Фланцевые соединения аппаратов: Фланцевые соединения

Фланцевые соединения

17.04.2018

Слово «фланец» пришло в русский язык из немецкого языка, также как и непосредственно само фланцевое соединение. В немецком существительное Flansch обозначает ровно то же самое, что и производное от него русское слово «фланец», ─ плоскую металлическую пластину на конце трубы с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек с гайками).

Фланцы являются одним из самых распространенных разъемных соединений, которые используются в промышленности. Они служат для соединения отдельных частей аппаратов. Также они используются для присоединения к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, датчиков контрольно-измерительных приборов, для соединения между собой отдельных участков трубопроводов и т д.

Распространенность фланцевых соединений трубопроводной арматуры обусловлена множеством присущих им достоинств. Самое очевидное из них ─ возможность многократного монтажа и демонтажа.

Рис. 1. Фланцы

Фланцевые соединения отличаются прочностью и надежностью, что позволяет использовать их для комплектации трубопроводных систем, работающих под высоким давлением. При соблюдении ряда условий фланцевые соединения обеспечивают очень хорошую герметичность. Для этого стыкуемые фланцы должны иметь аналогичные, не выходящие за рамки допустимой погрешности, присоединительные размеры. Еще одно из условий ─ обязательная периодическая подтяжка стыков, позволяющая поддерживать на должном уровне «хватку» болтовых соединений. Это особенно важно при постоянном воздействии на них механических вибраций или наличии существенных колебаний температуры и влажности окружающей среды. И чем больше диаметр трубопровода, тем это актуальнее, ведь по мере его увеличения усилие на фланцы возрастает. Герметичность фланцевых соединений во многом зависит от уплотнительной способности устанавливаемых между фланцами прокладок.

Способность фланцевого соединения противостоять давлению, температурам, а в случае применения особых материалов, агрессивным средам, с возможностью перераспределения нагрузок в местах соединений (паропроводы, предприятия химической промышленности и пр.) делает данный вид соединения просто незаменимым при больших диаметрах трубопроводов. При малых диаметрах трубопроводов фланцевые соединения не оправданы, так как муфтовые (резьбовые) соединения отвечают всем требованиями при своей экономичности. 

Как правило, фланцевые соединения имеют круглую форму, так как она наиболее надежна и проста в исполнении. Однако, при необходимости, фланцевые соединения могут быть изготовлены с квадратной или прямоугольной формой патрубка.

Прямоугольные и квадратные фланцевые соединения достаточно сложны в обработке и не всегда обеспечивают необходимую герметичность, поэтому применять их следует только в случае крайней необходимости.

1. Типы фланцевых конструкций

По конструкции и способу соединения c корпусом аппарата различают следующие основные типы фланцев:

Рис. 2 Типы фланцевых соединений

На территории Российской Федерации наибольшее распространение получили три следующих фланцевых стандарта:

По ГОСТ 12820-80 — фланец стальной плоский приварной.

По ГОСТ 12821-80 — фланец стальной приварной встык.

По ГОСТ 12822-80 — фланец стальной свободный на приварном кольце.

Таблица 1. Варианты исполнения фланцевых соединений.

1.1 Плоские приварные фланцы (рис. 3) являются самыми простыми по своей конструкции.

Их широко применяют на стальных аппаратах и трубопроводах. Плоские приварные фланцы представляют собой плоские кольца, приваренные к краю обечайки по её периметру. Они также могут изготавливаться с защитным кольцом (рис. 4) в целях экономии конструкционного материала. Этот тип фланца применяется при следующих условиях: Ру.=0,1 – 2,5 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С.

Рис. 3. Плоский приварной фланец

Рис. 4. Плоский приварной фланец с защитным кольцом

1.2 Фланцы воротниковые имеют несколько конструктивных разновидностей. 

Фланцы приварные воротниковые обладают более высокой жесткостью и прочностью. Они применяются при давлениях до 20 МПа.

Наиболее распространены фланцы кованые и приварные встык, широко применяемые на стальных сварных аппаратах. Приварные встык фланцы (рис. 5) имеют конические втулки-шейки. Втулка фланца приваривается стыковым швом к обечайке и значительно увеличивает прочность фланца. Если аппарат изготовлен из дорогостоящей легированной стали, то такой фланец в целях экономии конструкционного материала делают с защитным кольцом (рис. 5). Этот тип фланцев применяется при следующих условиях: Ру.= 1,6 – 6,4 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С.

Рис. 5. Фланец приварной с шейкой

На чугунных и стальных литых аппаратах делают воротниковые фланцы, отлитые заодно с корпусом аппарата.

Находят применение фланцы, сваренные из двух частей: тарелки и втулки (шейки).

Рис. 6 – Фланец, сваренный из двух частей

На аппаратах и трубопроводах из кислотостойкой стали фланец иногда выполняют из углеродистой стали и защищают его накладками из кислотостойкой стали.

Рис. 7 – Фланец, защищенный накладками из кислотостойкой стали

1 – кислотостойкая сталь; 2 – углеродистая сталь

1.3 Фланцы стальные свободные на приварном кольце могут быть выполнены в нескольких вариантах. Этот тип фланца применяется при: Ру.=0,1 – 2,5 МПа, температура рабочей среды — до 300 °С

Стальные свободные фланцы на отбортовке применяют на аппаратах из мягких цветных металлов (алюминия, меди и др.), а также из некоторых пластмасс, поддающихся отбортовке. Их также используют при необходимости максимально сэкономить конструкционный материал, например титан или высоколегированную сталь. Фланцы на отбортовке применяют для условного давления до 0,6 МПа.

 

Рис. 8 – Фланец свободный на отбортовке

Фланцы на утолщении (бурте) устанавливают на аппаратах из стекла, керамики и пластмасс, не поддающихся пластической деформации (например, фаолита — кислотоупорной термореактивной пластмассы), а также в тех случаях, когда считают нежелательным сварку патрубка из высоколегированной стали с фланцем, изготовленным из углеродистой стали. Фланцы с буртом, укрепленные шейкой, применяют для весьма значительных давлений – до 10 МПа.

Рис. 9 – Фланец на утолщении (бурте)

1.4 Фланцы на резьбе применяют на трубопроводах высокого давления, где сварка нежелательна, а также там, где есть необходимость снимать фланец для разборки узла.

Рис. 10 – Фланец на резьбе

1.5 Свободные разборные фланцы

применяют для соединений трубопроводов и аппаратов из стекла, керамики и других хрупких материалов. 

Они выполняются в двух вариантах:

Фланцы разъемные из двух частей. Изготавливают такие фланцы из ковкого чугуна. Обе половины стягиваются болтами.

Рис. 11 – Фланец разъемный из двух частей

• Фланцы с разъемным кольцом. Этот вид фланцев дешевле и удобнее в монтаже/демонтаже, чем разъемные, но менее компактный.
 

Рис. 12 – Фланец с разъемным кольцом

1 – кольцо из двух половин

1.6 Фланцы со стяжными скобами применяют для эмалированных аппаратов, чтобы уменьшить массу и улучшить температурный режим при обжиге эмали. Такое соединение выдерживает давление до 0,5 – 0,6 МПа. Скобы устанавливают с очень малым шагом (почти вплотную).

Рис. 12 – Фланец со стяжной скобой

2. Варианты исполнения фланцевой поверхности

В соответствии с требованиями ГОСТ имеется девять исполнений поверхности фланца (рис. 14), При подборе ответных фланцев трубопроводной арматуры, кроме условных прохода и давления, необходимо указывать исполнение уплотнительной поверхности. Следует отметить, что для свободных фланцев различные исполнения возможны только у приварного кольца.

Рис. 13. Варианты исполнений поверхности фланца.

1. — соединительный выступ; 2 — выступ; 3 – впадина; 4 – шип; 5 – паз; 6 – под линзовую подкладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8 – с шипом под фторопластовую прокладку; 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

Фланцы с выступом, впадиной применяются при давлении до 1,6 МПа. Фланцы с шип-пазом применяют при обработке ядовитых, коррозионных и взрывоопасных сред при давлении до 6,4 МПа. Фланцы в исполнении 1 используются при условном давлении не выше 6,3 МПа.

Существует следующая схема стыковки фланцев по исполнениям:

Рис. 15. Схема стыковки фланцев по исполнениям уплотнительной поверхности

3. Прокладки фланцевых соединений

Надежность и качество фланцевого соединения во многом зависит от выбора уплотнительной прокладки. Для фланцевых соединений применяются как мягкие неметаллические, полуметаллические, так и полностью металлические прокладки.

Прокладка – это отдельный сжимаемый элемент соединения, который, находясь в сжатом состоянии между фланцевыми деталями трубопроводов, под действием давления от затянутых крепежных изделий, заполняет собой промежуток между соединяемыми деталями. 

Подвижное или неподвижное уплотнение фланцевых разъемов обеспечивают различными материалами: резиной, паронитом, легкоплавким уплотнителем и др. Фланцы плоские герметизируют, применяя мягкие металлические или гофрированные прокладки с мягкой набивкой.

Для исполнений фланцев 1, 2, 3, 4, 5 допустимо использование широкого перечня прокладок: металлических (в т. ч. зубчатых), металлографитовых на основе терморасширяющегося графита (ТРГ), спирально-навитых (СНП), эластичных (они особенно востребованы для чугунных фланцев). Если речь идет о вредных веществах 1, 2 или 3 классов опасности или пожаро-взрывоопасных веществах, для фланцев с исполнением уплотнительной поверхности 1 следует использовать волновые прокладки ТРГ с упругим вторичным уплотнением, а прокладки СНП снаряжать двумя ограничительными кольцами. 

Более подробную информацию об уплотнительных материалах Вы сможете почерпнуть из статьи «Уплотнения в трубопроводной арматуре».

Фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 6 и 7 применяют с линзовыми прокладками, а также прокладками овального и восьмиугольного сечения. А фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 8 и 9 ─ с прокладками на основе фторопласта-4.

Размеры прокладки должны обеспечивать собираемость фланцевого соединения с учетом размеров исполнений уплотнительных поверхностей фланцев, а конструкция ─ центрирование прокладки при сборке, предотвращая возможность выдавливания. Лучшую фиксацию прокладки могут обеспечить отдельные элементы конструкции фланца. Например, паз под прокладку и шип в ответном фланце образуют своего рода замок, защищающий прокладку и тем самым повышающий надежность соединения.

4. Условный проход. Особенности его обозначения

Очень важно 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. 2).

Таб. 2. 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.

5. Давление

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, рис.1) и фланец стальной свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) выдерживают давление до 25 кгс/см2, а вот фланец стальной приварной встык (ГОСТ 12821-80) может выдерживать давление до 200 кгс/см2.

При этом особенностью данного показателя является то, что он может выражаться в различных единицах измерения: кгс/см2, Па, МПа, атм., бар. Единицей измерения при производстве и обозначении фланцев является кгс/см2.

 Основными марками стали для производства фланцев считаются следующие:

• Сталь 20 или сокращенно Ст.20 (регламентируется ГОСТом 8479-70) — сталь конструкционная углеродистая качественная. Фланцев из такой стали ст. 20 распространены чаще всего и их применяют при монтаже различной трубопроводной арматуры в магистралях (вода, пар, и т.д.) с температурой внешнего воздействия не ниже — 40 градусов и внутренней температурой не выше +475 градусов Цельсия.

• Не менее распространенной при изготовлении фланцев является так же марка стали 09г2с, сокращенно ст. 09Г2С (соответствующая ГОСТу 19281-89) – такая сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций. Отличием ее от стали 20, является то, что фланцы 09г2с могут эксплуатироваться с температурами внешнего воздействия до — 70 градусов. И соответственно (нефть, природный газ и т.д.), тем не менее, температура рабочей среды не должна превышать + 475 градусов Цельсия.

• Сталь марки 12Х18Н10Т (соответствует ГОСТ 25054-81) – такая сталь является конструкционной криогенной. Фланцы из стали 12Х18Н10Т разрешается эксплуатировать в агрессивных условиях например, разбавленные растворы азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей, с диапазоном рабочих температур от -196 до +350 градусов Цельсия.

• Сталь марки 10Х17Н13М2Т (соответствует ГОСТ 25054-81) – эта марка коррозионно-стойкая обыкновенная. Разрешена эксплуатация таких изделий в средах имеющих повышенную агрессивность, обладает устойчивостью против электрохимической и химической коррозии, коррозии под напряжением и др., диапазон разрешенных температур от -196 до +600 градусов Цельсия. Имеет длительный срок службы.

• Сталь марки 15Х5М (ГОСТ 20072-74) обладает свойствами жаропрочности, является низколегированной. Такая сталь используется для изготовления фланцев способных обладать высокой сопротивляемостью окислению при температуре 600-650 градусов. Обладает жаростокостью.

Конечно, кроме перечисленных марок сталей в производстве стальных фланцев могут применяться и другие марки сталей, например: 13ХФА, 10Г2ФБЮ, 08Х18Н10Т, 17Г1С, 10Г2С, 30ХМА, 40Х и другие.

7. Фланцевый крепеж

Крепеж — это детали, которые служат для неподвижного соединения частей машин и конструкций. К ним обычно относят детали соединений: болты, винты, шпильки, гайки, шурупы, глухари, шплинты, шайбы, заклепки, штифты и многое другое.

Крепежные изделия принято делить на две основные группы:

1. Общепромышленный  крепеж, применяемый практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства, не обладающий узкими специализированными характеристиками.

2. Крепеж специального назначения  характеризуется узкоспециализированной областью применения (например, автомобильный, железнодорожный, и др.).
 

Рис. 16 Фланецы, скрепленные крепежом

Для таких изделий свойственна четкая направленность на применение в конкретной области или даже продукции (механизмы, изделия и т. п.), обусловленная специальными характеристиками.

