товара, сможете заказать стальные фланцы. У нас они реализуются оптом и в розницу, вам будет гораздо проще сделать выбор, зная, какие виды фланцев бывают, чем они отличаются друг от друга.

Использование фланцев

Фланцы служат для соединения частей трубопроводных систем и для подключения к ним вспомогательных элементов и приборов. Фланцы представляют собой отдельные детали, они устанавливаются в конце труб, метод крепления — сварка или прикручивание.

Фланцы выглядят как плоские кольца (диски с вырезанной серединой). Изготавливаются из стали высокого качества, по краю изделий имеются равномерно распределенные отверстия, предусмотренные для размещения деталей крепления (шпилек и болтов). Такое расположение обеспечивает правильную геометрию сочленения арматурных деталей с трубопроводом, объединения аппаратуры и труб, а также прочих устройств. Важно: стальные фланцы используются парами.

Сегодня эти детали применяются во всех сферах промышленности, использующих трубопроводы: ЖКХ, нефте- и газодобывающая отрасль, водопроводы и прочие. Главное достоинство фланцев — они выполняют свою функцию при любых климатических условиях, так как для их изготовления используется новые материалы, разработанные сравнительно недавно, обладающие повышенной стойкостью и улучшенными свойствами.

Как выбрать фланцы

При покупке стальных фланцев следует учесть множество моментов. По этой причине желательно обратиться к профессионалам, которые не дадут совершить ошибку. Изделия различают по таким свойствам:
• Конструкция. Фланцы бывают приварные плоские и встык, вставные свободные.
• Материал изготовления.
• Предельный уровень давления в системе.
• Диаметр проходного отверстия.
• Метод соединения: резьба, воротниковый, плоский).

Диаметр плоского фланца подбирается несколько меньше, чем внешний диаметр трубопровода, так как приваривание совершается по задней поверхности. Продукция типа «приварная встык» имеет единственный шов сварного соединения торца трубы с «воротником» фланца.

Элемент вида «стальной свободный» на приварном кольце сочетает в себе две части — кольцо и фланец, при этом должны совпадать их условный диаметр и давление. Их удобно устанавливать, так как кольцо приваривается, а фланец закрепляется при помощи болтов, благодаря чему их легко состыковать без вращения трубы. Подобные изделия активно применяются для монтажа арматуры, в системах, нуждающихся в частых проверках и ремонте, а также на участках, куда трудно добраться.

Воротниковые элементы подсоединяются встык, поэтому диаметры изделий и труб должны полностью совпадать. Фланцы этого типа (ГОСТ 12821-80) обычно используются в системах с жесткими средами, так как условия эксплуатации таких трубопроводов намного хуже. Воротниковую продукцию целесообразно применять в тех случаях, когда давление доходит до 20 МПа, а температура находится в пределах 253-600°С. Подобные детали эффективны для подключения манометров, счетчиков, измерителей уровня и других устройств.

Резьбовые фланцы применяются реже, изготавливаются с учетом стандарта ГОСТ 12815-80 и уплотнительных деталей вариантов 1-7, 9. Выполняются эти изделия из стали высокого качества марок: 20, 25, 30, 45, 3 сп, 09Г2С, 10Г2 и прочих, подбираемых в зависимости от рабочей температуры, условного давления и среды, перемещаемой по трубопроводу.

В качестве примера можно привести плоские фланцы, изготавливаемые согласно ГОСТ 12820-80. Допускается их использование в температурных границах от -70 до +450С. Приварные изделия также должны соответствовать ГОСТу 12821-80, пределы температуры гораздо шире: от -253 до +600С.

Назначение и классификация фланцев

Назначение фланцев

Итак, разберёмся, что такое фланец, для каких целей его используют? Какие типы фланцев бывают?

Фланец – это металлическая деталь различной геометрической формы, используемая в трубопроводных арматурах для герметичного и прочного присоединения элементов трубопроводов друг к другу и к специальному оборудованию. Равномерно по периметру фланец имеет отверстия для обеспечения прочного соединения деталей с помощью шпилек, болтов и других крепежных элементов. В настоящее время производят 9 вариантов фланцев разной формы и размеров площади стыка.

Фланцы любого типа и назначения в большинстве случаев изготавливают из стали широкого ряда марок. Выбор материала определяется рабочей средой, для использования в которой предполагается фланец.

В настоящее время наибольшее распространение в производстве фланцев получили марки стали:

• углеродсодержащая конструкционная сталь 20 (ст.20). Фланцы из данной марки стали в основном используют при монтаже трубопроводов с жидкой и газовой рабочей средой (пар, вода и др.) при температурах носителя и окружающей среды от минус 40 до плюс 475°С;
• низколегированная конструкционная сталь 09г2с (ст. 09Г2С), широко применяемая для сварных конструкций. Такие фланцы могут выдерживать рабочий диапазон температур от минус 70 до плюс 475°С и предназначены для трубопроводных магистралей нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности;
• криогенная конструкционная сталь 12Х18Н10Т для фланцев, применяемых в трубопроводных конструкциях для агрессивных сред в химической промышленности с рабочим диапазоном температур от минус 196 до плюс 350°С;
• коррозионно-стойкая сталь 10Х17Н13М2Т работоспособна в рабочих средах повышенной агрессивности, имеет продолжительные сроки эксплуатации. Обладает высокой устойчивостью к воздействию коррозии различной природы (электрохимической, химической, межкристаллической, коррозии под напряжением и др.) в интервале температур от минус 196 до плюс 600°С;
• жаропрочная легированная сталь марки 15Х5М применяется для изготовления соединяющих элементов трубопроводов с повышенной устойчивостью к окислительным процессам в температурных условиях до
  600-650°С.

