Фланцевое соединение: виды и преимущества

Что это такое? Фланцевое соединение представляет собой плоскую пластину с отверстиями под крепежные элементы. Обычно так скрепляют части трубопроводов, размещая фланцы на торцах труб.

Какие бывают? Существуют различные виды фланцевых соединений. Классификация идет по разным признакам: от формы исполнения до типа материала, из которых сделаны все части элемента. Важно выбрать наиболее подходящий, ведь только тогда соединение будет соответствовать требованиям.

СОДЕРЖАНИЕ

Отличительные черты фланцевых соединений

Фланцы представляют собой разъемные соединения, чаще всего они применятся в промышленности. Их используют, чтобы соединять части аппаратов между собой. К примеру, выполняют подключение к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, датчикам контрольно-измерительных приборов, а также соединяют друг с другом несколько участков трубопроводов.

Объясняется столь обширное применение фланцев тем, что этот тип соединения обладает массой преимуществ. Прежде всего, стоит отметить, что фланцы можно несколько раз монтировать и демонтировать.

Отличительные черты фланцевых соединений

Также фланцевые соединения получаются прочными и надежными, именно поэтому их применяют для трубопроводов, которые функционируют под большим давлением.

Если все сделать правильно, такое соединение будет полностью герметичным. Главное, чтобы у используемых фланцев были одинаковые присоединительные размеры с допустимой погрешностью.

Стыки важно регулярно подтягивать, тогда фланцевое соединение будет сверхпрочным. Данную манипуляцию нужно проводить, если на соединение оказывают воздействие вибрации механического происхождения либо наблюдаются перепады температуры и влажности.

Причем если сечение труб большое, подтяжку следует выполнять чаще, так как на фланцы приходится колоссальная нагрузка. Чтобы соединение получилось герметичным, нужно использовать между фланцами прокладки, обладающие высокой уплотнительной способностью.

Читайте также: «Длина сварочных проводов: требования, нормы, способы увеличения»

Для больших трубопроводов фланцевое соединение – идеальный вариант, так как обеспечивается устойчивость большому давлению, резким температурным перепадам. Фланцы подходят для выполнения стыков, даже если используются специальные материалы или эксплуатация осуществляется в агрессивной среде. Также есть возможность перераспределить нагрузку в области соединений (паропроводы, предприятия химической промышленности).

Если же сечение труб небольшое, монтаж фланцевых соединений нецелесообразен. Дело в том, что в этом случае резьбовые (муфтовые) соединения соответствуют выдвигаемым требованиям и более экономичны.

Форма фланцев чаще всего округлая, такие изделия обладают повышенной надежностью, их легко сделать. Но если потребуется, можно изготовить фланцы с формой патрубка в виде квадрата или прямоугольника.

Последние два вида фланцев проблематично обрабатывать, они не во всех случаях способны обеспечить герметичное соединение, поэтому используют их достаточно редко.

Составляющие фланцевых соединений

Сборка фланцевых соединений осуществляется с помощью крепежей и сварки. Соединительный комплект состоит из следующих элементов:

  1. Непосредственно сам фланец, представляющий собой металлическую деталь плоского профиля, на которой симметрично расположены крепежные отверстия.
  2. Фланцевый крепеж.
  3. Прокладки (уплотнения соединения).

Крепеж фланцевых соединений выполняется с помощью специальных элементов – это шпильки, болты, шайбы (граверы), а также гайки. Эти детали могут быть изготовлены из разных материалов и подходят для определенного типа фланца, учитывается диаметр его отверстия (в мм).

Составляющие фланцевых соединений

У резьбового фланцевого соединения, по нормам, строго установлены характеристики шага резьбы. Параметры резьбы обозначают в миллиметрах (метрический тип) либо в дюймах (дюймовый тип). Важно, чтобы выполненный крепеж соответствовал ГОСТу, а также требованиям нормативной документации.

Монтаж фланцев производится с помощью следующих крепежных элементов:

  • Болт – представляет собой стержень, на одной части которого есть резьба, а на другой части – многогранная головка. Нормативным параметром выступает длина болта (в мм), а также метрическая резьба.
  • Шпилька – крепежный элемент в виде стержня, на концах которого есть резьба. Одно резьбовое соединение устанавливают в основную конструкцию, второе прикрепляется с помощью гайки. В некоторых ситуациях гайки устанавливаются на оба конца стержня.
  • Гайки – выполненные в виде многогранника элементы с отверстием и резьбовой насечкой внутри. Их функция – стягивать фланцы при помощи болта. Применяются вместе с шайбами.
  • Шайба представляет собой плоскую деталь круглой формы с отверстием, шайба располагается под гайкой, чтобы последняя не испортила фланцевое покрытие либо запорную арматуру. Шайба нужна для обеспечения стабильности крепежа, оптимального прижима, а также для устранения перекосов. Чаще всего используются прижимные, концевые, стопорные шайбы.
  • Гравер имеет вид круглой рассеченной шайбы с квадратным профилем. Гравер производится из стали, прошедшей закалку. Располагается между гайкой и плоской шайбой, необходим для того, чтобы гайка не раскручивалась.