Фланцевый крепеж  предназначен для соединения деталей трубопроводов. К деталям фланцевого крепежа относятся: болт, шпилька, гайка, шайба.

Болт — крепежная деталь для разъемного соединения частей машин и сооружений в виде стержня с резьбой на одном конце и шести- или четырехгранной головкой на другом.

Рис. 17. Болт

Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой. Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т. п.

Рис. 18 Гайка

Шайба — деталь, подкладываемая под гайку или головку винта. Шайбы общего назначения применяют для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также, если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра. Косую и сферические шайбы используют для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке. Быстросъемную шайбу применяют в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой. Уплотнительную шайбу из мягкого материала ставят под головку резьбовой пробки для обеспечения герметичности соединения. Пружинная шайба уменьшает опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы. Стопорная (запирающая) шайба путем отгибания ее частей устраняет возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали или вала. Концевые шайбы препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на валу деталей.

Рис. 19 Шайба

Шпилька — крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки. Возможно также соединение деталей шпилькой, на концы которой навинчивают гайки. Существует большое количество нормативных документов, в которых сформулированы технические требования к крепежу. Например, требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях, изложены в ГОСТ 20700-75. Эти требования обусловлены условиями эксплуатации: рабочим давлением, характеристиками среды и т. д. Конструкция и размеры крепежных изделий регламентируются в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75.

Рис. 20 Шпилька

8. Основные параметры фланцевого крепежа

8.1 Рабочее давление

Это давление, с которым транспортируется по системе жидкость (газ, пар и т. д.). Следовательно, чем выше рабочее давление в системе, тем с более высокими прочностными характеристиками необходимо выбирать крепеж. В свою очередь, необходимые прочностные характеристики крепежа обеспечиваются правильным выбором материала, режимами термической обработки и т. д. Таким образом, в диапазоне температур от -40 до + 400 °С, и при давлении до 100 кгс/см2 рекомендуется применять крепеж, изготовленный из стали 35, в то время как увеличение давления до 200 кгс/см2 требует применение крепежа из стали 20X13.

8.2 Рабочая температура

Одним из важнейших параметров является рабочая температура. Исходя из того, какую температуру имеет среда, которая будет транспортироваться по трубопроводу, а также с учетом внешней среды, зависит и марка стали, из которой будет изготовлен крепеж. Каждая марка стали имеет определенный диапазон рабочих температур, при которых крепежное изделие может обеспечить прочность и надежность соединения.

Например, при одном и том же номинальном давлении при температуре не ниже -30 °С рекомендуется применять шпильки из стали 35, в то время как при предполагаемой температуре эксплуатации до -70 °С следует применять крепеж, изготовленный из хладостойких марок стали, например, 09Г2С или 10Г2.

8.3 Рабочая среда

Существуют определенные характеристики рабочей среды: температура, химические свойства (состав — агрессивный, неагрессивный).

В соответствии с перечисленными выше показателями должен подбираться фланцевый крепеж. Для агрессивных сред подбирается крепеж, который может выдержать негативное разрушительное влияние этой среды. К таким маркам стали относятся 20X13,14X17Н2, 12Х18Н9Т и другие.

8.4 Диаметр резьбы

Все резьбовые крепежные детали имеют внутренний (гайки) и наружный (шпильки и болты) диаметр резьбы. В зависимости от назначения и нормативного документа, по которому изготавливается продукция, резьба может быть метрической и дюймовой. Метрический шаг резьбы измеряется в миллиметрах, а дюймовый — в дюймах.

Пример: М12 — метрическая резьба с номинальным диаметром 12 мм 3 / 4 » — дюймовая резьба с номинальным диаметром 3 / 4 дюйма.

8.5 Шаг резьбы — расстояние между двумя соседними вершинами резьбы.

В зависимости от назначения крепежного изделия большинство нормативных документов предусматривает возможность изготовления крепежа с различным шагом резьбы (крупный или мелкий шаг резьбы). Как правило, крупный шаг резьбы является основным и при заказе изделия не указывается.

В отдельных случаях может быть выполнен шаг резьбы отличный от рекомендованного нормативными документами.

Пример: болт М12×1,25 — болт с метрической резьбой, номинальным диаметром 12 мм и мелким шагом резьбы 1,25 мм .

8.6 Размер «под ключ» равен диаметру вписанной окружности.

Как правило, для каждого номинального диаметра резьбы предусмотрена одна величина «под ключ».

Пример: для гайки с номинальным диаметром резьбы 16 мм предусмотрен размер «под ключ» S, равный 24 мм .

8.7 Длина болта — длина, которая указывается в обозначении изделия при заказе, в большинстве случаев не является габаритной характеристикой. Преимущественно длина болта, указываемая в обозначении изделия, равна длине стержня болта, т. е. высота головки болта в расчет не берется.

Пример: для болта М12х120 — длина стержня болта равна 120 мм, при этом общая габаритная длина больше на высоту головки болта на 7,5 мм , т. е. общая габаритная длина равна 127,5 мм. 

8.8. Длина шпильки

Для большинства шпилек длина, указываемая при заказе, обозначает общую габаритную длину шпильки. Однако некоторые нормативные документы предусматривают в обозначении шпилек не всю длину шпильки.

Пример: ГОСТ 22032-76, распространяющийся на шпильки с ввинчиваемым концом длиной dv предусматривает обозначение длины шпильки, не включающей длину ввинчиваемого конца.

8.9 Длина резьбового конца — длина части болта или шпильки, предназначенная для навинчивания гайки.

8.10 Покрытие

В случае необходимости защиты крепежного изделия от негативного воздействия окружающей среды возможно нанесение на его поверхность различных защитных покрытий (цинк, хром, никель и др.).

 

Подбор фланцевого крепежа

Фланцевый крепеж подбирается в соответствии со следующими документами: ГОСТ 20700-75; ГОСТ 12816-80; ГОСТ 9064-75; ГОСТ 9066-75; ПБ 10-115-96; ПБ-03-75-94; ОСТ 26-2043-91; ОСТ 26-2037-96; ОСТ 26-2038-96; ОСТ 26-2039-96; ОСТ 26-2040-96; ОСТ 26-2041-96 и другими нормативными документами, регулирующими применение крепежа в зависимости от его назначения.

Чтобы правильно подобрать крепеж необходимо помнить о том, что им будет комплектоваться конкретное фланцевое соединение, следовательно, необходимо учитывать такие параметры:

рабочее давление

рабочая температура

рабочая среда (газ, вода, пар, нефть и т. д.)

внешняя среда

Помимо вышеперечисленных параметров на выбор крепежа влияет и марка стали, из которой изготовлен фланец. Рассматриваются наиболее часто применяемые марки стали фланцев и даются рекомендации по вариантам комплектации их фланцевым крепежом:

1. Существуют определенные ограничения по выбору типа крепежа для фланцевого соединения. При давлении до 25 кгс/см2. Можно установить как болт, так и шпильку. При давлении же свыше 25 кгс/см2, согласно ГОСТ 12816-80, применение болтов не допускается.

2. Для фланцевых соединений существует большое количество рекомендуемых марок материала для комплектации. При изготовлении крепежной пары гайка-шпилька из одной и той же марки стали, твердость гайки должна быть на 20 единиц меньше, чем у шпильки. Это обусловлено тем, что при возникновении избыточного давления в системе вероятно повреждение шпильки, при этом гайка не будет повреждена. В этом случае сложнее будет выявить неполадку. Если шпилька выполнена методом накатки резьбы, то ГОСТ 20700-75 допускает изготовление пары из материала с одинаковой твердостью.

9. Расчеты фланцевых соединений и крепежа

9.1 Определение размеров фланца

После  того  как  выбрана  конструкция  фланцевого соединения и подобран материал прокладки, чертится его эскиз и определяются размеры. 

Фланцы штуцеров выбираются стандартными по ГОСТ 1255-67, ГОСТ 12828-67, ГОСТ 12834-67.

Фланцевые штуцера представляют собой патрубки, выполненные из труб с приваренными к ним фланцами.

Фланцы аппаратов берут со стандартными размерами по ГОСТ 28759.1-90…ГОСТ28759.8-90 или с нестандартными размеры.

Аппаратом в данном случае является емкость, состоящая из цилиндрической обечайки, днища и крышки, предназначен для нагревания, охлаждения определенных продуктов и др. процессов.

Расчеты можно посмотреть перейдя по ссылке.

9.2 Расчет фланцевого соединения на прочность и герметичность

Делая расчёт фланцевого соединения, приходится решать несколько задач: соединение должно быть прочным, жёстким и герметичным. Фланцевые соединения штуцеров могут на прочность не рассчитываться. Фланцевые соединения штуцеров стандартизованы, для каждого вида штуцера оговорен наружный диаметр патрубка условный диаметр штуцера, толщина патрубка и общая высота штуцера Фланцевые соединения аппаратов стандартные и нестандартные обязательно должны рассчитываться на прочность по ГОСТ Р 52857.4–2007 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Расчёт на прочность и герметичность фланцевых соединений».

Расчеты можно посмотреть перейдя по ссылке.

 

9.3 Проверка прочности болтов (шпилек) и прокладок

9.4 Расчет фланцев на статическую прочность

9.5 Проверка углов поворота фланцев

Приложения к расчетам.

Список литературы

1. ГОСТ 1050-88.  Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.

2. ГОСТ 7769-82. Чугун легированный для отливок со специальными свойствами.

3. ГОСТ 9064-75.  Гайки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

4. ГОСТ 9066-75.  Шпильки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

5. ГОСТ 12820-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2).

6. ГОСТ 12821-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2)

7. ГОСТ 22032-76 – ГОСТ 22043-76. Шпильки. Конструкция и размеры.

8. ГОСТ 28759.1-90 – ГОСТ 28759.8-90. Фланцы сосудов и аппаратов и прокладки к ним.

9. ГОСТ 28759.8-90. Прокладки металлические восьмиугольного сечения.

10. ГОСТ 535-88. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества.

11. ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали.

12. ГОСТ 12822-80. . Фланцы стальные свободные на приварном кольце на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2).

13. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности.

14. ГОСТ 20700-75. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0° до 650° С.

15. ГОСТ 9065-75*. Шайбы для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.

16. ОСТ 26-2037-96. Болты с шестигранной головкой для фланцевых соединений. 

17. ОСТ 26-2039-96. Шпильки с ввинчиваемым концом для фланцевых соединений (нормальной точности).

18. ОСТ 26-2038-96. Гайки шестигранные для фланцевых соединений.

19. ОСТ 26-2040-96. Шпильки для фланцевых соединений.

20. ОСТ 26-2041-96. Гайки для фланцевых соединений.

21. ГОСТ Р 52857.1 – 2007. Сосуды и аппарату. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.

22. ГОСТ Р 52857.4 – 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений.

23. ГОСТ 5632—72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

 

Автор статьи специалист по работе с корпаративными клиентами

ООО «Крионика»

Кравец Ольга Юрьевна

Фланцевые соединения аппаратов — Справочник химика 21

    Из меди и ее сплавов с цинком (латуни) изготовляют холодильники газодувок и газовых компрессоров, уплотнения крышек и фланцевых соединений аппаратов высокого давления, блоки разделения газовых смесей и воздуха методом глубокого охлаждения и другое оборудование, не имеющее соприкосновения с аммиаком. Аммиак, взаимодействуя с медью и ее сплавами, образует сложные комплексные соединения. При этом полностью изменяются физические свойства металлов и может нарушиться герметичность оборудования. Кроме того, прн высоких температурах в газовой среде восстановительные газы (водород, окись углерода и углеводороды) вызывают хрупкость окисленной меди. [c.94]
    Аппаратные фланцевые соединения, применяемые для соединения частей аппаратов, таких как распределительная камера и корпус теплообменника, царги разборной ректификационной колонны, обычно нагружены внутренним давлением и лишь в небольшой степени изгибающими внешними нагрузками от веса присоединяемых деталей и других воздействий. Это дает возможность изготовлять фланцевые соединения аппаратов более компактными, а также более легкими (в части как фланцев, так и крепежных изделии), чем это принято для фланцевых соединений арматуры и в том числе для штуцеров аппаратов. [c.81]

    Наряду с указанными выше основными стандартными фланцевыми соединениями аппаратов на рабочие параметры р диаметрах аппарата О = 400ч-2000 мм могут применяться также менее металлоемкие стандартные фланцевые соединения на зажимах (рис. 13.8, 13.9 и табл. 13.20). [c.258]

    Наряду С указанными выше основными стандартными фланцевыми соединениями аппаратов на рабочие параметры р диаметрах аппарата О = 400 — 2000 мм Могут применяться также менее металлоемкие стандартные фланцевые соединения на зажимах (рис. 19.8, 19.9 и табл. 19.20). [c.578]

    Примечания 1. Плоские фланцы разрешается применять до температуры 300 С. 2. Первая ступень рабочего давления (при температуре до 100 °С) распространяется и на минусовые температуры, но не ниже пределов, которые допускаются для сталей по ОСТ 26-291 — 79 (см. гл. 3). 3. Допускается применение других марок сталей, предусмотренных ОСТ 26-291 — 79, с механическими свойствами, обеспечивающими работу фланцевых соединений аппаратов в пределах давлений и температур, указанных в табл. 13.5. 4. Расчет фланцевых соединений проведен по ОСТ 26-373 — 78 прн температуре 100 °С с учетом прибавки на коррозию с 2 мм и без учета внешнего изгибающего момента для всех категорий аппаратов, предусмотренных ОСТ 26-291 — 79. Расчет плоских фланцев проводился при наличии паронитовой прокладки, для приварных встык фланцев под плоскую прокладку принималась асбо-стальная прокладка.  [c.231]