Нормативная отраслевая документация

Способы производства фланцев, используемые материалы, технические характеристики, рекомендуемые области их назначения в Российской Федерации регламентированы государственными и межгосударственными отраслевыми стандартами.

Таблица 1 — Типы фланцев и соответствующие им ГОСТы

На современном этапе существует 2 подхода к классификации фланцев: по типу соединения и способу изготовления.

Типы фланцев по способу соединения

• Воротниковый

Данный тип фланцев предназначен для эксплуатации в температурном диапазоне от минус 253 до плюс 600°С в конструкциях с чрезвычайно высоким давлением. Он имеет конусообразное исполнение, что позволяет обеспечить работоспособность арматуры в указанных условиях. Сглаженный переход воротникового фланца в корпус трубопровода достигается за счёт внедрения конуса фланца, его наибольший диаметр должен соответствовать диаметру корпуса трубопровода. Конструкция фланца эффективно снижает появление возможных препятствий при прохождении рабочей среды, турбулентности потока и способствует распределению возникающих напряжений в трубопроводе.

• Свободный (накидной)

Фланцы данного типа разработаны в таком исполнении, что они свободно вращаются и перемещаются вдоль каркаса трубопровода, что упрощает устройство выемок для крепежных элементов. Их не требуется приваривать или жестко фиксировать. Соединение трубопроводов осуществляется двумя сварными швами по углам на внешней и внутренней поверхностях. Данные фланцы не имеют выпуклой поверхности. Радиус поверхности стыка обычно стандартный и совпадает с радиусом трубы и остальных используемых фланцев. Часто используются в комплекте с фланцами других типов.

Предназначены для невысоких рабочих давлений и температурного диапазона от минус 30º до плюс +300°С. Имеют небольшие сроки службы и не применяется в трубопроводах с жидкой рабочей средой. Тем не менее, сделанный из качественной углеродистой стали, фланец свободного типа эффективен как бюджетный вариант исполнения для применения в коррозийно-устойчивых трубопроводах.

• Раструбный

Исторически фланцы раструбного типа были предназначены для труб малого диаметра с высоким рабочим давлением. Сроки их службы по сравнению с фланцами свободного типа значительно выше. В настоящее время используются для соединений арматуры, работающей в температурном диапазоне от минус 20 до плюс 70°С. Соединение с каркасом трубы достигается сваркой с одного угла на внешней поверхности фланца. Недостатком фланца данного типа является высокая вероятность разрыва, особенно в коррозионно-неустойчивых трубопроводах, поэтому их использование ограничено.

• Приварной плоский

Фланцы данного типа применимы в диапазоне рабочих температур от минус 70º до плюс 450ºС и максимальных давлений до 2,5 МПа. Являются наиболее распространенными, просты в изготовлении и имеют относительно низкую стоимость. Обычно, имеют конструкцию различной геометрической формы с отверстием под заданный диаметр арматуры и отверстиями под крепежные элементы.

При стягивании фланцев данного типа болтами или шпильками получается косвенное бесконтактное соединение только за счёт уплотнительной прокладки. Могут применяться, в том числе, и в качестве опорных элементов для трубных конструкций различных технических объектов. Приварные плоские фланцы обеспечивают прочное присоединение опор к основанию и хорошо подвергаются демонтажу путем открепления болтов или шпилек.

• Резьбовой

Резьбовые фланцы предназначены для объектов, эксплуатируемых в специфических условиях. Главное преимущество состоит в возможности их фиксирования на трубе без применения сварочных работ, только за счёт резьбового соединения, в редких случаях их совмещением. Резьбовые фланцы часто используются в трубах небольшого диаметра и не применимы для конструкций, выполненных из труб малой толщины, так как нет возможности нанести на них резьбу.

• Глухой

Глухой фланец (заглушка) представляет собой плоскую деталь без центрального отверстия под трубопровод, но с отверстиями по диаметру под крепежные элементы. Цель его применения – временное или постоянное перекрытие («заглушка») рабочего потока на торцевых концах каркаса трубы.

Широкое распространение заглушки получили в газопроводах, холодных водопроводных магистралях, системах ливнестоков и др. Температурный диапазон применения достаточно широк: от минус 70 до плюс 600°С.

Классификация по способу изготовления

Данная классификация основывается на промышленных способах изготовления металлических фланцев.

Ковка. Способ ковки металлических деталей основывается на пластичных свойствах металла. Заключается в многократной обработке металлической заготовки под давлением, за счёт чего достигаются требуемые конструкторской документацией технические параметры изделия.

Центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ). Сырье (металлы, сплавы металлов) для таких деталей подвергается электрошлаковой переплавке. После чего отправляется в форму для создания заготовки. Такой метод позволяет создавать заготовки с минимальными припусками, которые удаляются при помощи резки. Данная технология позволяет изготавливать фланцы больших диаметров.