Благодаря строгому подразделению фланцев на классы они используются по всему миру без подгонки параметров. С помощью таблиц перевода удастся устранить различия в классификации обозначений.

Читайте также: «Сварочный позиционер»

Кроме фланцев стандартного вида, в ряде случаев требуются изделия со специфическим диаметром и месторасположением крепежа. У фланцев, сделанных по спецзаказу, конструкция может иметь несколько иной вид – предусматриваются выступы, пазы и дополнительные отверстия. Выполняют их в индивидуальном порядке по специально созданным чертежам. Они применяются для решения узкоспециализированных технологических задач.

Стандарты фланцев

Чтобы разделить фланцевые соединения на типы, в разных странах были созданы специальные классификации. Бывают следующие стандарты фланцев:

  • ГОСТ – в странах СНГ;
  • DIN – европейские страны;
  • ANSI/ASME – Соединенные Штаты Америки, Япония, Австралия.

Чтобы найти соответствия между системами, используют специальные таблицы переводов.

Стандарты фланцев

В России приняты несколько национальных стандартов фланцевых соединений, ГОСТ 33259-2015 является основным. По этому стандарту производятся фланцы с номинальным давлением до PN 250. Кроме характеристик соединительной поверхности, исполнения, материала, ГОСТ также определяет следующие параметры:

  • условный проход (внутреннее сечение фитинга);
  • давление ? в зависимости от геометрических размеров;
  • габариты уплотнительных поверхностей;
  • масса;
  • температура использования;
  • технические требования;
  • стандартные размеры фланцев из стали и чугуна.

Данный государственный стандарт был принято, чтобы объединить и заменить следующие ГОСТы: 12815-80, 12816-80, 12817-80, 12818-80, 12819-80, 12820-80, 12821-80, 12822-80.

Читайте также: «Сварочный стол своими руками»

В редких случаях для того, чтобы регламентировать фланцы спецназначения, к примеру резьбовые, используют иные стандарты.

Характеристики фланцевых соединений

На основе данных параметров делают заготовки, из которых затем изготавливают фланцы, а также они влияют на технологию производства.

Фланцы в виде круга и квадрата

Сегодня задвижки, клапаны и прочие изделия производят для трубопроводной арматуры в малом объеме. В качестве соединения используется фланец в виде квадрата. Согласно госстандарту 12815-80 допускается давление для конструкций Ру 4 МПа (40 кгс/см2). При этом можно применять как квадратные, так и круглые фланцы. Если вам нужны фланцы в форме квадрата, не забывайте о том, что диаметр изделия определяется условным давлением. Если оно высокое, диаметр должен быть минимальный.

Ру, кг/см2

1,0; 2,5; 6,0

10,0; 16,0

25,0; 40,0

Ду, мм

10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100

10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80

10, 15, 20, 25, 32, 40, 50

Условный проход

Важно понимать, что условный проход – это не внешний диаметр трубы. Данный параметр – характеризует просвет, через который будет перемещаться среда в области фланцевого соединения.

Характеристики фланцевых соединений

Плоские приварные фланцы из стали имеют отличия от стальных свободных фланцев на приварном кольце для диаметров условного прохода Ду 100, 125, 150 мм тем, что дают возможность трех конструкций под разное наружное сечение трубы.

Поэтому, заказывая изделия данных типов для Ду 100, 125 и 150 мм, нужно указать букву, которая обозначает требуемый диаметр трубы. Если буква не будет указана, на производстве изготовят фланцы для следующих диаметров трубы: 100А, 125А, 150Б.

Диаметр условного прохода Ду, мм

Наружный диаметр трубы, мм

А

Б

В

100

108

114

-

125

133

140

-

150

152

159

168

Еще одно отличие изделий с диаметром условного прохода Ду > 200 мм заключается в том, что по причине разных классов точности производства труб и фланцев растачивать внутренний диаметр фланцев плоского, свободного и его кольца можно по фактическому наружному диаметру трубы. Причем зазор на сторону должен быть до 2,5 мм, по всему внутреннему диаметру фланца и кольца – до 5 мм.

Это значит, что при производстве трубы может быть отклонение от идеальной круглой формы. То есть труба не будет подходить под внутренний диаметр фланца, поэтому соединить их окажется проблематично.

Ряды

Если заказчик не указал параметры размеров сцепления (ряд один или два), на заводе будут использовать ряд два. Изделия второго ряда имеют отличия от фланцев первого ряда, они заключаются в диаметре, а также в количестве отверстий для крепежных болтов.

