Все другие присоединительные или габаритные размеры зависят исключительно от условного прохода. Фланцы должны изготавливаться в соответствии с ГОСТ по предпочтительному ряду 2, если не указан ряд 1.
Фланцевые соединения
Фланцевые соединения находят широкое применение в различных отраслях техники. Они стали особенно востребованными при установке трубопроводов и арматуры. Слово «фланец» пришло в Россию из Германии, где в немецком языке термин «Flansch» обозначает плоскую металлическую пластину с отверстиями, предназначенными для крепежа с использованием болтов или шпилек с гайками. Фланцы используются не только для труб, резервуаров и арматуры, но также и для соединения валов и других вращающихся деталей. Хотя фланцы обычно имеют круглую форму, также существуют квадратные и треугольные виды фланцев. Они располагаются перпендикулярно оси трубопровода, к которому они прикрепляются.
Для изготовления фланцев используются материалы, такие как чугун и сталь. Чугунные фланцы производятся методом литья при изготовлении трубопроводной арматуры. Стальные фланцы могут быть частью стальной арматуры или производиться как отдельные изделия. Их изготавливают различными методами, такими как ковка, штамповка, литье и холодное резание из круглых или плоских заготовок.
Фланцевые соединения в газовых сетях применяются для монтажа различных элементов, таких как задвижки, краны, сильфонные и линзовые компенсаторы, регуляторы давления газа, предохранительные клапаны, фильтры и другое. Обычно фланцы используются для соединения арматуры и оборудования с условным проходом 50 мм и более. Если диаметр меньше, то целесообразнее использовать резьбовые соединения.
Типы фланцев
Фланцы, которые используются для соединения арматуры и оборудования в газопроводах, должны соответствовать стандарту ГОСТ Р 54432, который охватывает фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов, работающих при номинальном давлении от PN 1 до PN 200. Также применим ГОСТ 33259, который регламентирует фланцы на номинальное давление до PN 250. Этот стандарт был введен взамен ряда действовавших ранее стандартов, который охватывал различные типы фланцев, таких как ГОСТ 12815, ГОСТ 12816 и другие, все из которых были актуальны с 1980 года.
Существуют основные конструкции фланцев:
- плоский стальной приварной фланец;
- стальные плоские свободные фланцы: на приварном кольце, на отбортовке, на хомуте под приварку;
- приварной стальной фланец встык;
- фланец корпуса арматуры.
На газораспределительных сетях обычно устанавливают плоские приварные и приварные встык фланцы. Свободные фланцы используются реже, хотя они облегчают подгонку отверстий к присоединяемым арматурным деталям. Фланцы корпуса арматуры являются их неотъемлемой частью. Принято, что арматура поставляется с ответными фланцами, которые монтируются на трубопровод.
Рис.1 Уплотнительные поверхности фланцев
Согласно ГОСТ 33259, уплотнительные поверхности фланцев изготавливаются в нескольких вариантах (рис.1). Форма контактной поверхности одного фланца должна точно соответствовать зеркалу другого фланца. Зеркало фланца должно быть перпендикулярным оси трубы. На нем часто делают концентрические канавки. При затяжке канавки вдавливают прокладку, что способствует повышению герметичности соединения. Кроме того, в технической терминологии термин «зеркало фланца» также используется в оптических системах для обозначения поверхностей, отражающих свет в оптоэлектронных приборах, таких как лазеры, проекторы и телескопы.
Фланцевое соединение
Так для чего же нужен фланец? Его основная функция заключается в организации фланцевого соединения. Допустим, существуют два сегмента труб, которые можно, конечно, сварить друг с другом, но в этом случае получится жесткое неразъемное соединение. Для того чтобы организовать быстроразъемное фланцевое соединение, используют фланцы, которые привариваются к концам труб и стягиваются болтами вместе с гайками или шпильками, как показано на следующем фото.
Фланец представляет собой плоское кольцо или, в некоторых случаях, может иметь квадратную или прямоугольную форму с отверстием в центре, предназначенным для вставки конца трубы. На внешней стороне фланца есть несколько равномерно расположенных отверстий, куда вставляются болты или шпильки, на которые накручиваются гайки, что позволяет стянуть два фланца. Для герметизации соединения между фланцами укладывается прокладка из специальной резины или другого материала, подобного фторопластику. Следует отметить, что разные типы прокладок используются в зависимости от моего вида фланца, так как это влияет на их исполнение.