Горячая штамповка. Штамповка – достаточно производительный технологический способ и представляет многостадийный процесс, осуществляемый в 4 этапа: осадка, формообразование, прошивка, обрезка. Данным методом получают заготовки заданной формы и размеров. Штампованные заготовки, как и литьевые, подвергаются механической доработке до заданных размеров чаще всего методом резки.

Изготовление из раскатных колец. Данный метод основывается на изготовлении заготовок путем раскатки из металлических колец, после чего деталь подвергается механической обработке. Подходит для изготовления фланцев больших размеров.

Резка. Способ, используемый для обработки металлических заготовок, при котором с детали снимаются шероховатости и припуски. Осуществляется на металлорежущих станках. В настоящее время существуют разновидности резки: электроискровая, лазерная, ультразвуковая, химическая и др. В результате получают изделия с требуемыми техническими характеристиками.

Как мы убедились, типов, вариантов исполнений и способов изготовления фланцев достаточно много. При выборе фланца, как составляющей трубопроводной арматуры, должное внимание следует обратить на материал, производителя, соотношение цена-качество изделия. Правильно выбранный фланец поможет обеспечить надежность и работоспособность всей трубопроводной технической конструкции.

Фланцы стальные: предназначение, виды и размеры

Что такое фланец и для чего он нужен

Фланцы предназначены для соединения систем трубопроводов между собой, а также для присоединения их к разному оборудованию (насосам, задвижкам, клапанам), емкостям и аппаратам. Соединение фланцев друг с другом производится с помощью шпилек, болтов, гаек шайб. Для лучшей герметичности используют уплотнительный материал (прокладки). Они могут быть паронитовые и резиновые. Их устанавливаю на выступающую поверхность фланцев, называемую зеркалом.
Зеркалом называется поверхность сопряжения между фланцами. Она должна быть без видимых нарушений, иначе такое соединение не будет герметичным.

Отличительные особенности и основные обозначения

Фланцы изготавливаются согласно нормативных документов и стандартизируются ГОСТами:

• ГОСТ 12820-80 – по этому ГОСТу изготавливаются плоские фланцы;
• ГОСТ 12821-80 – воротниковые фланцы приварные встык;
• ГОСТ 12822-80 – свободные фланцы на приварном кольце.

При изготовлении используется: нержавеющие, чугун, алюминий, бронзу.

• черные сорта стали;
• нержавеющие сорта стали;
• чугун;
• бронза.

Нержавеющие и алюминиевые фланцевые соединения используют в более агрессивных системах трубопровода, из-за большего срока службы, благодаря их антикоррозийным свойствам.

Таблица основных обозначений фланцев плоских приварных и их размеры.

Условный проход

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.

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.

При оформлении заказа учитывайте показатели по давлению, температуре среды и марку стали, из которой выполнен фланец. Не всегда можно сочетать нужные вам давление и марку стали.

Классификация фланцев по технологиии производства

Фланец — плоский диск или кольцо с равнозначно размещенными отверстиями для болтовых соединений или шпилек и других крепежных элементов, служащих для герметичного и плотного соединения труб, элементов трубопроводов, присоединения их к узлам, промежуточным аппаратам и ёмкостным резервуарам, для присоединения других вращающихся и стационарных деталей трубопроводов.

Классификация фланцев

Фланцы и фланцевые узлы различаются по диаметру условного прохода, способу крепления к трубе или другому узлу и геометрическому изгибу уплотнительной поверхности фланца.
В зависимости от сварочного способа крепления к трубе:
Фланцы стальные плоские приварные (упрощенно плоские фланцы) – соответствуют регламентированным требованиям по ГОСТ (Государственный Стандарт) 12820-80 и эксплуатируются при давлениях от 0,1 мегапаскалей до 2,5 мегапаскалей.
Фланцы стальные приварные встык, упрощенно фланцы воротниковые или юбочные — соответствуют регламентированным требованиям по ГОСТ ( Государственный Стандарт) 12821-80 и эксплуатируются в регламентированном диапазоне давлений от 0,1 мегапаскалей до 20 мегапаскалей.

Обозначение типов фланцев

В технической документации типы фланцев условно обозначаются следующим образом:
Фланец 7-300-100 ст.12Х18Н10Т ГОСТ 12821-80
6 – исполнение формы уплотнительной поверхности фланца
300 — условный проход фланца «Ду» и измеряется в миллиметрах
100 — условное давление «Ру»и измеряется в атмосферах
ст.12Х18Н10Т — марка стали или материала, из которой изготовлены фланцы.
ГОСТ 12821-80 – Государственный Стандарт изготовления фланцев.

Применение фланцев во фланцевых узлах и как сборочный элемент.

Фланцы могут быть сборочными элементами деталей трубопроводов, узлов, агрегатов, корпусной частью деталей и т.д. Фланец в виде отдельных элементов деталей трубопроводов чаще всего сваривают или привинчивают с концами соединяемых деталей. Любые типы фланцев применяются для присоединения изделий арматуры с различными трубопроводами, фланцевые узлы обеспечивают прочность конструкции и ее герметичность и являются важным присоединительным элементом отдельных узлов и агрегатов в единую магистральную цепь трубопроводов и для присоединения этих узлов к оборудованию различного вида и назначения. Еще фланцевые соединения несут важный момент в проведении ремонтных работ, модернизации, и замене узлов и агрегатов магистральных трубопроводов.