    По стандартам выбирают отдельные узлы и детали аппаратуры днища, тарелки ректификационных колонн, штуцера, люки, муфты, укрепляющие кольца, крепежные детали, фланцевые соединения аппаратов, горелки, форсунки и др. [c.35]

    Конструкция, размеры и материалы, из которых изготовляются фланцевые соединения аппаратов п трубопроводов, определяются инструкциями. Например, для стальных аппаратов и трубопроводов низкого давления (крышки, люки аппаратов, соединения аппаратов и трубопроводов, соединения арматуры и т. п.) обычно применяются плоские фланцы с шлифованной уплотнительной поверхностью. Прн работе с ядовитыми и взрыво- и пожароопасными продуктами применяют фланцы так называемого аммиачного типа с выточками. При работе под вакуумом и при избыточном рабочем давлении до [c.71]

    Крепежные детали в виде болтов, шпилек, гаек, винтов и других деталей применяются в аппаратах для закрепления фланцевых соединений, аппаратов на опорах, различных внутренних и наружных устройств и т. д. [c.69]

    На ГРС ежегодно должны составляться (по цехам) планы-графики профилактического осмотра и ремонта зданий, сооружений, технологического оборудования и сосудов, работающих под давлением. Профилактическому осмотру и планово-предупредительному ремонту подвергают здания и сооружения, запорную арматуру и КИП, газопроводы, стационарные резервуары для хранения сжиженного газа, предохранительные клапаны, компрессоры, насосы, весы, гибкие шланги, баллоны, вентиляционные установки, электрооборудование, грозозащиту, пожарную сигнализацию и телефонную связь, резьбовые и фланцевые соединения аппаратов, трубопроводов и арматуры, карусельные газонаполнительные и сливные агрегаты, конвейеры, газовые котельные, [c.110]

    Конструкции стандартных стальных фланцев для аппаратов показаны на рис. 19.3—19.5, пределы их применения в зависимости от расчетной температуры и материала приведены в табл. 19.6, их основные геометрические размеры — в табл. 19.7— 19.10. Рекомендуемые материалы для крепежных деталей стандартных фланцевых соединений аппаратов даны в табл. 19.11. [c.541]

    Прокладочный материал для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов химических производств [c.66]

    Рекомендуемые материалы для крепежных деталей стандартных фланцевых соединений аппаратов, [c.244]

    Выполнить расчет на прочность и герметичность фланцевого соединения аппарата, работающего под внутренним давлением. Исходные данные для различных вариантов представлены в табл. 1.46. [c.109]

    Втабл. 10.1 и 10.2 приведены рекомендуемые неметаллические и металлические прокладочные материалы для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов химических производств, а в табл. 10.3 — прокладочные материалы для резьбовых соединений трубопроводов. [c.382]

    Рекомендуемые неметаллические прокладочные материалы для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов технологических производств по ОСТ 26-373-78 [c.382]

    Наряду с основными стандартными фланцевыми соединениями аппаратов на рабочие параметры Рд диаметрах аппарата О = 400- -2000 мм применяют также менее металлоемкие фланцевые соединения на зажимах (ОСТ 26-01-396—78 [211 и ОСТ 26-01-64—77 [20]). [c.95]

    Рассчитать на прочность и герметичность фланцевое соединение аппарата. [c.589]

    Уплотнительная поверхность фланцевых соединений аппаратов, штуцеров и люков — гладкая. [c.9]

    Резьбовые и фланцевые соединения аппаратов, трубопроводов и арматуры [c.266]

    В разъемных фланцевых соединениях аппаратов и трубопроводов в качестве уплотнительных прокладок применяют различные [c.22]

    РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРОКЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ для ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АППАРАТОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ПО ост 26-373 — 78 [27, 14] [c.23]

    Допускается применение других марок сталей, предусмотренных ОСТ 26-291—79 [2бЗ. с механическими свойствами, обеспечивающими работу фланцевых соединений аппаратов в пределах давлений и температур, указанных в табл. 3.21. [c.91]

    Рассчитать на прочность и герметичность фланцевое соединение аппарата. Исходные данные. Внутренний диаметр D = 1600 мм, толщина обечайки 4= 34 мм, внутреннее давление рр = 4 МПа, температура i = 113,5 °С. Материал фланца — сталь 12Х18Н10Т, материал болтов — сталь 35Х. Фланиы неизолированные, приварные встык, имеют уплотнительную поверхность типа шип-паз . Внешние изгибающий момент и осевая сила отсутствуют. Коэффициент прочности сварных швов ф = 1. [c.102]

    Детали внутренних устройств химических аппаратов, работающих со средами повышенной и высокой агрессивности прокладочный материал фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов химических производств [c.67]

    Кипятильник, от которого оторвалась нижняя крышка, представлял собой вертикальный кожухотрубный теплообменник диаметром обечайки 1,4 м и длиной теплообменных труб около 6,5 м, в трубах нагревалась кубовая жидкость. Водяной пар давлением 2,2 МПа подавался в межтрубное пространство. Нижняя крышка кипятильника к обечайке и трубной решетке крепилась шпильками (64 шт.) диаметром 27 мм. Ректификационная колонна с выносным кипятильником (теплообменные трубы, трубные решетки, крышки) были изготовлены из специальной коррозионностойкой к рабочей среде легированной стали, а шпильки для крепления крышек были изготовлены из другой стали с очень низкой коррозионной стойкостью по отношению к кубовой жидкости. Шпильки подвергались усиленной коррозии агрессивной кубовой жидкости, которая в небольших количествах просачивалась через прокладку во фланцевом соединении и попадала на крепежные болты. Разрыв всех шпилек во фланцевом соединении аппарата произошел при стабильном регламентированном рабочем давлении внутри системы ректификации (в том числе кипятильнике), когда поперечное сечение отдельных шпилек в результате интенсивной коррозии первоначально уменьшилось на 60—50%. [c.45]

    Из разъемных соединений универсальными и наиболее распространенными являются фланцевые. Это — потенциальные источники загазованности воздушной среды, поэтому необходимы возможное ограничение их числа и обязательный надзор за их исправностью. Для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов, работающих с давлением до 2,5 МПа (25 кгс/см ), обычно применяют фланцы с плоскими привалочными поверхностями или с рисками и канавками для предотвращения выдавливания прокладок. При более высоком давлении, а также для ядовитых и пожароопасных продуктов, используют фланцы с кольцевыми канавками и соответствующими им кольцевыми выступами на парных фланцах в разных иногда сложных вариантах исполнения. [c.370]

    Для уплотнения фланцевых соединений аппаратов, работающих при вакууме, при диаметре условного прохода фланца до 500 мм следует применять прокладки с асбестовым наполнителем на условное давление 6, 10 и 16 кгс/см при диаметре условного прохода фланца свыще 500 мм — прокладки с асбестовым наполнителем на условное давление 10 и 16 кгс/см . [c.35]

    Проверяют также герметичность фланцевых соединений аппарата. [c.101]

    Проверке подвергаются также все фланцевые соединения аппарата. Проверка производится путем обильного смачивания фланцевых соединений мыльным раствором. [c.106]

    Для уплотнения фланцевых соединений аппарата применяется промасленный и прографиченный пеньковый, асбестовый или хлопчатобумажный шнур, но лучшим уплотнением является пеньковый шнур, уложенный на слой мастики из свинцового сурика толщиной 8—10 мм. [c.170]

    Испытание фреоном. Этот метод позволяет выявить самые не- шачительные неплотности сварных швов и фланцевых соединений. Аппарат заполняют смесью воздуха и фреона (концентрация фреона 10%), поднимают давление до рабочего и проверяют сварные швы н соединения специальным чувствительным индикатором, который улавливает ничтожную утечку фреона. [c.30]

    Асбест кислотоупорный (антофилли-товый) и щелочсстой-кий (хризотиловый) Минерал, имеющий волокнистую структуру, отличается высокой химической стойкостью во многих агрессивных средах и высокой Сальниковая набивка и прокладочный материал для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов химических производств [c.197]

    В производствах мономеров и СК имеются организованные и неорганизованные выбросы вредных веществ в атмосферу. Пары вредных веществ выделяются в атмосферный воздух через неплотности во фланцевых соединениях аппаратов, арматуры, трубопроводов, через улотнения насосов, компрессоров и другого оборудования, установленного на наружных установках /неорганизованные выбросы в атмосферу/. Организованными источниками выбросов в атмосферу является общеобменная вентиляция и вытяжная вентиляция от агрегатов сушки каучуков. [c.4]

    Фланцевые соединения штуцеров до Оу 400 мм приняты по нормалям на фланцы трубопроводов МХ 23—55 и МХ 33—55 с гладкой уплотнительной поверхностью и присоединительными размерами, соответствующими давлению 10 кГ1см . Фланцевые соединения аппаратов и штуцеров Оу 400 мм и более приняты по нормали на фланцы аппаратов МН 3983—62 и МН 3968—62 с гладкой уплотнительной поверхностью и присоединительными размерами в соответствии с давлением в аппарате. [c.4]

    Природные ки-слотоупоры (горные Асбест кислотоупорный (антофиллитовый) и щелочестойкий (хризоти-ловын) 600 Сальниковая набивка и прокладочный материал для фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов химических производств [c.65]

---

Фланцевые соединения — трубопроводная арматура

Фланцевые соединения были изобретены в Германии, поэтому и название происходит от немецкого слова Flansch. Фланец представляет собой крепёжный элемент труб с отверстиями для болтов или шпилек.

В некоторых случаях герметичные трубы требуют присоединения дополнительных элементов, например, насосов, задвижек или контрольно-измерительной аппаратуры. В данном случае применение сварки становится невозможным и применяют для крепления изделий применяют фланцы. Также фланцевые соединения используют для стыковки частей трубопровода. Фланцы являются самыми популярными соединительными элементами в промышленности.

Их популярность обусловлена прочностью, долговечностью, возможностью многократного использования (монтажа и демонтажа)

Рисунок 1. Фланцы

Высокая прочность фланцевых соединений позволяет использовать их на трубопроводах высокого давления. При правильной установке и соблюдении ряда других требований, они обеспечивают хорошую герметичность трубопровода. Диаметр фланца должен соответствовать размерам трубы и не выходить за рамки допустимой погрешности. Поэтому многие производители труб сразу оснащают выпускаемую продукцию крепёжными элементами. Своевременное техническое обслуживание соединительных узлов, в том числе подтяжка болтов позволяет сохранить герметичность труб, фланцы прослужат долгое время. Последнее условие важно при оказании на них механических воздействий, вибрации, нахождении в неблагоприятных климатических условиях и зонах с резкими перепадами температур. Чем больше диаметр трубопровода, тем большей нагрузке подвергаются фланцевые соединения. Для сохранения и поддержания герметичности важна уплотнительная способность прокладок, устанавливаемых между фланцами.

Использование фланцевых соединений для труб малого диаметра экономически нецелесообразно, использование резьбовых соединений дешевле, при этом отвечает всем необходимым техническим требованиям. Фланцевые соединения актуальны для трубопроводов большого диаметра. Они способны перераспределять нагрузки в местах соединения, при специальной обработке они становятся устойчивыми к воздействию агрессивной среды, актуально для химической промышленности, выдерживают высокие температуры и давление.

Фланцы могут иметь прямоугольную, квадратную или круглую форму. Последняя является самой распространенной ввиду простоты исполнения и высокой надёжности. Другие же формы сложны в исполнении и не могут гарантировать сохранения герметичности. Используют их в крайнем случае, когда невозможно использовать круглые.

Типы фланцевых конструкций

Фланцы подразделяются на типы в зависимости от способа их соединения с аппаратами и конструкцией.

Рисунок 2. Типы фланцевых соединений

Наиболее распространенными на территории России являются следующие фланцевые государственные стандарты:

Фланец стальной плоский приватной – ГОСТ 12820-80.

Фланец стальной приварной встык – ГОСТ 12821-80.

Фланец стальной свободный на приварном кольце – ГОСТ 12822-80.

Таблица 1. Варианты исполнения фланцевых соединений.

Фланцы плоские приварные

Используются на стальных трубопроводах и для присоединения аппаратов. Представляют собой плоские кольца, которые приварены к краю обечайки по периметру. Могут быть также с защитным кольцом. Используются при температуре до 300 градусов Цельсия и номинальном давлении от 0.1 до 2.5 Мпа.

Рисунок 3. Плоский приварной фланец

Рисунок 4. Плоский приварной фланец с защитным кольцом

Воротниковые фланцы

Прочность воротниковых фланцев выше по сравнению с плоскими приварными. Поэтому они применяются при номинальном давлении до 20 МПа.

Имеют несколько конструктивных разновидностей. На стальных сварных аппаратах применяются самые распространенные виды: фланцы кованые и приварные встык. Приварные имеют втулку в виде усечённого конуса, увеличивающую прочность конструкции. Существует также разновидность с защитным кольцом. Выдерживают они температуру от -70 до +300°С и номинальное давление от 1.6 до 6.4 МПа.

Рисунок 5. Фланец приварной с шейкой

Фланцы обеспечивают возможность демонтажа без вырезания части трубопровода. Конусовидная втулка снижает напряжение у основания, перераспределяя нагрузку на трубу.

Фланец может быть сварен из двух частей: основания и шейки.

Рисунок 6. Состоящий из двух частей фланец

В химической промышленности используют кислотостойкие накладки на фланцы. При этом сами они сделаны из углеродистой стали.

Рисунок 7. Фланец с кислотостойкими накладками.

1 – кислотостойкая сталь; 2 – углеродистая сталь

Стальные свободные фланцы на приварном кольце

Состоит из двух деталей – самого фланца и кольца, которое приваривается к трубе. Такая конструкция удобна для монтажа. При этом для составных частей используется одинаковая сталь. Выпускаются в нескольких вариациях.

