Назначение и классификация фланцев

Назначение и классификация 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.

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

Исполнения фланцев

Согласно требованиям ГОСТ поверхности фланца бывают девяти различных исполнений (для свободного фланца возможны только у приварного кольца).

Существует схема стыковки фланцев по исполнениям:

  • Исп-е №1 (с соединительным выступом) стыкуется с исполнением №1;
  • Исп-е №2 (с выступом) — с исполнением №3 (с впадиной);
  • Исп-е №4 (с шипом) — с исполнением №5 (с пазом);
  • Исп-е №6 (под линзовую прокладку) — с исполнением №6;
  • Исп-е №7 (под прокладку овального сечения) — с исполнением №7;
  • Исп-е №8 (с шипом) — с исполнением №9 (с пазом) с непременным использованием прокладки из фторопласта.

Типы уплотнений фланцев

Герметичное соединение трубопроводов и его частей устраняет возможность образования течи транспортируемых продуктов. Обеспечивает безопасную работу оборудования и всей системы. С помощью прокладок осуществляется более плотное прижатие элементов, исключение щелей, зазоров, трения.

Существуют три вида уплотнителей:

  • металлические – применяются при повышенных температурах и нагрузках, производятся из стали (подложки линзовые, овальных и восьмиугольных сечений);
  • неметаллические – изготавливаются из паронита, картона, фторопласта;
  • комбинированные – состоят из двух и более материалов, например, графитофторопластовые, спирально-навитые и пр. Представляют собой универсальные продукты с высокой способностью примыкания.

Выбор продукции зависит от типа уплотнительной поверхности фланца и условий эксплуатации (давления, температурных значений, степени агрессивности рабочих потоков). Чугунные трубодетали монтируются только с эластичными прокладками.

Разновидности фланцев

Установленные стандарты предусматривают много разновидностей фланцев. Чаще всего типы фланцевых соединений подразделяют по следующим критериям:

  • материал;
  • тип контактной поверхности;
  • конструктивное исполнение;
  • высота выступа.

Соединительные детали изготавливают из серого и ковкого чугуна, углеродистой, нержавеющей, легированной стали, полипропилена.

Типы уплотнительной поверхности обозначают латинскими буквами и различают следующие:

  • A – плоскость;
  • B – соединительный выступ;
  • F – впадина;
  • E – выступ;
  • D, M – паз;
  • C, L – шип;
  • K – под линзовую прокладку;
  • J – под прокладку с овальным сечением.

Изделия с типом поверхности «шип» и «выступ» не являются широко распространенными. Их изготавливают только по специальным заказам.

По конструктивному исполнению фланцевые диски разделяют на:

  • плоские;
  • воротниковые;
  • свободные на приварном кольце;
  • для сосудов и аппаратов;
  • заглушки.

Последними глушат концевые отверстия тупиковых труб или отсекают участки трубопровода, подлежащего ремонту. Кроме этого, выпускают четырехугольные соединители с четырьмя отверстиями под крепеж.

Высота выступа определяет давление, при котором гарантируется работа фланцевого соединения без повреждений. Для работы при давлении, находящемся в диапазоне от 1,03 до 2,07 МПа, достаточно высоты выступа 1,6 мм. Если максимальное давление составляет 2,76 – 20,68 МПа, то высота выступа должна быть 6,4 мм.

Крепятся фланцы одинаково, независимо от разновидностей соединителей.

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.

Основные виды

Так как трубопроводы имеют очень много технологических особенностей, конструкция фланцев также имеет несколько различий. Она состоит из нескольких деталей:

  • Прокладок.
  • Фланцев.
  • Крепежа.

Основной задачей подобной конструкции, считается соединение нескольких деталей трубопровода, или подсоединения к ним дополнительных систем. В соответствии со своими параметрами и конструкцией, фланцы делятся на несколько групп:

  • Свободные.
  • Цельные.

Основным отличием является возможность цельных деталей испытывать одинаковые нагрузки совместно с корпусом. Они изготавливаются методом штамповки, могут отливаться в печи или привариваться к арматуре. Свободные детали, имеющие форму диска, крепятся к заранее приваренному фланцу. В отличие от цельных, свободные намного проще монтировать и обслуживать. Однако их основным недостатком считается невысокая прочность, в сравнении с цельными конструкциями.

Виды фланцев

Существует несколько видов фланцев стальных.

  • Плоские приварные . Типовые решения, используемые в большинстве магистралей. Фланец располагается на конце трубы, фиксируется сваркой в тыльной части.
  • Воротниковые . Элементы имеют юбку под приварку. Для фиксации достаточно одного сварного шва.
  • Свободные . Сборные решения, состоящие из фланца и кольца. Кольцо фиксируется на краю трубы, ограничивая перемещение фланца.

Какие бывают фланцы на трубопроводе? В рамках одной линии могут задействоваться свободные, воротниковые и плоские решения. Все зависит от особенностей проекта.

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).
Читайте также  Гараж 6 на 10

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.