Читайте также: «Сварка арматуры»

Давление

Следующий параметр – оптимальное давление. Нормативные значения условного давления отличаются в зависимости от вида фланцевых соединений, они могут иметь разные размеры и уплотнительную поверхность. Например, плоское приварное изделие (ГОСТ 12820-80), а также фланец из стали свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) способны выдержать давление до 25 кгс/см2. Изделие стальное приварное встык (ГОСТ 12821-80) рассчитано на давление не более 200 кгс/см2.

Исполнения фланца

Типы фланцевых соединений по госстандарту имеют 9 исполнений поверхности. У свободного фланца есть разные исполнения приварного кольца.

Так, первое исполнение применяется при условном давлении не более 63 кгс/см2. Соответственно, в зависимости от задач и эксплуатационных условий подбирают соединения под заданные требования.

Исполнения фланца

Если по трубопроводу протекают вещества А и Б технологических объектов первой категории (взрывоопасные), нельзя использовать фланцы с первым исполнением уплотнительной поверхности. Однако это правило не касается ситуаций, когда применяются спирально навитые прокладки со стопорным кольцом.

В зависимости от исполнения есть несколько схем стыковки фланцев:

  • исполнение первое (есть соединительный выступ) с первым исполнением;
  • исполнение второе (есть выступ) с третьим исполнением (есть впадина);
  • исполнение четвертое (шип) с пятым исполнением (паз);
  • исполнение шестое (под линзовую прокладку) с шестым исполнением;
  • исполнение седьмое (под прокладку овального сечения) с седьмым исполнением;
  • исполнение восьмое (шип) с девятым исполнением (паз), при этом должна применяться фторопластовая прокладка. 

Марки материала

Чтобы произвести правильный расчет фланцевых соединений, необходимо учитывать особенности используемого материала. Производят эти изделия из углеродистых и легированных сталей, нержавеющей стали. Выбор того или иного сплава определяется эксплуатационными особенностями. Марка стали должна быть подобрана под температурный режим, агрессивность среды, которую необходимо транспортировать, а также давление с учетом требований ГОСТ 12816-80.

Монтаж фланцевых соединений

Главная особенность выполнения фланцевого соединения – затяжка стыков. Чтобы стальная конструкция получилась полностью герметичной, важно использовать фланцы с высокой точностью соединения.

Монтаж фланцевых соединений

Последовательность действий:

  1. На поверхность конструкции наносят обезжириватель.
  2. Фланцы осматривают: на них не должно быть ржавчины, вмятин, трещин. Важно обратить пристальное внимание на болты и гайки, на резьбовой части удалить заусенцы, нанести на резьбу смазку.
  3. После этого подготавливают прокладку. Следует расположить ее строго по центру, а затем удостовериться в правильности установки. Нельзя использовать старые прокладки.
  4. Затягивают болты в определенном порядке. Сначала выполняют легкую затяжку первого болта. После этого затягивают болт с другой стороны. Третий болт нужно затянуть слабее первого. Четвертый – на другой стороне от третьего. Данного порядка нужно придерживаться до тех пор, пока не будут затянуты все болты. Когда необходимо выполнить затяжку четырех болтов, последовательность затяжки – крест-накрест.
  5. Следует правильно выбрать момент затяжки, только тогда будет обеспечена полная герметичность. Важно равномерно распределить момент по всему элементу. При затягивании болт растягивается, если приложить слишком большое усилие, болт или резьба оборвутся.

Чтобы выполнить регулировку момента затяжки фланцев, используются:

  • гидравлические механизмы;
  • гидравлические динамометрические ключи;
  • пневмогайковерты;
  • динамометрические ручные ключи.

В ряде случаев фланцы стягивают руками, однако справиться с этой работой способен не каждый. Когда соединение будет выполнено, в течение 24 часов затяжка может ослабнуть на 10 %. Спустя 2 суток следует сделать повторную подтяжку.

Читайте также: «Оборудование для сварочных работ»

При монтаже фланцевого соединения стального трубопровода необходимо правильно подобрать изделия, которые должны соответствовать вышеописанным параметрам. В технических документах содержится информация о том, какие фланцы подходят для определенных ситуаций.

Объясняются такие требования видом транспортируемой среды, ее агрессивностью, давлением в трубопроводе. Важно помнить о том, что давление может быть колоссальным, и, чтобы не произошла аварийная ситуация, соединение должно быть полностью герметичным.

Чтобы отремонтировать трубопровод, придется потратить много времени и сил. Чтобы небольшая поломка не привела к серьезной аварии, следует выбирать фланцы с учетом норм и ГОСТов.

Фланцевое соединение

Оцените, пожалуйста, статью

Всего оценок: 1, Средняя: 5
5
5
1
1
Чертеж по индивидуальным размерам Чертеж по
индивидуальным
размерам
Скачать прайс Скачать прайс