Фланцы на отбортовке используются при давлении до 0.6 МПа. Основная область их применения – аппараты из цветных металлов — меди или алюминия. Используются с целью экономии материалов, например титана.

Рисунок 8. Фланец свободный на отбортовке

Фланцы на бурте

Порой возникает необходимость замены устаревшей металлической трубы на более современный вариант из полипропилена. При стыковке с неметаллическими аппаратами, в том числе из стекла и пластика, применяют фланцы с буртом. Они выдерживают давление до 10 МПа. На неметаллической трубе располагается фланец с отверстиями для болтов и шпилек, после этого герметично соединяется с металлической трубой. Самые популярные диаметры изделий от 40 до 160 мм.

Рисунок 9. Фланец на бурте

Фланцы на резьбе

Применяются на узлах и аппаратах в которых нежелательно применение сварки, а также в тех местах, которые требуют лёгкого демонтажа. Выдерживают высокое давление.

Рисунок 10. Фланец на резьбе

Свободные разборные фланцы

Применяются для скрепления частей из хрупких материалов. Имеют несколько вариантов исполнения. Из двух составных частей фланец изготавливается из чугуна, части стягиваются между собой при помощи болтов.

Рисунок 11. Фланец составной из двух частей

Фланцы с разъемным кольцом более громоздкий, но при этом более экономичный. Монтировать его проще.

Рисунок 12. Фланец с разъемным кольцом. 1 – кольцо из двух половин

Фланцы со стяжными скобами

Скобы устанавливают вплотную, применяют для металлических конструкций, покрытых эмалью. Способствует выдержке температурного режима при обжиге эмали. Применяется при невысоком номинальном давлении, максимальные показатели использования 0.5-0.6 МПа.

Рисунок 13. Фланец со стяжными скобами

Варианты исполнения фланцевых поверхностей

Исполнение поверхностей фланцев регулируется государственным стандартом. Всего существует девять разновидностей. При подборе следует учитывать не только условное давление и проходы, необходимо также принимать во внимание уплотнительные исполнения.

Для свободных фланцев различное исполнение допускается только для приварного кольца.

Рисунок 14. Поверхности фланцев

– соединительный выступ; 2 – выступ; 3 – впадина; 4 – шип; 5 – паз; 6 – под линзовую подкладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8 – с шипом под фторопластовую прокладку; 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

При стыковке фланцев с выступом и впадиной, номинальное давление может быть до 1.6 МПа. Фланцы с шип-пазом выдерживают до 6.4 МПа. Они применяются на трубопроводах с агрессивными средами, взрывоопасными и ядовитыми. Фланцы с соединительным выступом применяют при условном давлении до 6.3 МПа.

В зависимости от вариантов исполнения, фланцы стыкуются следующим образом.

15. Схема стыковки фланцев

Прокладки фланцевых соединений

Сохранение герметичности соединения частей трубопровода и его надёжность зависит от выбранного прокладочного материала между фланцами. Прокладки могут быть трёх видов: неметаллические, полуметаллические и металлические.

Между фланцевыми соединениями, как бы крепко они не были притянуты друг к другу, существуют пустоты. Прокладки под действием давления заполняют собой все свободное пространство между деталями, не оставляя зазоров. Тем самым достигается герметичное соединение.

Уплотнения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Могут использоваться различные материалы: резина, гофра с мягким наполнителем, Герметизация фланцевых соединений может достигаться при использовании металлических прокладок.

Для фланцев с выступами и впадинами, шипами и пазами существует самый широкий выбор прокладок. Они могут быть металлическими, эластичными, из графита, металлографита. Широкое применение находят спирально-навитые прокладки.

Для трубопроводов с ядовитыми и взрывоопасными веществами при исполнении фланцевого соединения с выступами рекомендуется использовать волновые прокладки с ограничительными кольцами, выполненные из эластичного материала с упругим уплотнением. Фланцы, Представленные на рисунке 14 под номерами 6 и 7 используются совместно с линзовыми прокладками. Они могут иметь как овальное, так и восьмиугольное сечение. Фланцы, представленные на рисунке под номерами 8 и 9, предполагают использование фторопластовых прокладок.

При сборке стоит обращать внимание на центрирование прокладки. Необходимо исключить возможность её выдавливания. Размеры прокладки должны соответствовать фланцевым исполнениям. Например, паз и шип у фланцев образуют прочное соединение, прокладка плотно установлена между ними, что обеспечивает прочность стыковки.

Условный проход, его обозначения

Условный проход обозначается Ду, величиной измерения являются миллиметры (мм). Все чаще можно встретить обозначение DN, Ду считается устаревшим, но все также применим.

Основной проход является наиболее значимым параметром, от которого зависит геометрия фланца. При определении основного прохода остальные величины назначаются автоматически. Данный параметр не является тем же самым, что и внешний диаметр трубы. Он означает внутренний диаметр соединения, через который проходит ток среды. Проектируются они таким образом, чтобы обеспечить необходимую пропускную способность трубопровода. При этом пропускающая способность при переходе от одного соединения к последующему должна возрастать на 60-100%.

Величины условных проходов регулируются ГОСТом 28338-89.

Наружные диаметры трубы могут отличаться, при том условный проход будет иметь одинаковое значение. При заказе фланцевого соединения необходимо использовать буквенное обозначение соответствующего диаметра трубы. Если в спецификации не указано буквенное обозначение трубы, то учитываются следующие значения.

Таблица 2. Соответствие условного прохода Ду 100,125 и 150 наружному диаметру трубы.

Трубы, имеющие наружный диаметр 159 мм при толщине стенки 5 мм имеют фактически внутренний диаметр 149 мм. Если толщина стенки составляет 8 мм, то внутренний диаметр лишь 143 мм. При этом в обоих вариантах за условный проход принимают величину 150 мм.

При использовании фланцев с диаметром условного прохода свыше 200 мм, допускается их расточка по внешнему диаметру трубы. Также допускается отклонение от правильной формы круга. Но в таком случае затрудняется стыковка элементов.

Давление

Важным параметром при установке фланцевых соединений является условное давление, которое может выдержать узел. На предельные показатели влияют материалы, из которых изготовлены фланцы, геометрические параметры, а также исполнение поверхности соединительного элемента. Данный параметр при проектировании обозначается Ру. Является важным параметром ответственности при проектировании и безопасности трубопровода.

Рабочее давление выражается в нескольких значениях, чаще всего это повышенная масса фланца и точность соединения (меньшие допуски на сопряжения), обязательное использование уплотнительных прокладок.

Показатель давления измеряется в кгс/см2. Также может обозначаться следующими единицами измерения МПа, Па, бар, атм.

В зависимости от типа фланцев, соединения могут выдерживать давление от 25 до 200 кгс/см2.

Материал, из которого изготовлены соединения имеют большое влияние на показатели выдерживаемого давления. Самым распространенным материалом для изготовления фланцев является сталь.

Сталь 20 используется для соединения частей трубопроводов пара и воды. Согласно ГОСТу, обозначается ст.20. Используется при температуре внешней среды от -40 до температуры внутреннего воздействия +475

Сталь марки 09Г2С распространена не меньше, поскольку низколегированная сталь рекомендована к использованию для сварных конструкций. Ее преимущество основано на возможности эксплуатации при температуре внешней среды до -70 градусов Цельсия. Позволяет функционировать трубопроводам нефти и газа в суровых климатических условиях. Верхний предел внутренней рабочей температуры +475 градусов Цельсия.

Криогенными свойствами обладает сталь марки 12Х18Н10Т. Фланцы из нее используют при воздействии на узлы агрегатов агрессивных сред: кислот (уксусной, фосфорной, азотной), щелочей, солей. Рабочие температуры должны соответствовать диапазону от -196 до +350 градусов Цельсия.

Устойчива к коррозии сталь марки 10Х17Н13М2Т. Используются она для фиксации частей труб, проводящих агрессивные среды. Устойчива к воздействию химических веществ, коррозии под напряжением. Диапазон температур, при которых возможно применение от -196 до +600°С. Благодаря устойчивости к разрушению имеет длительный срок службы.

Низколегированная сталь марки 15Х5М обладает повышенной жаропрочностью. Фланцы из нее не окисляются, выдерживают температуру до +650 градусов Цельсия.

Этот список марок сталей, применяемых для изготовления фланцев не является исчерпывающим. Кроме того, для их производства используется сталь марок 13ХФА, 10Г2ФБЮ, 08Х18Н10Т, 17Г1С, 10Г2С, 30ХМА, 40Х и другие.

Крепеж для фланцев

Термин «крепеж» используется для обозначения приспособлений, позволяющих укрепить конструкцию, сделать её более сложной. Качество и крепость конструкции зависит во многом от качества крепежных элементов. Вес конструкции, ее размеры, показатели желаемой прочности обуславливают выбор материалов, из которых изготовлены крепежи. К крепежным элементам относят шайбы, болты, шпильки, винты, шурупы, болты, заклёпки и многое другое. Они могут быть изготовлены из стали, алюминия или нержавеющей стали.

Весь крепеж принято делить на две большие группы: общепромышленный и специального назначения.

Общепромышленный не обладает специальными характеристиками и применяется как в быту, так и во всех сферах производства и строительства.

Крепеж специального назначения применяется в узких отраслях: авиастроении, железнодорожных магистралях, автомобилестроении и так далее.

Рисунок 16. Фланец с крепежом

Для него свойственно наличие специальных характеристик, обусловленных четкой направленностью на конкретную область применения и узким функционалом.

Шпилька, гайка, болт и шайба используются для фланцевых соединений.

Болт – элемент крепежа, представляющий собой металлический стержень с нанесенной на него наружной резьбой. С обратной стороны имеет шестигранную (реже восьмигранную) головку под гаечный ключ. Чаще всего соединение образуется при помощи гайки.

Рисунок 17. Болт

Гайка – элемент крепежа, образующий соединение с болтом или шпилькой. Внутри отверстия имеет резьбу. Гайки бывают круглыми и многогранными. Также по индивидуальному заказу изготавливают нестандартные гайки, имеющих специфическую резьбу или дополнительные насечки. Для ее фиксации на резьбе болта используют гаечный ключ. Также гайки могут крепиться на ось, для исключения осевого перемещения деталей, сидящих на оси.

Рисунок 18. Гайка

Шайба – деталь, которую помещают либо под гайку, либо под головку винта. Задача элемента увеличить площадь опоры в тех случаях, когда материал, в который вкручен болт подвержен деформации, либо недостаточно жёсткий. Также применяют шайбы при несоответствии диаметра отверстия размеру болта либо в случаях, когда отверстие имеет неправильную форму.

Помимо стандартных типовых шайб существуют также специального назначения. Они применяются в узкоспециализированных отраслях, например, машиностроении. Функции шайб могут быть не только крепёжными. Расстояние между объектами, расположенными на одном валу измеряется при помощи дистанционной шайбы.

Чтобы избежать перекоса головки винта при затягивании его используют косую или сферическую шайбу. Для сокращения временных затрат на снятие детали и установки на ее место новой применяют быстросъемную шайбу. Для достижения герметичности соединения под головку винта помещают мягкую уплотнительную шайбу. Уменьшает риск самоотвинчивания болтов пружинная шайба за счёт силы упругости. Стопорная шайба исключает поворот болта или гайки относительно вала, благодаря своей конструкции. Она имеет отгибающиеся части. Функция концевых шайб – препятствие перемещению закреплённых на валу элементов вдоль него.

Рисунок 19. Шайба

Шпилька – это общее название крепежных элементов, отличительными особенностями которых являются отсутствие оголовка и наличие резьбы. По своей сути это металлический прут. Резьба может быть нанесена как на всю длину, так и на отдельных частях. Функцией шпильки является скрепление деталей конструкции. Ее можно как вкручивать в имеющееся на детали отверстие с резьбой, так и стягивать составные части аппарата при помощи накручивания гаек на шпильку. Сферы применения шпилек не ограничиваются строительством. Также они применяются в машиностроении, для установки станков. Шпильки применяют при монтаже воздуховодов и трубопроводов. Используются в этих конструкциях фланцевые соединения. Требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях регулируются ГОСТом 20700-75.

>Рисунок 20. Шпилька

Основные параметры фланцевого крепежа

Рабочее давление – это то давление, с которым протекает жидкость или газ по трубопроводу. Также под этим термином подразумевается наибольший показатель избыточного давления, при котором возможна длительная работа трубопровода, арматуры и соединительных узлов при рабочей температуре среды. Чем выше рабочее давление, тем прочнее крепеж должен использоваться при постройке трубопровода. Прочность крепежа определяют характеристики материала, из которого он сделан, правильная термическая обработка. Необходимо сопоставлять параметры рабочей среды и технические характеристики материала. Так сталь 35 рассчитана на применение при рабочем давлении до 100 кгс/см² и температуре от -40 до +400 градусов Цельсия. Соответственно при увеличении рабочего давления до 200 кгс/см² следует выбирать другую марку стали для изготовления крепежных элементов, например, 20Х13.

Рабочая температура. Является одним из важнейших параметров при выборе крепежных материалов. Рабочей называется температура, которую имеют вещества, транспортируемые по трубопроводу. При выборе марки стали учитывается также температура внешней среды. Каждый материал имеет собственный диапазон рабочих температур при которых гарантируется надёжность крепления при его долгосрочной эксплуатации.

Если два трубопровода имеют одинаковое номинальное давление, но один из них планируется эксплуатировать при температуре окружающей среды до -30 градусов Цельсия, то для фланцевых соединений используется шпилька из стали 35. Если трубопровод используется в суровых климатических условиях при температуре окружающей среды до -70 градусов Цельсия, необходимо использовать для соединений крепежи, выполненные из хладоустойчивой, стали 09Г2С или 10Г2.

