Фланцы — очень важный элемент трубопровода

Фланцы — очень важный элемент трубопровода

Фланец — это деталь трубопровода в форме диска (кольца) с отверстиями для шпилек (болтов), необходимая при соединении труб и трубопроводной арматуры, а также для монтажа деталей трубопровода и для крепления оборудования к трубопроводу.

Фланцы чаще всего бывают из углеродистой, легированной и нержавеющей стали.

Методы изготовления фланцев

Фланцы могут изготавливаться разнообразными методами:

• горячей штамповки;
• газовой вырезки;
• центробежного электрошлакового литья;
• выгибания из стальной полосы;
• ковочным методом.

То, каким способом изготовлен стальной фланец, определяет его конечную стоимость.

Рассмотрим некоторые методы изготовления фланцев более подробно.

1). Горячая штамповка

• Шаг 1. Сталь разогревается до определенной температуры.
• Шаг 2. Усилием специального пресса от 1,6 до 2,5 тысяч тонн отштамповывается заготовка.
• Шаг 3. Заготовка помещается в штамп и повторным ударом формируется внешняя поверхность фланца.
• Шаг 4. Раскаленная поковка помещается в пресс, где производится обрубка «облоя» (избыточного металла на штамповке) и вырубка отверстия в центре.
• Шаг 5. Механическая обработка поковки — завершающий этап изготовления фланца.

Ковка (штамповка) придает фланцу отличные прочностные механические свойства.

Этот метод является самым дорогостоящим, однако, он наиболее распространен в России.

2). Метод газовой вырезки

Заготовка вырезается из стали определенной толщины.

На металлорежущем оборудовании заготовка приобретает нужную форму и размер, а на электросварочном оборудовании осуществляется ее сварка.

Такой метод заметно экономит на механообработке, тем не менее, это, можно сказать, единственный способ изготовления фланцев больших размеров, а также нестандартных изделий.

3). Центробежное электрошлаковое литье.

Расплавленный металл помещается в неподвижные или вращающиеся формы (литье под давлением).

Такой метод является наиболее дешевым, но фланцы, полученные таким методом, имеют пористый рыхлый металл и, следовательно, сниженные прочностные качества.

Классификация стальных фланцев

Плоский фланец (ГОСТ 12820-80).Одевается на трубу, а затем сваривается по периметру соединения. Применяется при t от -70 до 450 °С, давлении до 25 кгс/см².

При монтаже труба вдевается во фланец, обваривается двумя швами (внутри и снаружи) по поверхности торца.

Такое соединение весьма трудоемко, ведь выполняется два сварных шва, а для совмещения отверстий — приходится вращать трубу.

Свободный фланец на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) более удобен при монтаже. Он используется в труднодоступных местах и там, где необходим частый ремонт. Эксплуатируется при t от -70 до 450 °С и давлении до 25 кгс/см².

Соединение стальных свободных фланцев на приварном кольце.

Шаг 1. Фланец надевают на трубу, которая вдевается в кольцо, а затем обваривается. Так же обваривается и другая часть соединения. В результате к трубам приварены лишь кольца, фланцы же легко вращаются на трубах или патрубках.

Шаг 2. Концы приближают друг к другу, а, вращая фланцы, достигают совпадения отверстий по контуру. Далее вставляют шпильки или болты и все стягивают гайками.

При таком соединении не нужно поворачивать трубу или добиваться совпадения отверстий перед сваркой. Также оно весьма удобно в труднодоступных местах и там, где необходима регулярная проверка фланцевого соединения (к примеру, в химической промышленности).

Воротниковый фланец (другое название — «стальной приварной встык»). С помощью дополнительного «юбочного» кольца воротниковые фланцы стыкуются с трубой. После соединение «обваривается» сварочным швом. Применим при t от -253 до 600 °С, давлении до 200 кгс/см²

Соединение воротниковых фланцев. В ходе монтажа конец трубы торцом соединяется с торцом фланца (так называемым «воротником») и обваривается только одним швом. Соединение получается гораздо быстрее и проще.

В технической литературе типы фланцев обозначаются так:

• 1-65-25 09Г2С ГОСТ 12821-80, где
• 1 — это исполнение фланца;
• 65 — это условный проход (Ду);
• 25 — это условное давление (Ру);
• 09Г2С — это марка стали.

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.

Условный проход фланцев (Ду)

Предположим, у нас имеется две трубы, стыкующиеся между собой, либо патрубок на теплообменнике или какой-нибудь емкости. Иногда считают, что обозначение наружного диаметра трубы или патрубка должно соответствовать внутреннему диаметру фланца — это заблуждение.

Рядом с обозначением фланца обязательно указывается буква. Если буквы нет, подразумевается, что это буква А.