Компания НПО Инженерные Технологии производит продукцию предназначенную для деталей трубопроводов и деталей вращения больших рабочих диаметров, наша продукция предназначена для применения в оборудовании нефтехимического комплекса, — на крупных магистральных трубопроводах, в проведении ремонтных работ крекинговых колонн, ремонте и модернизации трубопроводного транспорта.

Расширенная область применения нашей продукции достигается применением различных марок сталей, используемых при производстве и изготовлении наших деталей трубопроводов, применяем стали 3, 20, 15Х5М, 09Г2С, 35, 40Х, 14Х17Н2, 20ХН3А, 25Х2М1Ф, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ, как мы видим диапазон применения этих материалов очень обширен. В зависимости от марки стали используемые рабочие температуры колеблются от -150 до 1200 С.

Применение четко регламентированных методов контроля производимой продукции, обеспечивает независимая лаборатория Омского Нефтезавода.

Что такое фланец? Основные виды

Выясняя, из чего состоит трубопровод, многие спрашивают – «что такое фланец?». Попробуем разобраться в данном вопросе, а также рассмотрим его разновидности.

Фланец – это деталь, применяемая в трубопроводных магистралях в качестве соединения его элементов. Она входит в конструкцию конденсатоотводчиков, задвижек, патрубков и др. Фланцы представляют собой плоские детали с отверстиями. Они бывают круглой и квадратной формы.

Классификация фланцев по способу соединения

Так же как и все элементы трубопроводов, эти детали производятся с учетом необходимых стандартов. Они могут отличаться друг от друга по способу монтажа. На сегодня существуют следующие основные виды фланцев:

• Воротниковые. Применение таких деталей допускается при температуре -253º-+600º. Монтаж этих фланцев осуществляется «встык». В их производстве руководствуются стандартами ГОСТ12821-80.
• Свободные. Допустимый диапазон температур внешней среды -30º-+300º. Приварные на кольце детали очень удобны в монтаже. Благодаря чему такие элементы используют в труднодоступных местах и участках, нуждающихся в регулярном контроле. В их производстве руководствуются стандартами ГОСТ12822-80.
• Приварные плоские. Эти детали используются при температуре -70º-+450º. В их производстве руководствуются стандартами ГОСТ12820-80.

Что касается рабочего давления, то воротниковые детали допускают максимальную величину в 200 кгс/см². Свободные приварные детали характеризуются максимальным допустимым значением в 25 кгс/см².

Классификация по способу изготовления

Производство фланцев выполняется несколькими способами. Для этого применяются различные инструменты и методики. Исходя из этого, основные виды фланцев могут производиться при помощи:

• Ковки. Этот метод основывается на пластичности металла и заключается в обработке заготовки под давлением. В результате многократного внешнего воздействия детали, придаются требуемые параметры.
• Литья. Сырье для таких деталей подвергается электрошлаковой переплавке. После чего отправляется в форму для создания заготовки. Такой метод позволяет создавать заготовки с минимальными припусками, которые удаляются при помощи резки.
• Горячей штамповкой. Этот процесс состоит из нескольких этапов: осадки, формообразования, прошивки, обрезки. В результате получают деталь требуемой формы и параметров, которая не нуждается в последующей обработке.
• Гибкой стали. В качестве сырья для производства таких деталей используют профильную сталь. Из нее вырезают заготовки, которые затем нагревают и отправляют на гибочный станок. Возможно обработка не нагретых заготовок. В этом случае гибка происходит по спирали.

Штампованные и литые детали впоследствии подвергаются доведению до необходимых параметров. С этой целью используют процесс резки, при котором с детали удаляются припуски. Работы производятся на металлорежущих станках. Сегодня помимо механического способа обработки заготовки можно встретить электроискровой, ультразвуковой, химико-механический и т.д. В результате получают фланцы требуемого размера с ровной поверхностью.

Кроме того, детали могут отличаться друг от друга по параметрам. Фланцы выпускаются в 9 возможных вариантах, отличающихся размерами стыковочных поверхностей, а также формой.

Стоимость элементов трубопровода зависит от нескольких факторов. На нее влияет не только вид фланцев, но и другие показатели. В частности, толщина его стенок, размеры, материал, из которого изготовлен и т.д. При выборе деталей особое внимание нужно уделить качеству. От этого показателя зависит надежность всей трубопроводной магистрали.

Виды фланцев и применение фланцевых соединений в трубопроводах

Главная задача, возникающая в процессе монтажа трубопроводов – обеспечить надёжное и герметичное соединение стыков труб (стальных, керамических, из ПНД и т.п.), валов или осей между собой. Для этого их соответствующим способом оформляют – нарезают резьбу ( муфтовое соединение), либо предусматривают на обоих торцах плоские детали с отверстиями под болты. Такие детали называют фланцами.