Рабочая среда. В соответствии с температурными и физико-химическими показателями рабочей среды должен быть выбран фланцевый крепеж. Материал, из которого он сделан должен соответствовать требованиям в зависимости от свойств рабочей среды, например, антикоррозийность, устойчивость к воздействию высоких температур, агрессивной среды. Для агрессивных сред выбирают крепеж, сделанный из стали марок 20X13, 14X17Н2, 12Х18Н9Т.

Диаметр резьбы. Крепёжные элементы могут иметь как внутреннюю резьбу, например, гайки, так и наружную, к таким относят болты, шпильки и прочие. Резьба имеет шаг, который может изменяться в метрической или дюймовой системе. Зависит от нормативных документов, на которые ссылается конкретный проект. Первый шаг резьбы измеряется в миллиметрах, для второго единицей измерения являются дюймы. Дюймы указываются в целых и дробных числах, шаг составляет ¼ дюйма.

Шаг резьбы.Так называется расстояние между ближайшими вершинами ниток резьбы, лежащими параллельно одной оси. Существуют две основные группы крепежа: с крупным и с мелким шагом. Выбор зависит от конкретной спецификации, если в ней не указано много, то основным считается крупный шаг резьбы.

Например, болт М6х20 означает крепеж с мелким шагом резьбы 20 мм, номинальным диаметром 6 мм.

Размер «под ключ».  В технической литературе обозначается символом S, фактически размер «под ключ» представляет собой расстояние между двумя параллельными гранями шестиугольного либо восьмиугольного болта. Каждому стандартному диаметру резьбы соответствует размер рабочего профиля крепежа. Зная его можно определить подходящий ключ.

Длина болта. При обозначении числового выражения длины болта в расчет берется только длина самого стержня, без учёта головки. Например, для болта М6×50 длина его составляет 50 мм. При этом общая габаритная длина болта будет больше на высоту головки, которая составляет 4 мм, то есть 54 мм.

Длина шпильки. Как правило, длина шпильки, указываемая в спецификации, означает общую габаритную длину, если иное не предусмотрено другими документами. Например, ГОСТ 22032-76 регламентирующий применение шпилек с ввинчивающимся концом предполагает указание длины шпильки без учёта ввинчивающегося конца.

Длина резьбового конца. Та часть шпильки или болта с резьбой, на который предполагается навинчивания гайки.

Покрытие. В случае применения крепежа на магистралях и узлах, на которые предполагается действие агрессивных сред, болты и шпильки покрывают защитным слоем из цинка, никеля или хрома.

Подбор фланцевого крепежа

Документы, регламентирующие подбор фланцевого крепежа:

• ОСТ 26-2041-96;
• ОСТ 26-2039-96;
• ОСТ 26-2040-96;
• ОСТ 26-2038-96;
• ОСТ 26-2037-96;
• ОСТ 26-2043-91;
• ГОСТ 20700-75;
• ГОСТ 12816-80;
• ГОСТ 9064-75;
• ПБ 10-115-96;
• ПБ-03-75-94 и другие.

Нормативные документы регулируют выбор крепежа в зависимости от условий его использования и назначения.

Для выбора крепежа необходимо учитывать параметры конкретного фланцевого соединения. Необходимо учитывать рабочее давление, рабочую среду, рабочую температуру и внешнюю среду при выборе крепежа. Также на выбор крепежа влияет марка стали из которой изготовлен фланец.

Существует несколько самых распространенных марок стали из которых изготавливаются фланцы. Соответственно каждой марке даются рекомендации по их комплектации крепежными элементами.

1. При рабочем давлении не превышающим 25 кгс/см2 допускается использование в качестве крепежа для фланцевых соединений как болтов, так и шпилек. При рабочем давлении свыше данного показателя, применение болтов запрещено. Это регламентировано ГОСТ 12816-80.
2. Для изготовления крепежных элементов допускается большой выбор материалов. Какой бы ни использовался, существует для всех общее правило. При использовании одинакового материала в крепёжной паре болт (шпилька) – гайка, жесткость гайки должна быть на 20 единиц меньше чем у болта. Если причиной повреждения болта станет избыточное давление в системе, гайка останется целой, поврежден будет болт. Это упростит поиск повреждения. При использовании шпилек с накатанной на них резьбой, допускается использование материала для гайки той же жёсткости.

Расчеты фланцевых соединений и крепежа

Определение размеров фланца

Первым шагом является определение конструктивных особенностей фланца далее осуществляется выбор прокладки. После этого начинается процесс прорисовки эскиза и определение размеров.

Для штуцеров фланцы являются стандартными, их выбор регламентирован ГОСТами.

Под аппаратами подразумеваются ёмкости в которых проходят технологические процессы. Они имеют обечайки в форме цилиндра, дно и крышку. Для них возможно использование как стандартных фланцев с размерами, регламентированными нормативными документами, так и фланцев с нестандартными размерами.

Расчет фланцевого соединения на прочность

При выполнении расчетов стоит учитывать определенные характеристики фланцевых соединений. Они должны быть прочными, герметичными и жёсткими. Фланцевые соединения штуцеров можно не рассчитывать на прочность по причине их стандартизированности. Для каждого вида прописан стандартный наружный диаметр патрубка, его толщина и высота штуцера. Расчеты для фланцевых соединений как стандартных, так и нестандартных являются обязательными.

Список литературы

1. ГОСТ 1050-88. Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.
2. ГОСТ 7769-82. Чугун легированный для отливок со специальными свойствами.
3. ГОСТ 9064-75. Гайки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.
4. ГОСТ 9066-75. Шпильки для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.
5. ГОСТ 12820-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 Мпа (от 1 до 25 кгс/см2).
6. ГОСТ 12821-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 20,0 Мпа (от 1 до 200 кгс/см2)
7. ГОСТ 22032-76 – ГОСТ 22043-76. Шпильки. Конструкция и размеры.
8. ГОСТ 28759.1-90 – ГОСТ 28759.8-90. Фланцы сосудов и аппаратов и прокладки к ним.
9. ГОСТ 28759.8-90. Прокладки металлические восьмиугольного сечения.
10. ГОСТ 535-88. Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества.
11. ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали.
12. ГОСТ 12822-80. Фланцы стальные свободные на приварном кольце на Ру от 0,1 до 2,5 Мпа (от 1 до 25 кгс/см2).
13. ГОСТ 19281-89. Прокат из стали повышенной прочности.
14. ГОСТ 20700-75. Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0° до 650° С.
15. ГОСТ 9065-75*. Шайбы для фланцевых соединений с температурой среды от 0° до 650° С.
16. ОСТ 26-2037-96. Болты с шестигранной головкой для фланцевых соединений.
17. ОСТ 26-2039-96. Шпильки с ввинчиваемым концом для фланцевых соединений (нормальной точности).
18. ОСТ 26-2038-96. Гайки шестигранные для фланцевых соединений.
19. ОСТ 26-2040-96. Шпильки для фланцевых соединений.
20. ОСТ 26-2041-96. Гайки для фланцевых соединений.
21. ГОСТ Р 52857.1 – 2007. Сосуды и аппарату. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
22. ГОСТ Р 52857.4 – 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений.
23. ГОСТ 5632—72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.

Фланцевые соединения трубопроводов — ДСН

Фланец – это наиболее известный вид разъемных соединений, используемый в  машиностроении. Его преимущество в том, что он обеспечивает высокую герметичность, прочность, быструю сборку и разборку узлов и аппаратов.Фланцевые соединения, используется для крепления отъемной крышки к корпусу аппарата, а также, для присоединения к аппаратам трубопроводов, запорных устройств, КИП.

Особенности фланцевого соединения

Такой метод сращивания труб, один из самых известных в мире.Для соединения, нужно два фланца, уплотнительное кольцо, болты с гайками. Уплотнительное кольцо или прокладка состоят их хорошего упругого материала, благодаря которому достигается герметичность. Из-за такой простоты в сборке именно фланцевое соединение труб, получило наибольшее распространение.

Собранный таким образом трубопровод, можно смело варить. Прокладки для соединения должны быть из прочного и упругого материала, способного выносить различные термальные нагрузки, связанные с температурными удлинениями и внутренним давлением. Они должны быть стойки к химическим воздействиям в агрессивной среде.Какой тип прокладок применить зависит от целевого назначения трубопровода. Какая форма и размеры прокладок определяет конфигурация соединений, в котором будет применен уплотнитель.

Основные типы

• плоские
• воротниковые
• на свободном кольце
• фланцы сосудов и аппаратов

В России, производство фланцевых соединений, регламентируется ГОСТ Р 54432-2011. В других странах, они изготавливаются, в соответствие с DIN и ANSI/ASME

Сборка

Для соединения фланцев между собой, нужны болты, гайки и шайбы . При давлении в 2,5 Мпа и температуре до 300 градусов используют болт с шестигранной головкой. При давление больше 4 Мпа и температуре 300 градусов или ниже -40 – шпильки, гайки и шайбы.

Преимущества шпилек перед болтами в том, что при  затягивании у шпилек напряжение распределяется равномерно, у болтов же оно концентрируется в месте перехода стержня в головку. К тому же шпильки можно монтировать в труднодоступных местах.Нужно помнить, что при сборке болты и шпильки должны быть такой длины, чтобы после затяжки их конец выступал за гайку на 2-3 нитки резьбы. Материал крепежного материала должен зависеть от целевого назначения трубопровода. Важно, чтобы крепежи по своей прочности и надежности соответствовали параметрам того, что будет транспортироваться. В это включается способность выдерживать нужную температуру и давление.

Фланцы сосудов и аппаратов ГОСТ 28759.(1-4)-90

ООО «ЗДТ «РЕКОМ» изготавливает фланцы сосудов и аппаратов по ГОСТ 28759.1-90.
Настоящим стандартом устанавливаются типы и основные параметры фланцев в зависимости от диаметров сосудов, аппаратов и условного давления.
Типы и основные параметры фланцев должны соответствовать указанным в табл. 1.
Диаметры сосудов и аппаратов — по ГОСТ 9617, условное давление — по ГОСТ 9493.

Таблица 1

1. ГОСТ 28759.2 ФЛАНЦЫ СОСУДОВ И АППАРАТОВ СТАЛЬНЫЕ ПЛОСКИЕ ПРИВАРНЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на стальные плоские приварные фланцы для сосудов и аппаратов диаметром от 400 до 4000 мм с условным давлением от 0,3 до 1,6 МПа при температуре рабочей среды от минус 70°С до плюс 300°С, предназначенных для работы в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности, и направлен на обеспечение взаимозаменяемости и унификации фланцев сосудов и аппаратов.

КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ
 

Стандарт устанавливает конструкции фланцев следующих исполнений:
1 — с гладкой уплотнительной поверхностью;
2 — с пазом;
3 — с шипом;
4 — с впадиной;
5 — с выступом;
6 — с гладкой уплотнительной поверхностью, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
7 — с пазом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
8 — с шипом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
9 — с впадиной, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
10 — с выступом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
11 — с гладкой уплотнительной поверхностью, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
12 — с пазом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
13 — с шипом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
14 — с впадиной, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
15 — с выступом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью. ПРИМЕР УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ Пример условного обозначения фланца исполнения 1 диаметром 1200 мм на условное давление 0,6 МПа при высоте втулки 150 мм из стали 20:

Фланец 1-1200-0,6-150 Ст 20 ГОСТ 28759.2-90

то же, для фланца с прокладкой из фторопласта:

Фланец 1-1200-0,6-150Ф Ст 20 ГОСТ 28759.2-90

При заказе фланца без втулки, высота втулки в обозначении не указывается.

2. ГОСТ 28759.3 ФЛАНЦЫ СОСУДОВ И АППАРАТОВ СТАЛЬНЫЕ ПРИВАРНЫЕ ВСТЫК

Настоящий стандарт распространяется на стальные приварные встык фланцы для сосудов и аппаратов с внутренним диаметром от 400 до 4000 мм и наружным базовым размером (днища, трубы) от 426 до 720 мм с условным давлением от 0,6 до 6,3 МПа, при температуре рабочей среды от минус 70°С до плюс 540°С, предназначенные для работы в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

Стандарт устанавливает конструкции фланцев следующих исполнений:
1 — с впадиной;
2 — с выступом;
3 — с пазом;
4 — с шипом;
5 — с впадиной, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
6 — с выступом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
7 — с пазом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
8 — с шипом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
9 — с впадиной, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
10 — с выступом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
11 — с пазом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
12 — с шипом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью.

ПРИМЕР УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ

Пример условного обозначения фланца исполнения 1 диаметром 1200 мм на условное давление 2,5 МПа из стали 12Х18Н10Т:

Фланец 1-1200-2,5-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.3-90

То же, для фланца с прокладкой из фторопласта:

Фланец 1-1200-2,5-Ф-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.3-90

Пример условного обозначения фланца для аппарата с обечайкой из труб и с днищами с наружным базовым размером, исполнения 1 диаметром 720 мм на условное давление 2,5 МПа из стали 12Х18Н10Т:
 
Фланец 1-720-2,5-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.3-90

3. ГОСТ 28759.4 ФЛАНЦЫ СОСУДОВ И АППАРАТОВ СТАЛЬНЫЕ ПРИВАРНЫЕ ВСТЫК ПОД ПРОКЛАДКУ ВОСЬМИУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на стальные приварные встык фланцы сосудов и аппаратов диаметром от 400 до 1600 мм с условным давлением от 6,3 до 16,0 МПа при температуре рабочей среды от минус 70°С до плюс 540°С, предназначенные для работы в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ Стандарт устанавливает конструкции фланцев следующих исполнений:

1 — под прокладку восьмиугольного сечения монометаллические;
2 — под прокладку восьмиугольного сечения наплавленные коррозионно-стойкой сталью.