Часто трубопроводы соединяются между собой, но зачастую требуется соединение различных аппаратов и устройств, например, теплообменников, с участками трубопроводов, по которым циркулирует какая-либо рабочая среда. На примере теплообменника марки мб 25-37 можно увидеть два фланца, обозначенные цифрой 1, которые приварены к патрубкам, на которых, в свою очередь, размещены ответные фланцы под номером 2, прикрученные болтами с гайками. Эти ответные фланцы входят в комплект поставки при изготовлении теплообменника и нужны для соединения аппарата с трубопроводом.
Предположим, заказчик приобрел теплообменник, доставил его на место установки и теперь ему необходимо подключить устройство. Для этого к аппарату подводят трубопроводы, на конце которых приварены плоские стальные ответные фланцы, которые поставляются в комплекте. Затем соединяются фланцы на охладителе и на трубах с помощью болтов или шпилек, не забывая об укладке прокладки между ними для обеспечения герметичности соединения. Это очень удобно! В эксплуатации иногда возникает необходимость остановить работу устройства для ремонта или профилактики, и разборка такого фланцевого соединения значительно упрощает процесс. На данном маслоохладителе имеется четыре плоских стальных фланца: два для подвода и отвода охлаждающей воды и два для подвода и вывода охлаждаемого масла.
Точно таким же образом соединяются участки трубопроводов с различными технологическими емкостями. Фланцы 1 и 2 относятся к типам фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что фланцы необходимы для организации подключения или присоединения участков трубопровода к различным технологическим аппаратам и устройствам, таким как теплообменники и емкости, для подвода и отвода хладоносителей и других рабочих сред, а также для стыковки трубопроводов между собой.
Продолжая тему, цифра 3 на приведенном изображении также обозначает фланец, но уже другого типа, предназначенного для сосудов и аппаратов. Таким образом, мы начинаем видеть различия.
Различия, виды и типы фланцев
Важный аспект при использовании фланцев — это учёт их вида, назначения, материалов, из которых они изготовлены, и условий, в которых они работают. Эти параметры регламентируются государственными стандартами, более известными как ГОСТ. Существенные типы фланцев можно разбить на две категории: для арматуры и для сосудов и аппаратов.
Типы фланцев
- для арматуры, соединительных частей и трубопроводов. Давление в этом случае составляет от 0.1 до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см²). ГОСТ 12815-80 скачать можно в форматах Word или PDF;
- для сосудов и аппаратов. Эти фланцы регулируются ГОСТ 28759.1(2,3,4)-90. Скачать ГОСТ 28759.1, 2, 3, 4 можно по соответствующим ссылкам.
Таким образом, первые фланцы используются для соединения частей трубопроводов с патрубками, например, те, что относятся к теплообменнику мб 25-37, а вторые предназначены для соединений частей аппаратов. Например, на фото мб 25-37 видны фланцы типа 3, которые соединяют водяную камеру маслоохладителя с его корпусом. Этот маслоохладитель, как раз и является теплообменным аппаратом и сосудом, работающим под давлением.
Двигаясь дальше, мы понимаем, что первое ключевое отличие фланцев — это их назначение, как мы уже отметили, исходя из выше упомянутых ГОСТов. Далее, внутри каждого ГОСТ имеется целый ряд различных типов фланцев, которое зависят от множества факторов их применения, назначения, а также методов их изготовления. Рассмотрим подробнее.
Виды фланцев в зависимости от ГОСТ
ГОСТ 12815-80 включает в себя различные виды фланцев:
- литые из серого чугуна по ГОСТ 12817-80. Эти фланцы являются частью соединительной арматуры, машин, приборов и резервуаров. Они рассчитаны на условное давление Ру от 0,1 до 1,6 МПа и температурный режим от минус 15 до плюс 300 °С.
Дополнительно, по тому же ГОСТу можно встретить фланцы глухие стальные. Внешний вид таких фланцев представлен на фото выше, как слева в верхнем углу, или чуть ниже. В общем, они представляют собой своего рода заглушку.
Здесь следует отметить, что в отличие от предыдущих, возможно использование фланцевого соединения при более высоком давлении, а также при более низких или высоких температурах. Эти параметры и составляют основные отличия в их применении.
Также стоит упомянуть о воротниковом фланце и фланце на приварном кольце. Эти конструкции также можно изучить, скачав ГОСТ 12822-80 в форматах Word или PDF. Цены на фланцы представлены в прайс-листе.
Чтобы ознакомиться с подробной информацией, необходимо обратиться к соответствующим стандартам.
Для ГОСТ 28759.1-90, касающегося фланцев сосудов и аппаратов, можно выделить следующие характеристики:
- стальные плоские приварные фланцы по ГОСТ 28759.2-90. Они предназначены для сосудов и аппаратов диаметром от 400 до 4000 мм с условным давлением от 0,3 до 1,6 МПа и рабочей температурой от минус 70°С до плюс 300°С. Эти фланцы широко используются в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Теперь становится ясно, каких типов существуют фланцы и на какие категории их можно поделить в зависимости от назначения. Все технические характеристики, чертежи, конструкции и размеры фланцев можно узнать, пройдя по ссылкам, указанным выше, или выбрав соответствующий ГОСТ в нижней части статьи. Продолжим анализ.