1. Область применения
2. Фланцевые соединения труб
3. Типы фланцевых фитингов
4. Типы фланцев по способу соединения
5. Классификация по способам изготовления
6. Классы давления фланцев
7. Основные параметры фланцевого крепежа
8. Из чего производят
9. Инструмент для производства соединения
10. Как соединить трубы фланцами
11. Заключение

Область применения

Что такое фланец? Это вид фитинга для соединения отрезков труб. Наружная образующая такого соединителя может иметь любую форму, но чаще всего также бывает круглой. Круглые детали, фото которых часто можно видеть в инструкциях, предпочтительнее квадратных или шестигранных потому, что они технологичнее в производстве и менее трудоёмки при монтаже.

Ранее фланцем называли уступы круглой или прямоугольной формы для стыкового соединения любых (в том числе, и неподвижных) частей изделия. Бытовало даже соответствующее обозначение для технологического перехода штамповки таких уступов — фланцовка. Однако из ныне действующего ГОСТ 18970-84 этот термин был исключён и заменён термином «отбортовка».

Разберёмся, для чего нужны фланцы. Фланцевое соединение трубопроводов предполагает наличие смежной пары, которая представляет собой две плоские детали, иногда с внутренними круглыми в плане выточками, обеспечивающих более точную осевую центровку места стыка. Диаметр/поперечный размер любого типа изделия всегда больше, чем торца смежной детали.

Фланцевые соединения труб

Поскольку опорная поверхность фланца всегда достаточно развита, то это предоставляет такому соединению следующие преимущества:

• Возрастает площадь опорной поверхности стыка, следовательно, снижается давление на него;
• Есть возможность установки более прочных уплотнительных колец;
• Увеличивается допускаемые нагрузки соединения на разрыв и кручение.

Основным назначением данной детали считается возможность обезопасить детали от потери герметичности и от воздействия опасных растягивающих напряжений, а для соединения вращающихся деталей машин (например, кардана автомобиля) – ещё и повысить прочность стыка по крутящему моменту.

Типы фланцевых фитингов

Фланец — это деталь, имеющая различную конфигурацию. Классификация обычно производится в соответствии с рекомендациями ГОСТ 33259-2015 (распространяется на продукцию для трубопроводов), ГОСТ 12820-80/12821-80 (касаются изделий соединительных общего применения) и ГОСТ 9399-81 (относится к резьбовым конструкциям).

В дальнейшем рассмотрим тему применительно к герметизирующим трубным деталям.

Типы фланцев по способу соединения

Различают детали приварные и резьбовые. Стальные трубы могут быть соединены путем сварки, когда горловина стыка оформляется специальным сварным швом либо привинчиванием фланца к трубе.

Приварные

Фланцевые соединения для труб используются в трубопроводных системах с высоким давлением и температурой, а также имеющих диаметр более 50 мм. Резьба используется в трубопроводах малого диаметра, которые не подвержены механическим воздействиям: тепловому расширению, вибрациям, сжатию, динамическим колебаниям (все эти условия могут привести к постепенному разрушению резьбовых соединений).

Резьбовые

Какими бывают фланцы? Конструктивно приварные фланцы подразделяются на разъёмные и неразъёмные.

Разъемный

В первом случае на торце детали имеется минимум 4 отверстия под болты или соединительные шпильки (для стыков особой точности изготавливается дополнительное отверстие под центрирующий штифт). Прочие виды соединений – клеммные, эксцентриковые, рычажные – распространения не получили.

Классификация по способам изготовления

Любые виды рассматриваемых изделий работают в тяжёлых эксплуатационных условиях, подвергаясь постоянному или циклическому воздействию внешних сил, крутящих моментов, давлений. Для изготовления фланцевых соединителей используют следующие технологии:

1. Литьё под давлением.
2. Механическую обработку.
3. Штамповку (горячую или холодную).

Литьё применяют только для производства изделий из неметаллов, которые в процессе функционирования испытывают напряжения не более 30…35 МПа. Поскольку коэффициент термического расширения таких материалов весьма мал, то напряжения сдвига можно не учитывать.

Механической обработкой на станках получают стальные фланцы из высокоуглеродистых и легированных сталей, отличающихся пониженной пластичностью. Готовые детали характеризуются высокой неравнопрочностью по отдельным сечениям и наличием концентраторов напряжений в местах перерезывания волокон. Такие изделия после точения подлежат термообработке.

Наиболее прогрессивным техпроцессом является штамповка, позволяющая за 1-2 перехода оформить на прессе необходимую по чертежу конфигурацию. В качестве исходных заготовок можно использовать прутки или поковки из малоуглеродистых (более дешёвых), а также нержавеющих сталей (последние содержат никель, повышающий пластичность). Равнопрочность штампованной продукции – наибольшая.