ПРИМЕР УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ

Пример условного обозначения фланца для аппарата исполнения 1 диаметром 1200 мм на условное давление 6,3 МПа из стали 12Х18Н10Т:

Фланец 1-1200-63-12Х18Н10Т ГОСТ 28759.4-90

КОМПЛЕКТАЦИЯ УПЛОТНЕНИЕМ

Завод деталей трубопроводов «РЕКОМ» изготавливает прокладки восьмиугольного сечения по ГОСТ 28759.8 для фланцев сосудов и аппаратов по ГОСТ 28759.4-90. Более подробную информацию можно получить в разделе «Металлические уплотнения».

Фланцевое соединение для труб и аппаратов

Изобретение относится к фланцевому соединению для труб и аппаратов. Контактная поверхность фланцев выполнена в виде пространственного тела, содержащего последовательно сопряженные по направлению от центральной оси фланцев к периферии элементы плоского кольца, эллипсоида и конуса. Угол между основанием конусной поверхности и образующей конуса составляет 0,3-1,2 градуса, а паз фланца выполнен в виде прямоугольной трапеции, причем глубина паза Н, определяется из соотношения:

Н=К1×0,5 В, где: В — ширина металлической кольцевой прокладки.

На металлической кольцевой прокладке с наружной стороны оппозитно друг другу выполнены конические контактные поверхности, а в центральной части выполнен разгрузочный кольцевой паз. В отверстиях фланцев под установку шпилек со стороны расположения гаек выполнены сферические расточки, оппозитные сферическим поверхностям, выполненным на гайках. Контактные поверхности фланцев, пазов и металлической кольцевой прокладки обработаны модифицирующим антифрикционным составом на основе фторорганических соединений. Технический результат заключается в повышении надежности фланцевого соединения и повышении эксплуатационной надежности при сверхвысоких давлениях рабочей среды. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к фланцевым соединениям для трубопроводов, аппаратов или сосудов и может быть использовано преимущественно в разъемных соединениях трубопроводов с арматурой и агрегатами, например, на магистральных трубопроводах транспортировки природного газа или нефти, а также, например, в составе газораспределительных станций.

Трубопроводные системы в целом, а фланцевые соединения труб в частности, работают в весьма сложных условиях и подвергаются воздействию весьма широкого спектра сил различной природы. В том числе: вызванными температурными факторами окружающей среды и состоянием рабочего тела; статическими и динамическими воздействиями собственно трубопроводной системы, частью которой они являются; динамическим воздействием внешних взаимодействующих с фланцевым соединением систем; широкоамплитудными колебаниями и низкочастотной вибрацией; прочими обстоятельствами.

В результате этого на фланцевые соединения действуют силы растяжения, направленные вдоль оси труб; силы изгиба, направленные перпендикулярно оси труб; тангенциальные силы, создающие крутящий момент относительно центральных осей. В подавляющем большинстве случаев все эти силы действуют одновременно и вызывают внутренние напряжения в деталях соединения, которые аккумулируются и передаются в конечном итоге на шпильки стягивающие фланцы — последнее замыкающее звено соединения, которое и обеспечивает работоспособность фланцевого соединения и его надежность.

Известно фланцевое соединение оборудования, содержащее уплотнительную металлическую прокладку в канавках уплотняемых поверхностей соединения, имеющую предохранительное упругое уплотнительное кольцо, установленное в выполненной в ней внутренней кольцевой канавке. Предохранительное упругое уплотнительное кольцо выполнено с возможностью взаимодействия с уплотняемыми поверхностями соединения оборудования для защиты соединения от воздействия перекачиваемой среды (см. патент РФ на изобретение №2178510, опубл. 20.01.2002). Уплотнительные металлические прокладки при использовании их в соединениях трубопроводов требуют больших стягивающих усилий фланцев для обеспечения герметичности этих фланцевых соединений. При этом основной недостаток заключается в том, что эти соединения не защищены от воздействия атмосферных осадков, что приводит в процессе эксплуатации к коррозии металлических уплотнительных элементов и, как следствие, к утечкам из фланцевых соединений перекачиваемых по трубопроводу жидких углеводородов.

Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является фланцевое соединение труб и аппаратов, по патенту RU №2635952, опубликован 17.11.2017 г., содержащее скрепленные между собой стягивающими шпильками и гайками и сопряженные по контактной поверхности два металлических фланца, в каждом фланце со стороны контактной поверхности выполнен паз и расположенную в пазах между фланцами металлическую кольцевую прокладку. Главным недостатком прототипа является не оптимальная конструкция, с точки зрения восприятия и перераспределения внутренних напряжений по элементам соединения, которые возникают при эксплуатации от воздействия внешних сил. В реальных условиях эксплуатации, например, на бурильных установках или энергетических машинах, кроме различного рода статических сил на трубопроводную систему и фланцевые соединения воздействует динамические, например — вибрация. Во многих случаях весьма значительная и, чаще всего интегральная, включающая низкочастотные колебания (1-3 колебания в секунду) с большой амплитудой и высокочастотные колебания (более 10 колебаний в секунду) с малой амплитудой. В этом случае на напряжение в шпильках, возникшее от суммарного воздействия усилия затяга и усилия изгиба, накладываются знакопеременные напряжения от вибрации. Шпилька достаточно быстро (например, в течении полугода) может набрать несколько сотен тысяч колебаний или циклов, что приводит к малоцикловой или цикловой усталости материала шпильки. В результате предел усталостной прочности материала шпильки понижается и напряжения могут перейти из упругой области, обеспечивающей целостность шпильки и ее прочность, в область пластической деформации, то есть длина шпильки под действием изложенных факторов начнет увеличиваться («металл потечет»), а усилие затяга шпильки будет ослабевать. При этих условиях наступает разгерметизация фланцевого соединения, что потребует незамедлительного вывода оборудования из эксплуатации.

Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением, заключается в повышении надежности фланцевого соединения, расширении области применения и повышении эксплуатационной надежности при сверхвысоких давлениях рабочей среды в трубопроводе или аппарате (от 800 до 1500 кг\см2) и уменьшения затрат на обслуживание, связанных с восстановлением соединения и сокращением времени простоя.

Технический результат достигается за счет того, что фланцевое соединение для труб и аппаратов содержащее скрепленные между собой стягивающими шпильками и гайками и сопряженные по контактной поверхности два металлических фланца, в каждом фланце со стороны контактной поверхности выполнен паз и расположенную в пазах металлическую кольцевую прокладку, согласно заявленному решению, контактная поверхность фланцев выполнена в виде пространственного тела, содержащего последовательно сопряженные по направлению от центральной оси фланцев к периферии, элементы плоского кольца, эллипсоида и конуса, причем внутренний диаметр d кольцевой плоскости равен внутреннему проходному диаметру фланца, а наружный диаметр d2 кольцевой плоскости находится из соотношения: d2=d+К1×S, где:

— К1 — позиционный коэффициент в интервале от 1,2 до 1,5,

— s — величина зазора между фланцами на внешнем диаметре;

угол между основанием конусной поверхности и образующей конуса составляет 0,3-1,2 градуса, а паз фланца выполнен в виде прямоугольной трапеции, причем глубина паза Н, определяется из соотношения:

Н=К1×0,5 В, где:

— В — ширина металлической кольцевой прокладки;

при этом опорная контактная поверхность паза фланца находится с внешней стороны по отношению к центральной оси соединения и расположена под углом β1, принимаемым в интервале от 14,8 до 16,5 градусов по отношению к кольцевой плоскости контактной поверхности фланца, диаметр средней оси паза находится из соотношения:

dcp=d+К1×d,

на металлической кольцевой прокладке с наружной стороны оппозитно друг другу выполнены конические контактные поверхности, а в центральной части выполнен разгрузочный кольцевой паз, причем угол β2 между основанием конусной поверхности и образующей конуса определяется из соотношения:

β2=β1+Δβ, где:

— Δβ находится в интервале от 0,8 до 1,6 градуса;

при этом ширина разгрузочного кольцевого паза составляет от 0,2 до 0,3 ширины В металлической кольцевой прокладки. Кроме этого, в отверстиях фланцев под установку шпилек со стороны расположения гаек, выполнены сферические расточки, оппозитные сферическим поверхностям, выполненным на гайках, а контактные поверхности фланцев, пазов и металлической кольцевой прокладки обработаны модифицирующим антифрикционным составом на основе фторорганических соединений.

Заявленный технический результат достигается за счет создания конструкции фланцевого соединения с такими геометрическими характеристиками, которые позволяют наиболее эффективно воспринимать нагрузку от внутренних и внешних сил и распределять напряжения, вызываемые ими между составными элементами соединения так, чтобы на замыкающее и наиболее слабое звено — шпильки, которые изначально нагружены усилием затяга — передавалось возможно меньшее усилие от внешнего воздействия, в идеале дополнительное воздействие от внешних сил, передаваемое шпилькам должно стремиться к нулю. Заявленная конструкция обеспечивает повышение степени герметизации при сверхвысоких давлениях рабочей среды в трубопроводе или аппарате (от 800 до 1500 кг\см2) и устранения причин, вызывающих разгерметизацию фланцевого соединения в условиях колебаний температуры рабочей и окружающей среды, колебания давления рабочей среды, вибрации, гидроударов и других внешних воздействующих на фланцевое соединение факторов, за счет обеспечения работы материалов фланцев и кольцевой прокладки в области упругой деформации, обеспечения центровки фланцев и кольцевой прокладки, с одной стороны, и фланцев и стягивающих шпилек, с другой стороны и обеспечения абсолютной неподвижности всех элементов соединения и его работы как жесткого монолита в пределах расчетных нагрузок трубопроводной системы вне зависимости от внешних воздействующих факторов. Такая монолитность фланцевого соединения исключает передачу боковых (радиальных), осевых и крутящих усилий внешнего воздействия, от фланцев к стягивающим шпилькам, а, следовательно, исключает накопление в них циклических внутренних напряжений и потерю прочностных свойств, ослабление усилия обтяжки и создания условий разгерметизации, что обеспечивает надежность работы фланцевого соединения.

Заявленное решение поясняется чертежами, где:

На Фиг. 1 — показано фланцевое соединение в сборе

На Фиг. 2 — показан фланец

На фиг. 3 — показано соединение фланцев без крепежных элементов

На фиг. 4 — показан фланец в разрезе

На фиг. 5 — показана металлическая кольцевая прокладка

Фланцевое соединение для труб и аппаратов содержит скрепленные между собой стягивающими шпильками 3 и гайками 4 и сопряженные по контактной поверхности 5 два металлических фланца 1. В каждом фланце 1 со стороны контактной поверхности 5 выполнен паз 6. В пазах 6 расположена металлическая кольцевая прокладка 2. Контактная (сопрягаемая) поверхность 5 фланцев 1 выполнена в виде сложного пространственного тела содержащего последовательно сопряженные по направлению от центральной оси 7 фланцев 1 к периферии элементы кольцевой плоскости 8, эллипсоида 9 и конуса 10 (см. фиг. 4). Внутренний диаметр d кольцевой плоскости 8 равен внутреннему проходному диаметру фланца 1, а наружный диаметр d2 кольцевой плоскости 8 находится из соотношения:

d2=d+К1×S,

где К1 — позиционный коэффициент выбирается в интервале от 1,2 до 1,5,

s — величина зазора между фланцами на периферийном диаметре;

Угол α между основанием 11 конуса 10 и образующей конуса 12 составляет 0,3-1,2 градуса. Паз 6 выполнен в виде прямоугольной трапеции, причем глубина паза Н, определяемой из соотношения:

Н=К1×0,5 В,

где коэффициент В — ширина уплотнительной кольцевой прокладки 2;

Опорная контактная поверхность 14 паза 6 находится с внешней стороны по отношению к центральной оси 7 соединения и расположена под углом β1 принимаемым в интервале от 14,8 до 16,5 градусов по отношению к кольцевой плоскости 8 контактной поверхности 5 фланца 1.

Диаметр средней оси 15 паза 6 находится из соотношения:

dcp=d+К1×d.

На уплотнительной металлической прокладке 2 (фиг. 5) с наружной стороны оппозитно друг другу выполнены конусные контактные поверхности 16, а в центральной части выполнен разгрузочный кольцевой паз 17, причем угол β2 между основанием 18 конусной поверхности 16 и образующей конуса 19 определяется из соотношения:

β2=β1+Δβ,

где Δβ находится в интервале от 0,8 до 1,6 градуса;

Ширина В1 кольцевого паза 6 составляет от 0,2 до 0,3 ширины В уплотнительной кольцевой прокладки 2.

В отверстиях 18 во фланцах 1 под установку шпилек 3 со стороны расположения гаек 4 выполнены сферические расточки 20 оппозитные сферическим поверхностям 21, выполненным на гайках 4.

Контактные поверхности 5 фланцев 1 и уплотнительной прокладки 2 обработаны модифицирующим антифрикционным составом на основе фторорганических соединений.

Фланцевое соединение труб работает следующим образом.

При предварительной обтяжке собранных фланцев 1 и установленной между ними кольцевой прокладки 2 стягивающими шпильками 3, происходит плотный контакт по зеркалу плоских поверхностей фланцев. При увеличении усилия обтяжки происходит деформация фланцев 1 и кольцевой прокладки 2 в области упругих деформаций материалов фланцев и прокладки. При этом фланцы начинают сопрягаться по эллипсоидным 9 и коническим 10 контактным поверхностям фланцев 1. Затяжка прекращается после полного смыкания поверхностей, геометрия которых определена таким образом, что создаваемые при обтяжке внутренние напряжения не переходят в область пластической деформации и изделие работает как жесткий монолит в области упругих деформаций.