Данная зависимость имеется у плоских фланцев и фланцев с приварным кольцом, у воротниковых встык этой зависимости нет. Условный проход фланцев — основной параметр — от него зависят все геометрические размеры. Т.е., зная величину условного прохода фланцев, все остальные величины присваиваются автоматически.

Например, Ду 100 соответствует наружный диаметр трубы 108 мм или 114 мм (это зависит от исполнения и от буквы А или Б (ГОСТ 12816-80).

Условное давление (Ру)

Условное давление – это давление, которое способно выдержать соединение. Его показатель зависит от размеров и уплотнительной поверхности фланцев. Фланец стальной плоский приварной, а так же фланец стальной свободный на приварном кольце, выдерживают давление до 25 кгс/см2. Фланец стальной приварной встык выдерживает давление до 200 кгс/см2.

Единицей измерения для фланцев является кгс/см2.

Фланцевые соединения, состоят из:

• фланца;
• комплекта крепежа (шпильки, гайки, шайбы);
• прокладки (паронитовые, фторопластовые, графитовые, стальные и т.д.).

Подбор необходимого крепежа.

Для правильного подбора крепежных элементов нужно помнить о том, что ими будет укомплектовано конкретное фланцевое соединение, а, следовательно, нужно учитывать такие параметры, как:

• рабочее давление;
• рабочая температура;
• рабочая среда (газ, вода, пар, нефть и др.);
• внешняя среда.

Кроме этих параметров выбор крепежа зависит от марки стали, из которой выполнен фланец.

Количество отверстий во фланце зависит от размера фланца (Ду) и условного давления (Ру).

Прокладки для фланцев

Прокладки — это сжатые листы или кольца, необходимые для создания герметичного соединения двух поверхностей. Прокладки для фланцев необходимы при работе в экстремальных температурных условиях и давлениях. Они выполняются из металлических, полуметаллических и неметаллических материалов.

Принцип уплотнения состоит в сжатии прокладки между двумя фланцами, когда прокладка заполняет микроскопические неровности на поверхности фланцев, образуя уплотнение, не допускающее утечку жидкостей и газов. Для того, чтобы добиться герметичности во фланцевом соединении, требуется правильная установка прокладки.

Фланцы стальные, выполненные методом горячей штамповки и методом литья – приглашаем купить в сети магазинов сантехники «Сила Воды»!

Справочник по подбору фланцевых соединений. Часть 1. Фланцы.

• Исполнение с 1 по 9. Определяет вид поверхности под прокладку.

• Материал (представлен российскими марками стали).

2. Технологические.

Эти характеристики связаны с особенностями производства (из каких заготовок и по каким технологиям выполняется фланец).

Круглые и квадратные фланцы. В настоящее время выпускается небольшое количество задвижек, клапанов и т. п. трубопроводной арматуры, имеющей в качестве присоединительного узла фланец квадратный. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12815-80 до давления условного Ру 4 МПа (40 кгс/см 2 ) предусмотрены по конструкции фланцы как круглые, так и квадратные. При заказе квадратных фланцев необходимо помнить, что существует прямая зависимость диметра фланца от условного давления: чем выше давление, тем меньшего диаметра фланец можно произвести (табл. 2).

Условный проход. Особенности его обозначения

Стоит сразу же отметить, что 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 (табл. 3).

Следующей 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.

Внимание! 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.

Более подробно об этом смотрите в табл. 1, также вы можете получить информацию по интересующему вас фланцу в материалах государственного стандарта (ГОСТ 12816-80).

Если при заказе не оговорены особенности конструктивного исполнения присоединительных размеров (ряд 1 или 2), то изготовление фланца по умолчанию осуществляется в соответствии с рядом 2. Конструктивным отличием фланцев ряда 1 от фланцев ряда 2 является разное количество отверстий в нем под крепежные болты (шпильки) и их диаметры.

Например, фланец на Ду 300 мм и Ру 63 кгс/см 2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 36 мм, а ряда 2—39 мм. Аналогично, фланец на Ду 80 мм и Ру 10 кгс/см 2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 18 мм с общим их количеством 8 шт., а ряда 2 соответственно — 18 мм и 4 шт. Поэтому эту особенность необходимо учитывать при заказе фланцев в качестве ответных под запорную арматуру.

Еще одной важной конструктивной особенностью всех изделий, составляющих фланцевое соединение, является условное давление, которое может выдержать соединение. Показатели по давлению зависят от геометрических размеров фланца и исполнения уплотнительной поверхности. Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 12820-80) и фланец стальной свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) выдерживают давление до 25 кгс/см 2 , а вот фланец стальной приварной встык (ГОСТ 12821-80) может выдерживать давление до 200 кгс/см 2 .