Классы давления фланцев

Предложены ANSI (American National Standards Institute – Американский институт стандартов) и устанавливают рекомендательные соотношения между давлением и температурой среды, прокачиваемой по трубопроводам (см. табл.):

Маркировка класса ANSI может наноситься на продукцию импортного производства

Основные параметры фланцевого крепежа

ГОСТ 33259-2015 предусматривает следующие параметры продукции отечественного производства:

1. Тип (плоский, приварной – тип 01, с кольцом – тип 02, арматурный – тип 21, свободный под отбортовку – тип 03, свободный под хомут – тип 04, стыковой – тип 11).
2. Исполнение уплотнения: плоскость, соединительный выступ, шип, паз, впадина, под прокладку овальной или линзовой конфигурации. Последние два варианта предназначаются только для прокладок, изготовленных из фторопласта.
3. Номинальный диаметр (под крепёж): от 10 до 4000 мм.
4. Номинальное давление: от 1,0 до 25,0 МПа (для фланцев резьбового типа – от 20 до 100 МПа).
5. Тип резьбы. Для опорных поверхностей регламентируются следующие параметры:
   • Шероховатость поверхностей контакта;
   • Углы сопряжений;
   • Высота сопрягаемых элементов;
   • Геометрические характеристики пазов и шипов;
   • Радиусы скруглений.

Установлено два размерных ряда: 1 и 2 (первый является предпочтительным). Внешнюю конфигурацию и габаритные размеры стандарт не ограничивает, но, в зависимости от давлений и диаметров присоединяемых частей трубопровода, устанавливается диаметр отверстий под крепёж и их количество.

Из чего производят

Герметизирующие и уплотнительные фланцы по ГОСТ 33259-2015 для арматуры должны изготавливаться из металла или литейного чугуна, который отвечает требованиям ISO 70005-2:1988. Для изделий с приварной частью имеет значение свариваемость стали, которая с повышением процентного содержания углерода и увеличения легирующих элементов в стали понижается.

Инструмент для производства соединения

Для образования приварного фланцевого соединения используют различные виды сварки – дуговую, газовую, под слоем флюса и пр. Качество сварного шва проверяется рентгенографическими, магнитометрическими или ультразвуковыми дефектоскопами, приборами «Фотон-М», а для менее ответственных соединений применяют метод пенетрации.

Надёжность схемы соединения с использованием резьбовых фланцев или болтов крепления проверяют, контролируя момент затяжки с помощью динамометрического ключа.

Как соединить трубы фланцами

Технологические переходы для получения болтового фланцевого соединения таковы:

1. Выравнивают оси соединительных отверстий, а также оси соединяемых трубопроводов или воздуховодов.
2. Устанавливают прокладки в пазы/шипы торцевой плоскости.
3. Центрируют, если нужно, соединение штифтом.
4. Вводят крепёжные болты иди шпильки в соответствующие отверстия.
5. Производят равномерную и симметричную затяжку.
6. Проверяют плоскостность соединения и наличие зазоров, используя универсальный измерительный инструмент (штангенциркуль, щуп).

Проверенное соединение должно крепиться на кронштейнах или других надёжных опорах.

Изделия с резьбой навёртывают на соединяемые участки трубы, после чего крепят аналогичным образом к потолку или стене.

Заключение

Описанные детали отличаются надёжностью и долговечностью в работе. Например, что такое обслуживание фланца в сантехнике? Оно сводится только к замене износившихся прокладок. Аналогичная ситуация и в машиностроении. Этим и обусловлена популярность данных изделий

Видео процесса соединения труб при помощи фланца:

Сборка и установка фланцевых соединений на стальных трубопроводах

Большинство трубопроводов различного назначения монтируют сваркой, обеспечивающей надежность и долгий срок службы стыков. Но когда по условиям прокладки этот способ неприемлем или в процессе эксплуатации требуется периодическая разборка, используется соединение фланцевое. По надежности и долговечности оно не уступает сварному варианту, а монтируется проще.

Назначение и область применения

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

Фланцевые стыки нужны для того, чтобы:

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

Из чего состоит фланцевое соединение

Комплект для одного стыка состоит из двух одинаковых фланцев с центральными отверстиями, соответствующих диаметрам труб, прокладки, набора болтов или шпилек с гайками и шайбами. При необходимости защиты трубопровода от блуждающих токов, на болты надевают изоляционные втулки, а прокладку устанавливают из диэлектрического материала. Если давление в трубопроводе не превышает 2,5 МПа, фланцы стягивают болтами. Шпильки равномерней распределяют усилие затяжки и удобней для работы в неудобных местах. Фланцевые соединения на шпильках применяют при давлении до 4 МПа.

Что такое фланец и какие бывают виды

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

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

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

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

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

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

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

Конструктивные особенности фланцев

Выбирая фланцы для трубопровода необходимо учитывать некоторые особенности:

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

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

Прокладки для фланцевых соединений

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

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

Подготовка фланцев для установки

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку. Она должна стоять по центру не перекрывая крепежные отверстия. Повторное использование старых прокладок нежелательно, но если иного выхода нет, устанавливают несколько штук бывших в употреблении.

Сборка фланцевого соединения

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

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

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

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

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

Основные характеристики и назначение фланцевых соединений

Использование фланцевых соединений в трубопроводах обусловлено простотой сборки и возможностью замены запорной арматуры или фасонных изделий. Такая конструкция обеспечивает прочную стыковку частей трубопровода.

Благодаря фланцевым соединениям облегчаются следующие мероприятия:

• профилактические работы по очистке труб
• ремонт частей трубопровода
• модернизация элементов

Визуально фланец представляет собой деталь с плоской поверхностью квадратной или круглой формы. Изделие имеет отверстия, предназначенные для установки крепежных элементов – болтов, шпилек, шайб, гаек.