В свою очередь металлическая кольцевая прокладка 2 при обтяжке, упираясь в конические поверхности пазов фланцев, также деформируется за счет наличия кольцевого паза 17. Геометрия пазов 6 и металлической кольцевой прокладки 2, выбранная в соответствии с формулой изобретения не позволяет материалу прокладки перейти в область пластической деформации и обеспечивает работу исключительно в области упругих деформаций. Кроме того, при обтяжке происходит центровка шпилек 3 благодаря сферическим поверхностям в паре гайка-фланец.

Такая монолитность фланцевого соединения устраняет передачу боковых (радиальных), осевых и крутящих усилий внешнего воздействия, чем бы они не были вызваны, от фланцев к стягивающим шпилькам, а, следовательно, исключает накопление в них циклических внутренних напряжений и потерю прочностных свойств, ослабление в силу этого усилия обтяжки и создания условий разгерметизации. Это обстоятельство является ключевым для обеспечения надежных условий герметичности трубопроводной системы.

1. Фланцевое соединение для труб и аппаратов, содержащее скрепленные между собой стягивающими шпильками и гайками и сопряженные по контактной поверхности два металлических фланца, в каждом фланце со стороны контактной поверхности выполнен паз, и расположенную в пазах металлическую кольцевую прокладку, отличающееся тем, что контактная поверхность фланцев выполнена в виде пространственного тела, содержащего последовательно сопряженные по направлению от центральной оси фланцев к периферии элементы плоского кольца, эллипсоида и конуса, причем внутренний диаметр d кольцевой плоскости равен внутреннему проходному диаметру фланца, а наружный диаметр d2 кольцевой плоскости находится из соотношения:

d2=d+К1×S, где:

— К1 — позиционный коэффициент в интервале от 1,2 до 1,5,

— S — величина зазора между фланцами на внешнем диаметре;

угол между основанием конусной поверхности и образующей конуса составляет 0,3-1,2 градуса, а паз фланца выполнен в виде прямоугольной трапеции, причем глубина паза Н определяется из соотношения:

Н=К1×0,5 В, где:

— В — ширина металлической кольцевой прокладки;

при этом опорная контактная поверхность паза фланца находится с внешней стороны по отношению к центральной оси соединения и расположена под углом β1, принимаемым в интервале от 14,8 до 16,5 градусов по отношению к кольцевой плоскости контактной поверхности фланца, диаметр средней оси паза находится из соотношения:

dcp=d+К1×d,

на металлической кольцевой прокладке с наружной стороны оппозитно друг другу выполнены конические контактные поверхности, а в центральной части выполнен разгрузочный кольцевой паз, причем угол β2 между основанием конусной поверхности и образующей конуса определяется из соотношения:

β2=β1+Δβ, где:

— Δβ находится в интервале от 0,8 до 1,6 градуса;

при этом ширина разгрузочного кольцевого паза составляет от 0,2 до 0,3 ширины В металлической кольцевой прокладки.

2. Фланцевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что в отверстиях фланцев под установку шпилек со стороны расположения гаек выполнены сферические расточки, оппозитные сферическим поверхностям, выполненным на гайках.

3. Фланцевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что контактные поверхности фланцев, пазов и металлической кольцевой прокладки обработаны модифицирующим антифрикционным составом на основе фторорганических соединений.

Фланцы аппаратные ГОСТ 28759.2 90

Метод изготовления: метод горячей штамповки, метод газовой вырезки, метод гибки из стальной полосы, центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ).

Нормативный документ: ГОСТ 28759.2-90.

Условный диаметр: от Ду 400 до Ду 4000.

Условное давление: от 0,3 МПа (3 кгс/см2) до 1,6 МПа (16 кгс/см2).

Температура применения: от — 70° до + 300°.

Область применения

Используются в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и др. отраслей промышленности и обеспечивают взаимозаменяемость и унификацию фланцев сосудов и аппаратов.

 

ГОСТ 28759.2 90

ФЛАНЦЫ СОСУДОВ И АППАРАТОВ 
СТАЛЬНЫЕ ПЛОСКИЕ ПРИВАРНЫЕ

КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

ГОСТ 28759.2-90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 
ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Настоящий стандарт распространяется на стальные плоские приварные фланцы для сосудов и аппаратов диаметром от 400 до 4000 мм с условным давлением от 0,3 до 1,6 МПа при температуре рабочей среды от минус 70 град. С до плюс 300 град. С, предназначенные для работы в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, и направлен на обеспечение взаимозаменяемости и унификации фланцев сосудов и аппаратов

1. КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

1.1. Стандарт устанавливает конструкции фланцев следующих исполнений:

1. с гладкой уплотнительной поверхностью;
2. с пазом;
3. с шипом;
4. с впадиной;
5. с выступом;
6. с гладкой уплотнительной поверхностью, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
7. с пазом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
8. с шипом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
9. с впадиной, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
10. с выступом, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали;
11. с гладкой уплотнительной поверхностью, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
12. с пазом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
13. с шипом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
14. с впадиной, наплавленные коррозионно-стойкой сталью;
15. с выступом, наплавленные коррозионно-стойкой сталью.

1.2. Конструкция и размеры фланцев должны соответствовать черт. 1-9 и табл. 1. 

Черт. 1

*       Размер не менее 150 мм. 
**     Размер равен S.
***   Размер равен S, но не менее 15 мм.

 

Черт. 2

*       Размер не менее 150 мм.
**     Размер равен S.
***   Размер равен S, но не менее 15 мм.

 

Черт. 3

*       Размер не менее 150 мм.
**     Размер равен S.
***  Размер равен S, но не менее 15 мм.

 

Черт. 4

*         Размер не менее 150 мм.
**       Размер равен S.
***     Размер равен b/2
****   Размер равен S, но не более 12 мм.

 

Черт. 5

*         Размер не менее 150 мм.
**       Размер равен S.
***     Размер равен .

 

Черт. 6

*          Размер не менее 150 мм.
**        Размер равен S.
***      Размер равен b/2.

 

Черт. 7

*          Размер не менее 150 мм.
**       Размер равен S.

 

Черт. 8

*          Размер не менее 150 мм.
**       Размер равен S.

 

Черт. 9

*         Размер не менее 150 мм.
**       Размер равен S.

 

Таблица 1  
Размеры, мм

 

Внутренний диаметр аппарата D	D1	D2	D3	D4	а	D5	а1	b	S	d	Болты, шпильки		Давление условное, МПа
											диаметр	количество
400	520	480	444	452	13,5	443	12	25	6	23	М20	16	0,6
	535	495	458	466		457		30	8			20	1,0
								35					1,6
(450)	570	530	494	502		493		25					0,6
	590	550	514	522		513		30				24	1,0
								40	10				1,6
500	620	580	544	552		543		25	8			20	0,6
	640	600	564	672		663		35				24	1,0
								40	10				1,6
(550)	670	630	594	602		593		25	8			20	0,6
	690	650	614	622		613		35				28	1,0
								40	10				1,6
600	720	680	644	652	14	643		25	8			20	0,3
								30				24	0,6
	740	700	664	672		663		35	10			28	1,0
								40					1,6
(650)	770	730	694	702	14	693	12	25	8	23	М20	24	0,3
								30				28	0,6
	790	750	714	722		713		35	10			32	1,0
								45	12				1,6
700	820	780	744	752		743		25	8			24	0,3
								35				28	0,6
	840	800	764	772		763			10			32	1,0
								50	12				1,6
800	920	880	842	852		841		25	8			28	0,3
								35				32	0,6
	945	905	866	876		865		40	10			40	1,0
								55	12				1,6
900	1030	990	952	962		951		30	8			32	0,3
								35				36	0,6
	1045	1005	966	976		965		50	10			40	1,0
								60	12				1,6
1000	1130	1090	1052	1062	15,5	1050	13	30	8	23	М20	36	0,3
								40	10				0,6
	1145	1105	1066	1076		1064		50	12			44	1,0
								65					1,6
1100	1230	1190	1150	1162		1148		30	8			40	0,3
								40	10				0,6
	1250	1210	1168	1180		1166		55	12			52	1,0
								70					1,6
1200	1330	1,260	1248	1260		1246		35	8			44	0,3
								45	10				0,6
	1350	1310	1268	1280		1266		60	12			56	1,0
								75	14				1,6
(1300)	1430	1390	1348	1360		1346		35	8			44	0,3
								45	10			48	0,6
	1450	1410	1368	1380		1366		60	12			60	1,0
								75	14				1,6
1400	1530	1490	1448	1460	15,5	1446	13,0	35	8	23	М23	48	0,3
								50	10			52	0,6
	1550	1510	1470	1484		1468		60	14			68	1,0
								80					1,6
(1500)	1630	1590	1548	1560	17	1545	14	35	8			52	0,3
								55	10			56	0,6
	1650	1610	1570	1584		1568		65	14			68	1,0
	1680	1630	1582	1598		1580		80	16	27	М24		1,6
1600	1730	1690	1648	1660	17,5	1645		35	10	23	М20	60	0,3
								55					0,6
	1780	1730	1682	1696		1679		70	16	27	М24	68	1,0
								85				76	1,6
(1700)	1830	1790	1748	1760		1745		40	10	23	М20	64	0,3
								60					0,6
	1880	1830	1782	1795		1779		75	16	27	М24	80	1,0
								90				84	1,6
1800	1930	1890	1848	1860	17,5	1845	14	40	10	23	М20	64	0,3
								60				68	0,6
	1980	1930	1882	1896		1879		80	16	27	М24	84	1,0
								95					1,6
(1900)	.2030	1990	1946	1960		1943		45	10	23	М20	64	0,3
								65	12			68	0,6
	2085	2035	1986	2000		1983		85	16	27	М24	84	1,0
								96	18			92	1,6
2000	2130	2090	2046	2060		2043		50	10	23	М20	68	0,3
								70	12			72	0,6
	2185	2135	2086	2100	21,5	2083	18	85	16	27	М24	84	1,0
								100	18			92	1,6
2200	2330	2290	22,46	2260	17,5	2243	14	55	10	23	М20	72	0,3
								70	12			80	0,6
	2385	2335	2286	2300	21,5	2283	18	90	18	27	М24	88	1,0
								100	20			104	1,6
2400	2530	2490	2446	2460	17,5	2443	14	60	10	23	М20	80	0,3
								80	12			88	0,6
	2595	2540	2490	2505	21,5	2487	18	100	18	30	М27	92	1,0
	2610	2550	2496	2510		2493		130	20	33	М30	88	1,6
2600	2750	2705	2656	2670	22	2653		65	10	27	М24	84	0,3
								95	12			88	0,6
	2800	2745	2695	2710		2692		115	18	30	М27	96	1,0
2800	2950	2905	2856	2870		2853		65	12	27	М24	88	0,3
								105				92	0,6
	3000	2945	2895	2910		2892		120	20	30	М27	108	1,0
3000	3150	3105	3066	3070		3053		70	12	27	М24	92	0,3
								115				100	0,6
	3220	3160	3106	3120		3103		135	20	33	М30	96	1,0
3200	3350	3305	3256	3270		3253		80	12	27	М24	100	0,3
								130				108	0,6
	3420	3360	3306	3320	27	3303	23	145	20	33	М30	104	1,0
3400	3580	3520	3466	3480	22	3463	18	95	12	33	М20	88	0,3
3600	3780	3720	3666	3680		3663		105				92
3800	3980	3920	3866	3880		3863		115				96
4000	4180	4120	4066	4080	23	4063		125				104
Примечания: 1. При применении прокладки из фторопласта — 4 размер D3 равен D5 и размер а равен а+0,6. 2. Размеры, указанные в скобках, применять не рекомендуется.

 

Обозначение фланцев по гост 28759.2 90

Пример условного обозначения фланца исполнения 1 диаметром 1200 мм на условное давление 0,6 МПа при высоте втулки 150 мм из стали 20

Фланец 1-1200-0,6-150 Ст 20 ГОСТ 28759.2-90

то же, для фланца с прокладкой из фторопласта

Фланец 1-1200-0,6-150Ф Ст 20 ГОСТ 28759.2-90

При заказе фланца без втулки, высота втулки в обозначении не указывается.

 

Масса фланцев и втулки 

Цены на плоские приварные фланцы по ГОСТ 28759.2 90

Стоимость фланцев вы можете узнать заполнив форму ниже. Указать фланцы сосудов и аппаратов типы и параметры, которые Вам необходимы.

­Оставить заявку на расчёт цен и сроков поставки

Похожие изделия

Фланцевые и резьбовые соединения | March Pump

Словарное определение помпы заставляет его звучать как относительно простой инструмент. Например, Merriam-Webster утверждает, что насос — это «устройство, которое поднимает, передает, доставляет или сжимает жидкости или ослабляет газы, особенно за счет всасывания или давления, или и того, и другого». Но работа с промышленными насосами, где задействованные материалы могут быть экзотическими или опасными, приводит к многочисленным осложнениям, осложнениям, в которых технические знания становятся первостепенными.

Из какого материала должен быть изготовлен насос? Следует ли использовать двигатель определенного типа? Будут ли традиционные механические уплотнения создавать проблемы с конкретным типом материала, который будет перемещать насос? Компания March Pumps обладает более чем 60-летним опытом решения подобных вопросов, включая важность выбора между фланцами и резьбовыми соединениями.

Что такое фланцевое соединение?

На самом базовом уровне фланцевое соединение включает соединение двух частей материала вместе с помощью внутренней или внешней кромки.Между этой парой деталей устанавливается прокладка, чтобы предотвратить утечку. Затем установщики обычно используют болты для их плотного прилегания. (В некоторых случаях детали будут свариваться вместе, а не использоваться болты.) Фланцы бывают разных типов, от надвижных фланцев и фланцев с соединением внахлест до фланцев с приварной шейкой и фланцев, приваренных муфтой.