Применяемость типов фланцев: соотношение доступных диаметров и давления
Разбиение фланцев по типам облегчает задачу выбора нужных изделий. Каждый тип отвечает определенным требованиям дальнейшего использования в различных условиях. Можно сказать, что деление происходит по категориям, включая выбор рабочей среды и используемых конструкций. Например, для среды с агрессивным воздействием идеально подходят воротниковые фланцы, которые также выдерживают максимальные диапазоны давления. Если же фланцевое соединение требует частых разборок и соединений, подойдут свободные фланцы.
Вывод
Некоторые фланцы имеют ограничения по допустимым условным диаметрам — это также важно учитывать. Например, плоские стальные фланцы производятся только до 2400 мм, в то время как типы 11 и 21 могут быть выполнены до 4000 мм. Воротниковые фланцы предлагают более широкий диапазон по давлению и размеры воротников могут быть также увеличены. Следует помнить, что тип 21 представлен тремя основными видами: стальными литыми, серого предъявляемых чугуна и ковкого чугуна. Например, диапазон диаметра фланцев арматуры из серого чугуна обычно больше, чем у стальных. Ковкий чугун, однако, предлагает меньший выбор диаметров по сравнению с другими материалами.
Обратитесь к менеджерам отдела продаж для того, чтобы грамотно выбрать необходимый тип фланцев для вашего трубопроводного проекта. Вы можете отправить заявку по электронной почте.
➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ
➤ Вам могут понадобиться:
Материал изготовления фланцев
Фланцы изготавливаются в соответствие со стандартами, которые предписывают использование определенных материалов для производства деталей трубопроводов. Это касается как дискоз-части, так и прокладок. При выборе материала для изделий обычно учитываются тип используемых труб и такие параметры, как:
- температура как транспортируемой, так и окружающей среды;
- устойчивость к коррозии;
- давление в системе;
- химический состав среды, находящейся внутри;
- пластичность используемого материала.
Часто для производства арматуры используются углеродистые, нержавеющие и низколегированные стали, наряду с ковким и серым чугуном. В некоторых случаях фланцы изготавливают из титана, бронзы, алюминия, латуни или полипропилена. Последний материал чаще всего применяется при установке полипропиленовых труб.
Некоторые из распространенных марок стали, используемых для производства фланцев:
- 20 – алюминиевая сталь, которая применяется для производства различных деталей, отличающихся низкой стоимостью и легкостью в обработке;
- 09Г2С – сталь с хорошей свариваемостью и механической прочностью. Изделия из этой стали характеризуются стойкостью к коррозии;
- 12Х18Н10Т – марка стали, содержащая повышенное количество никеля и хрома, что придаёт ей жаростойкость. Такие фланцы используются на ответственных и опасных производственных участках;
- 15Х5М – сталь, обладающая высоким жаропрочностью и низким содержанием легирующих добавок. Такой материал устойчив к окислению и подходит для длительной эксплуатации.
При производстве фланцев предъявляются высокие требования к герметизирующим компонентам – прокладкам. Они могут быть неметаллическими — из резины, паронита, фторопласта, асбестового картона. Металлические прокладки изготавливаются из меди и стали, комбинированные – используются два и более типов материала.
Стандартные типы фланцев
В зависимости от типа соединения трубопроводов могут использоваться как стандартные, так и нестандартные фланцы. Они различаются по конструкции и форме в зависимости от технических характеристик трубопроводной системы.
Воротниковый фланец
Конструкция воротникового фланца включает выступ, имеющий форму усечённого конуса (воротника). При монтаже детали стыкуются и привариваются для обеспечения высокой герметичности фланцевого соединения.
Основная область применения таких изделий – это трубопроводы, которые работают под высоким давлением и при значительных колебаниях температуры. Благодаря конусной втулке в конструкции, напряжение механического характера между приварной трубой и применяемым для соединения фланцем распределяется равномерно. Номинальное сечение подобного изделия при фланцевом соединении может достигать до 400 см.
Фланец приварной (удлиненный воротник)
Фланцы этого типа имеют конструкцию с вытянутой горловиной, которая выполняет функцию расточки. Их чаще всего применяют для присоединения трубопроводов к сосудам или другим емкостям. Втулка в таких моделях может иметь две конфигурации – тяжелую и равную.