В эксплуатации трубопроводов используются несколько видов фланцевых соединений:

• приварной тип
• свободновращающийся вид
• резьбовой тип
• глухой формы
• сквозного вида

Фланцевые соединения используются практически для всех трубопроводов с различными средами. В зависимости от характеристик передаваемой среды, подбирают материалы для изготовления фланцев или делают композитные изделия, которые повышают стойкость металлов к специальным веществам.

Составляющие части фланцевого соединения и стандартизация

Установка фланцевого соединения производится с использованием крепежей и сварки. Соединительный комплект имеет несколько составляющих:

• Фланец – металлическая деталь плоского профиля с симметрично размещенными отверстиями для проведения монтажа.
• Крепежные элементы.
• Прокладки – уплотнения соединения.

Фланцевый крепеж состоит из нескольких элементов – шпилек или болтов, шайб (граверов) и гаек. Крепеж изготавливают из различных материалов и применяются для конкретного типа фланца с учетом диаметра отверстия, выраженного в миллиметрах. Резьбовые соединения имеют нормативные параметры шага резьбы. Метрический тип выражен в миллиметрах, дюймовый определяется в дюймах. Требования к крепежу соединения устанавливаются нормативными документами и государственными стандартами.

При установке фланцев используются крепежные элементы:

• Болты — стержень с нарезанной резьбой на одной части детали и многогранной головкой на другой. Нормативным параметром служит длина болта, определяемая в миллиметрах и метрическая резьба.
• Шпилька – деталь стержневой формы с наличием резьбы с обоих концов. Одно резьбовое соединение устанавливается в основную конструкцию, вторая часть крепится гайкой. В ряде случаев монтаж осуществляется установкой гаек на оба конца шпильки.
• Гайки – многогранник с отверстием и резьбовой насечкой внутри. Применяется для стягивания посредством болта фланцев. Используются одновременно с установкой шайб.
• Шайба – плоская круглая деталь с отверстием, устанавливаемая под гайку. Не позволяет гайке портить покрытие фланца или запорной арматуры, обеспечивает стабильное положений крепежа, исключение перекосов в положении и максимальный прижим. Применяются шайбы прижимного, концевого, стопорного типа.
• Гравер – круглая рассеченная шайба квадратного профиля, изготовленная из закаленной стали. Гравер устанавливается между гайкой и плоской шайбой и предназначен для защиты от раскручивания гайки.

Детали комплекта фланцевого соединения имеют унифицированные параметры, соответствующие государственным и международным стандартам. В нашей стране используется стандартизация ГОСТ, в Европе действует DIN, для ряда стран (Япония, США и другие) применима американская система ANSI/ASME.

Четкая классификация фланцев позволяет использовать элементы соединения в различных странах без дополнительной подгонки параметров. Различия в классификации обозначений в стандартах легко устраняются при использовании таблиц перевода.

Наряду со стандартными изделиями возникает потребность во фланцах, имеющих нестандартные размеры диаметра, мест расположения крепежа. Детали, выполненные по специальным заказам, могут иметь выступы, дополнительные отверстия или пазы. Изделия производятся по индивидуальным заказам и чертежам, позволяющим решать узкие технологические задачи.

Материал изготовления деталей соединений

Основной элемент, фланец, преимущественно производится из стали (углеродистой, низколегированной, нержавеющей) и чугуна (ковкого и серого типа). Менее часто используют полипропилен, титан, алюминий, бронзу, латунь. Использование полипропилена нашло распространение только в последние годы. Установка преимущественно производится для полимерных труб.

Требования к материалу изделия (марке) определяются температурным режимом, давлением трубопровода и иными параметрами. Таблицы зависимости марки металла от давления и допустимых температур установлены нормативами в ГОСТах. В стандартном варианте в производстве фланцев используют материал, идентичный составу трубопровода или мест установки изделий.

Особые требования предъявляются не только к материалу для изготовления фланцев, но и к уплотнительным элементам соединения. Прокладки обеспечивают герметичность. Для их изготовления применяют техническую резину с различными характеристиками: стойкую к кислотам, щелочам, маслам, бензинам, повышенным температурам. Тип прокладки и материал определяется назначением трубопровода и характеристиками соединения. Менее часто применяются материалы: поранит, фторопласт или асбестовый картон.

Технология производства

При производстве фланцев используют несколько способов:

• Центробежное литье
• Штамповка или ковка
• Резка из листа стального проката с использованием лазерного инструмента.
• Горячая поковка из заготовок в виде прокатных колец.
• Полуручной способ с использованием станков ЧПУ или токарно-фрезерных полуавтоматов.

Наиболее производительным способом, часто используемым для выпуска серийной партии, является штамповка, осуществляемая в закрытых формах – штампах. Наименее затратным является способ резки деталей из листовой стали. Способ требует дополнительного ультразвукового контроля на отсутствие каверн.

В процессе изготовления деталей производятся регулярный контроль качества. От качества фланца зависит работоспособность магистралей, при выходе из строя которых или авариях пользователь будет нести существенные потери. Одним из основных тестов является проверка на механическую целостность и ровность поверхности.