При этом особенностью данного показателя является то, что он может выражаться в различных единицах измерения: кгс/см 2 , Па, МПа, атм, бар. Единицей измерения при производстве и обозначении фланцев является кгс/см 2 . Во избежание недоразумений при заказе продукции всегда указывайте единицу измерения давления.

Исполнения фланца

В соответствии с требованиями ГОСТ имеется девять исполнений поверхности фланца (рис. 2), а для свободного фланца различные исполнения возможны только у приварного кольца. Поэтому при подборе ответных фланцев трубопроводной арматуры, кроме условных прохода и давления, необходимо указывать исполнение уплотнительной поверхности.

Исполнение 1. Используется при условном давлении не выше 63 кгс/см 2 . Для трубопроводов, транспортирующих вещества А и Б технологических объектов I категории взрывоопасное не допускается применение фланцевых соединений с исполнением I уплотнительной поверхности, за исключением случаев применения спирально навитых прокладок с ограничительным кольцом.

При этом существует следующая схема стыковки фланцев по исполнениям:

Исполнение 1 (с соединительным выступом) с исполнением 1;

Исполнение 2 (с выступом) с исполнением 3 (с впадиной);

Исполнение 4 (с шипом) с исполнением 5 (с пазом);

Исполнение 6 (под линзовую прокладку) с исполнением 6;

Исполнение 7 (под прокладку овального сечения) с исполнением 7;

Исполнение 8 (с шипом) с исполнением 9 (с пазом) с обязательным использованием фторопластовой прокладки.

Марки материала

Последней отличительной конструктивной характеристикой фланца является используемый материал. Фланцы могут изготавливаться из углеродистых и легированных сталей, а также из нержавеющих сталей. В настоящее время для изготовления фланцев используют большое количество марок стали, наибольшее распространение из которых получили ст.20, СТ.09Г2С, ст.15Х5М ИСТ.12Х18Н10Т.

Марки стали подбираются с учетом использования фланцев на данную рабочую температуру, условное давление и транспортируемую среду в трубопроводе. Требования на марку стали фланца в зависимости от рабочего давления и температуры среды приведены в ГОСТ 12816-80 (табл. 1).

Памятка покупателя или как правильно оформить заказ на фланец

При оформлении заказа следуйте четкому порядку общепринятых обозначений:

1. Наименование детали: фланец.

2. Исполнение (поверхность под прокладку): 1-9.

3. Диаметр (условный проход) Ду, мм.

4. Давление Ру, кгс/см 2 .

5. Марка материала: Ст.20, Ст.12X18Н1 ОТ, Ст.09Г2С, Ст.15Х5М.

6. Стандарт (ГОСТ): ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80, ГОСТ 12822-80. Дополнительные обозначения:

7. Ряд: 1 (ряд 2 не указывается).

8. Форма: квадратный (круглый не указывается).

9. Наружный диаметр трубы: А, Б, В (указывается для фланцев с Ду 100,125,150) только для ГОСТ 12820-80 и 12822-80.

При заказе круглого стального плоского приварного фланца Ду 50 мм Ру 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ) из стали 20, исполнения 1 (с соединительным выступом) условное обозначение будет выглядеть так:

Фланец 1-50-10 Ст20 ГОСТ 12820-80

При заказе квадратного стального плоского приварного фланца Ду 50 мм Ру 1,0 МПа (10 кгс/см 2 ) из стали 20, исполнения 1 (с соединительным выступом) условное обозначение будет выглядеть так:

Фланцы стальные: предназначение, виды и размеры

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.

Фланцевое соединение стальных труб: их плюсы и область применения

Фланец — это плоская деталь для соединения труб с отверстиями для крепежных элементов (болты, шпильки и др.) круглой или квадратной формы. Такие детали применяют для создания высокопрочного и герметичного стыка узла на продолжительном участке трубопровода.

Фланцевое соединение стальных труб является очень распространенным методом. На нем равномерно расположены отверстия для шпилек и болтов.

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

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

Что такое фланец и принцип его действия

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

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

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

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

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

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

Области применения деталей для соединения

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

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

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

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

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

1. Не большая стоимость.
2. Практичность.
3. Простота в обработке.

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

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

Особенности и характеристики

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

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

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

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

Приварной встык механизм из стали. Монтаж этой стальной детали, если сравнить с первым вариантом, ставит в необходимость наличие только одного сварного шва — соединения.

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

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

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

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

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

В мире применяют и другие классификации, например:

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

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

Исполнения уплотнительной поверхности фланцев

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

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

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

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

1. зубчатыми;
2. металлическими;
3. графитовыми;
4. металлографита.

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

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