Фланец плоский приварной
Эти фланцы привариваются к трубам по всей окружности соединения с использованием двухшовной технологии. Один шов выполняется на внутренней поверхности фланца, а другой – на внешней. Обычно внешний диаметр таких деталей больше наружного диаметра трубопровода, что обеспечивает возможность скольжения коммуникаций внутри фланца для надежного соединения на угловом шве.
Характерной формой для плоских приварных фланцев является металлическое кольцо вдоль окружности, по которому просверлены отверстия. При равных условиях эксплуатации такие изделия обычно имеют меньшую прочность соединения, чем варианты с приваренной горловиной. Здесь коническая втулка равномерно распределяет напряжение в системе. Более того, плоские приварные фланцы можно соединять только с трубами, а не с другими компонентами (фитингами).
Резьбовой фланец
В резьбовых фланцах предусмотрена внутренняя резьба, обеспечивающая навинчивание на внешнюю резьбу труб. При этом сварные швы не требуются. Размеры таких фланцев могут достигать четырех дюймов. Обычно их используют в системах небольшого размеров, где среды транспортируются под небольшим давлением при умеренных температурах. Их использование обязательно на взрывоопасных объектах, где сварочные работы недопустимы.
Раструбный фланец
При установке раструбных фланцев используется один угловой шов на внешней поверхности соединительной детали. Труба вставляется во фланец и продвигается до его нижней части. Затем она поднимается на 1,6 мм и приваривается, что позволяет обеспечить правильную позицию трубы во фланцевом соединении после застывания сварного шва.
Соединения такого вида применяются в краткосрочных трубопроводах, которые работают при высоком давлении. Однако они могут подвержены коррозии в определенных зонах, особенно в области зазора.
Свободный фланец
По своей конструкции свободные фланцы имеют плоскую поверхность и обычно комплектуются заглушкой. Они визуально напоминают плоские фланцы, но при установке опираются на заднюю стенку патрубка и удерживаются соединением с помощью болтов.
Виды фланцев по исполнению
Согласно отечественным стандартам ГОСТ, фланцы можно классифицировать по исполнению на следующие виды:
1. С соединительным выступом (исполнение 1) – особенностью этого типа является наличие фаски, выполненной под углом 45 градусов. Фланцы создаются согласно ГОСТ 12820-80 и 12821-80.
2. С выступом (исполнение 2) – у таких фланцев имеется выступ с прямым скосом. Между соединительными элементами укладывается прокладка, что исключает механическое трение и обеспечивает высокую плотность прилегания элементов системы.
3. С впадиной (исполнение 3) – такой вид представляет ответное изделие для исполнений 1 и 2. Глубина впадины соответствует высоте выступа, это позволяет максимально прижать место соединения к трубе.
4. С шипом (исполнение 4) – на поверхности фланца есть выступающая часть в кольце. Эта конструкция выдерживает большие механические нагрузки.
5. С пазом (исполнение 5) – такая модель имеет кольцевую выборку на поверхности изделия. Паз – это выемка, параметры которой соответствуют высоте и форме шипа.
6. Под линзовую прокладку (исполнение 6) – линзовая прокладка выполняет компенсирующую функцию. Формируя сферу, после стягивания она становится плоской, заполняя все пространство соединения фланца и трубопровода.
7. Под прокладку овального сечения (исполнение 7) – качества и особенности этого продукта регламентируются ГОСТ Р 53561-2009. Внешняя сторона фланца имеет специфические канавки.
8. С шипом под фторопластовую прокладку (исполнение 8) – сочетает в себе конструкцию из четвертого исполнения и использование фторопластовой прокладки. Это обеспечено устойчивостью материала к химически агрессивным средам и повышенным температурным условиям, а также низким коэффициентом трения.
9. С пазом под уплотнитель из фторопласта (исполнение 9) – это контрафланец восьмого вида. В паре с таким шипом создаётся герметичная конструкция, выдерживающая высокое давление.
Разновидности уплотнений
Герметичность соединения трубопровода и соединительных элементов должна быть абсолютной, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию системы и исключить вероятность образования утечек транспортируемых веществ.
Для предотвращения появления щелей, зазоров и трений после монтажа коммуникаций применяются прокладки. Выделяют три типа уплотнителей:
- Металлические – стальные изделия рекомендуются для создания сетей с высокой нагрузкой и соответствующими температурными режимами.
- Неметаллические – прокладки могут быть сделаны из фторопласта, паронита или обычного картона.
- Комбинированные – это универсальные продукты с возможностью отличного примыкания в местах соединения, обычно изготавливаются из двух и более типов материалов.
Выбор уплотнителя зависит от применяемого фланца и материала его изготовления. Например, чугунные фланцы сочетаются только с эластичными прокладками для обеспечения максимальной герметичности соединений.