В настоящее время закупается большое число импортного оборудования, адаптированного под международные стандарты. На предприятиях налажен выпуск фланцев «переходного типа», сочетающего параметры разных систем стандартизации.

Для защиты фланцевых соединений от воздействия агрессивных сред, фланцы покрывают специальными материалами, которые увеличивают срока эксплуатации. Поверхностный слой стали обрабатывается никелем, хромом, цинком и иными материалами, препятствующими преждевременному разрушению. Вид покрытия определяется заказчиком.

Конструктивные особенности фланцев

В России применяются 3 вида соединительных фланцев трубопроводов, различающихся конструктивно. Параметры установлены ГОСТами. Используемая типовая классификация стальных фланцев внесена в несколько стандартов:

• ГОСТ 12820-80 применяется для плоских приварных деталей. Элемент «одевается» на трубу с последующим крепежом сваркой. Соединение осуществляется двумя швами по месту стыка. Монтаж отличается трудоемкостью, но обеспечивает особо надежную стыковку.
• ГОСТ 12821-80 используется для стандартизации приварных деталей встык (другое название – воротниковый фланец). При монтаже соединения производится стыковка торца трубы и воротника основной детали. Для прочного положения деталей проводится сварка однократным швом.
• ГОСТ 12822-80 применяется для свободных частей на кольце. В комплектацию входит дополнительный элемент – кольцо, имеющее равный фланцу диаметр. Конструкция отличается удобством монтажа, эффективно используемого в труднодоступных местах. Тип соединения используется при необходимости в проведении частых ремонтов. Особенность монтажа состоит в приварке кольца при свободном размещении фланца, легко вращаемого на трубе.

Менее часто используют стандартизацию ГОСТов, принятую в отношении фланцев резьбовых типов, изолирующих видов для подводных трубопроводов и прочих. Данные формы соединений труб имеют специальное назначение и встречаются редко.

В составе требований ГОСТов определяются особенности и параметры для каждого типа фланцев:

• Условный проход.

Измеряется в миллиметрах и указывает на разницу в диаметрах соединительной детали и трубы. Параметры не совпадают и имеют значение для стальных плоских фланцев и элементов со сварным кольцом. Для воротниковых типов деталей соединений параметр значения не имеет. Для условного прохода применяется условное обозначение ДУ с использованием индексов А и Б, где под буквой А подразумевается диаметр детали, а под Б – трубы, выраженные в миллиметрах.

• Рядность отверстий.

Параметр устанавливает отличия в размерах межу соединительными отверстиями. В ряде случаев для отверстий применяются различные параметры диаметров, выраженные в миллиметрах. При изготовлении деталей используются стандартный вариант, применяемый по умолчанию по ряду 2.

• Условное давление.

Показатель выражает предельно допустимое давление, способное выдерживать соединение без возникновения протечек и разрушений. На параметр влияет тип детали, материал изготовления, диаметр, ширина стыковочной поверхности. Физические параметры и влияние их на максимальный показатель давления установлены ГОСТом. При использовании данных учитываются отличия в размерности обозначения давления.

• Рабочая температура.

Параметр необходим для определения предельного значения давления. Физическая взаимозависимость показателей давления и температуры транспортируемой жидкости должна учитываться при проходе по трубам высокотемпературных сред. Возникающая расчетным путем линейная интерполяция влияет на соединительные возможности фланцев, снижаемые при повышении рабочих температур. В ГОСТах установлены соотношения между температурами и давлением для каждого типа фланцев.

Технология монтажа фланцевых соединений

Одним из важных моментов технологического процесса монтажа фланцев является подгонка всех элементов соединения. До проведения монтажа осуществляются мероприятия, направленные на подготовку деталей к установке.

На предварительном этапе проводятся действия:

• Проверка поверхности фланцев на отсутствие вмятин, царапин, неровностей. Очищение и обезжиривание поверхности детали.
• Проверка на отсутствие коррозии болтов, шайб и гаек. Снятие заусенец со стали и предварительная подгонка по резьбе элементов.
• Смазка резьбы болтов.

Пробная установка прокладки. При повторной установке, бывшие в употреблении прокладки, не используются. Если возможность применить новые уплотнения отсутствует, применяются несколько штук старых.

Путем затяжки болтов с использованием определенной схемы периодичности достигаются прочность стыка и герметичность системы.

При установке болтов применяется следующая схема:

• Затяжка первых болтов соединения производится не в полную силу.
• После установки первого болта насаживается второй крепеж с противоположной стороны.
• В третью очередь устанавливается болт, отступающий на четверть от первого.
• Далее монтаж осуществляется в крестообразной последовательности.

В случае наличия 4 отверстий под болты монтаж производится крестообразно. В процессе монтажа достигается равномерное затягивание фиксирующих элементов. При избыточном напряжении может возникнуть разрушение резьбового соединения или обрыв шпилек, шайб и болтов. Необходимое усилие для затяжки установлено в спецификации.

В процессе монтажа и затяжки деталей применяются инструменты: ручной гаечный ключ, гидравлические ключи, пневмогайковерт. Ручная затяжка крепежей соединения требует наличия практических навыков. По истечении суток техником осуществляется повторная контрольная затяжка крепежа.