Хотя такое разнообразие фланцев поначалу может показаться запутанным, знайте, что они также предлагают широчайший спектр вариантов применения. Фланцевые соединения могут хорошо работать с трубами разных размеров, на открытых или суженных участках, при работах, требующих высокой целостности соединений, а также с едкими или опасными жидкостями или газами.Конечные пользователи также могут устанавливать фланцы из стандартных материалов (например, из нержавеющей стали, углеродистой стали) или из экзотических материалов, предназначенных для специальных работ.

Что такое резьбовое соединение?

Резьбовые соединения почти полностью противоположны фланцевым соединениям. Вместо того, чтобы собирать детали вместе с использованием нескольких деталей, резьбовые соединения имеют соответствующие канавки, одна на внешней стороне детали, а другая — на внутренней. Сборка проста, потому что секции просто скручиваются.

Эти соединения с пазами обладают рядом преимуществ и недостатков по сравнению с фланцами. Во-первых, они часто лучше переносят вибрацию насоса. Поскольку они не используют болты, их соединения никогда не потребуют повторной затяжки. Однако некоторые резьбовые соединения могут выдерживать высокое давление или высокую температуру. И еще в одном вопросе, где различаются эти два основных типа подключения: цена.

Разница в цене между фланцевыми и резьбовыми соединениями

В целом, резьбовые соединения обычно стоят значительно меньше, чем фланцевые соединения.В основном это связано с наличием множества деталей и конфигураций фланцев. Конечно, относительная дешевизна рифленых деталей уравновешивается их эксплуатационной негибкостью. Есть причина, по которой потоки обычно появляются только в различных служебных приложениях с низким давлением.

Как March Pump может помочь мне найти лучшее соединение?

Компания March Pumps, создатель центробежного насоса с магнитным приводом без уплотнения, работает в различных отраслях промышленности с 1954 года. Компании использовали наши насосы для перекачки химикатов, опреснения, перекачки биотоплива, производства батарей, охлаждения дуговой печи и многих других приложений.Мы стремимся модифицировать наши насосы, чтобы они соответствовали уникальной ситуации каждого клиента. Позвоните по телефону (847) 725-0580 или свяжитесь с нами сегодня, чтобы мы могли узнать больше о вашем приложении.

Фланцевые соединители, определенные | Производство. По этой причине такие устройства, как манометры или преобразователи, оснащенные санитарными диафрагмами, должны калиброваться при первом вводе в эксплуатацию и регулярно в течение всего срока службы.Достижение точной калибровки зависит от безопасности соединения; утечки могут привести к неточным результатам, лишним человеко-часам рабочего времени технических специалистов и, в конечном итоге, к технологическим, нормативным и производственным проблемам в дальнейшем.

Благодаря последним достижениям в технологии соединителей, инновационные фланцевые соединители обеспечивают быструю и надежную калибровку как в полевых условиях, так и в метрологических лабораториях. Предлагая простое соединение и надлежащее уплотнение, фланцевые соединители идеально подходят для сложных фармацевтических и биофармацевтических приложений.Включая такие преимущества, как более высокая скорость проекта и повышенная производительность, фланцевые соединители обеспечивают большую эффективность процесса и рентабельность в едином высокопроизводительном решении для калибровки.

Технология фланцевых соединителей

Обычные соединители представляют собой трудоемкий и трудоемкий процесс. При использовании громоздких поворотных конфигураций с тройным зажимом закрытие и фиксация разъемов для надежной фиксации может оказаться трудным и трудоемким процессом, особенно в тесных фармацевтических кабинетах.Эти методы могут привести к ненадежным соединениям, что приведет к нежелательным утечкам. Такие утечки могут затруднить калибровку и отнять много времени, потенциально вызывая неэффективную работу оборудования. Эти несоответствия могут повлиять на согласованность производства, качество продукции или соответствие различным отраслевым стандартам.

Чтобы избежать неисправных соединений и обеспечить надежное уплотнение на санитарных фланцах, некоторые прочные фланцевые соединители специально разработаны для обеспечения быстрого и герметичного уплотнения.Эти надежные соединения достигаются за счет ряда простых шагов. Сначала техник сдвигает хомут соединителя, вставляет диафрагму манометра или преобразователя в соединитель и выдвигает хомут в заблокированное положение. Наконец, техник поворачивает хомут, чтобы прикрепить соединитель к диафрагме, прижимая его к предоставленной прокладке и фиксируя устройство на месте. Соединители обеспечивают возможность компенсации различной толщины фланца и прокладки.

Идеально подходят для использования как в процессе работы, так и на стенде в калибровочной лаборатории, разъемы позволяют подключать и калибровать устройства в кратчайшие сроки.Прочные фланцевые соединители, выполненные из нержавеющей стали, обеспечивают постоянное надежное соединение даже в суровых или агрессивных средах, увеличивая срок службы соединителя и обеспечивая долгосрочное решение для калибровки.

Эти инновационные фланцевые соединители обеспечивают превосходное уплотнение при каждом соединении. Используя те же стандартные уплотнения (прокладки), которые в настоящее время используются в промышленности, доступны соединители самых распространенных размеров от ½ дюйма до 2 дюймов, предлагая удобное и универсальное решение для калибровки.Доступны комплекты фланцевых соединителей для выбора размеров и снижения потерь производительности, которые возникают, когда поставщик услуг калибровки не имеет соединителей необходимых размеров на стройплощадке.

В ситуациях, когда для завершения калибровки необходимо несколько соединений различных размеров, к сборке калибровочного шланга можно присоединить фланцевые соединители, чтобы обеспечить безопасную замену соединителя без герметика за секунды. Узел шланга исключает риск засорения инструмента изолентой, а небольшой диаметр шланга сводит к минимуму использование азота или, в случае ручных насосов, утомление оператора.

Для повышения эффективности применения фланцевые соединители могут быть установлены на коллекторную систему. Обеспечивая безопасные соединения в приложениях с различными стилями фитингов и конфигурациями размеров, коллекторные системы подключаются и калибруют до четырех отдельных устройств одновременно. Коллекторная система представляет собой систему высокого давления, однако номинальное давление отдельных установленных соединителей будет определять максимальное общее номинальное давление системы. Коллекторная система обеспечивает быстрое соединение с сантехническими устройствами без гаечного ключа, а также может использоваться в качестве приспособления для установки как штекерных, так и гнездовых разъемов NPT, обеспечивая точные и эффективные результаты калибровки за значительно меньшее время, чем альтернативные методы.Кроме того, одновременное подключение к нескольким фланцевым разъемам позволяет заменять датчики или датчики за секунды, обеспечивая быструю смену параметров, для повышения производительности с минимальными трудозатратами.

Преимущества и области применения

Эти фланцевые соединители, обеспечивающие быстрое соединение и возможность использования различных стилей и толщин фитингов, предлагают пользователям широкий спектр преимуществ. За счет исключения неэффективных традиционных процедур подключения разъемы обеспечивают согласованные результаты калибровки, обеспечивая надежность, необходимую для высокоточных отраслей промышленности, таких как фармацевтика.Благодаря инновационным возможностям соединения с воротником и блокировкой фланцевые соединители облегчают быструю замену инструментов, сохраняя при этом высокую степень точности, повышая производительность, эффективность процесса и обеспечивая качество продукции. Кроме того, выполняя большее количество калибровок за меньшее время, пользователи могут быстрее окупить инвестиции или увеличить прибыль от ввода в эксплуатацию новых систем.

Использование фланцевых соединителей с повторяемыми и надежными соединениями позволяет фармацевтическим и биофармацевтическим предприятиям значительно увеличить скорость проекта, что сокращает время между первоначальными инвестициями и получением прибыли.При первоначальном вводе в эксплуатацию фармацевтического или биофармацевтического предприятия обычно требуется, чтобы фармацевтическая компания откалибровала все приборы, чтобы обеспечить точность прибора до начала работы. Ввод в эксплуатацию нового фармацевтического продукта может быть многомиллионной операцией, в которую компания инвестирует с самого начала. Следовательно, используя решение, которое позволяет быстрее калибровать каждый прибор, компания может быстрее начать производство, что приведет к более раннему распространению продукции.Благодаря этому компания может начать получать прибыль и получать прибыль от своих первоначальных инвестиций.

Например, группа по установке КИП использовала передовые технологии соединителей во время установки и ввода в эксплуатацию большого нового фармацевтического предприятия. Они обнаружили, что герметичное соединение с датчиками и преобразователями произошло с первой попытки и намного быстрее, чем при использовании традиционных методов. Это обеспечило соблюдение сроков ввода в эксплуатацию.Кроме того, герметичное соединение, затягиваемое пальцами, гарантирует, что никакие инструменты не будут повреждены из-за чрезмерного затягивания соединения для предотвращения утечек, как это произошло с традиционными решениями.

Поскольку крайне важно, чтобы фармацевтические инструменты оставались точными, они требуют регулярной калибровки, что может часто приводить к снижению производительности. Простои производственных процессов на фармацевтических и биофармацевтических заводах обходятся чрезвычайно дорого. Следовательно, использование соединительного решения с совместимостью с коллекторной системой может позволить выполнять калибровку с беспрецедентной скоростью.Предоставляя точные результаты для нескольких инструментов одновременно, оборудование может ограничить время простоя процесса и снизить затраты, связанные с потерей производительности.

Кроме того, фармацевтические комплекты и биофармацевтические препараты имеют очень высокую стоимость квадратного фута. Чтобы контролировать затраты на установку, отводы на реакторах и сосудах часто сводят вместе, чтобы минимизировать занимаемую ими площадь или размер сосуда. Компактная конструкция и экономящая пространство конструкция фланцевых соединителей по сравнению с решениями с поворотным тройным зажимом позволяют выполнять соединения непосредственно на близко расположенном промышленном оборудовании.Повышенная плотность, создаваемая уплотненным промежутком, обеспечивает экономию средств для производителей фармацевтической продукции.

Взгляд в будущее

По мере того, как современные соединители продолжают заменять традиционные альтернативы, в промышленности будет повышаться эффективность при выполнении процедур калибровки; обеспечение точности прибора и улучшение общего контроля процесса. Внедрение инновационных решений для фланцевых соединителей для различных промышленных применений обеспечивает повышенную эффективность при одновременном снижении затрат и трудозатрат, связанных с традиционными калибровочными соединителями.Скорость и точность, обеспечиваемые фланцевыми соединителями, обеспечивают идеальное решение для фармацевтических приложений, что может привести к увеличению прибыли и более надежным результатам.

Фланцевые болтовые соединения и соединения | Сопроводительное руководство к Кодексу ASME по котлам и сосудам высокого давления, том 2, второе издание: Критерии и комментарии по отдельным аспектам кодов для котлов, сосудов высокого давления и трубопроводов | Электронные книги Gateway

В главе 40 Уильям Дж. Ковес рассматривает конструкцию фланцевых болтовых соединений и соединений, что, возможно, является одним из важнейших аспектов безопасности в энергетической и нефтехимической промышленности, поскольку целые трубопроводные системы и компоненты в конечном итоге удерживаются вместе соединениями и сварными соединениями.В этой главе рассматриваются фланцевые соединения, которые являются важными и сложными компонентами почти всех систем, находящихся под давлением. Многие факторы определяют успешную конструкцию и работу фланцевого соединения в эксплуатации. Уильям отмечает, что фланцевое соединение на болтах включает взаимодействие между болтовым соединением, фланцем и прокладкой с учетом важных нелинейных переменных, таких как трение и свойства прокладки. Правила проектирования Кодекса обеспечивают метод определения размеров фланца и болтов, чтобы они были конструктивно адекватными для заданных проектных условий; однако эти правила не касаются сборки или специальных требований, а также не гарантируют герметичность соединения для всех переходных условий эксплуатации.Цель главы 40 — предоставить предпосылки и основу для правил проектирования фланцевых болтовых соединений, содержащихся в Кодексах ASME, в дополнение к обсуждению того, как эти правила применяются. Учитывая взаимодействие этой темы с несколькими разделами кода ASME, трубопроводом и связанными с ним кодами, Уильям, имеющий многолетний опыт работы в комитетах кода ASME, переводит свой профессиональный опыт и опыт работы с кодом при написании этой главы, предоставляя перекрестные ссылки на различные коды. и стандарты.Он обсуждает нормы, касающиеся конструкции фланцевых соединений, включая требования к конструкции и применимость, а также обсуждает стандарты фланцев, а также конструкцию фланцев для сосудов под давлением и трубопроводов. Он подробно обсуждает методы расчета напряжений фланца, включая методологию расчета ASME; историческая справка и техническая база; сфера применения и философия дизайна; и типы фланцев. Он комментирует конструкции фланцев, не рассматриваемые в ASME: конструкция для внешних нагрузок, конструкция на основе герметичности и сборка фланцевых соединений, включая приложение S ASME, вопросы болтов и прокладок.

Важность герметизации фланцевого соединения при высоких температурах

Важность герметизации фланцевого соединения при высоких температурах

Для емкостей и труб существует множество разъемных форм уплотняющих соединений, таких как резьбовые соединения, раструбные соединения и фланцевые соединения. Среди них фланцевое соединение является наиболее распространенным в отрасли благодаря своей простой конструкции, легкости сборки и разборки.Фланцевое соединение в основном состоит из фланцев, болтов и прокладок. Фланцевые кольца двух частей устройств или трубопроводов соединяются за счет усилия предварительной затяжки болта. В то же время прокладка прижималась для достижения эффекта уплотнения на соединительной части. Фланцевое соединение — это общий термин для системы уплотнения фланца с болтовой прокладкой, которая отличается простотой разборки и сборки, высокой прочностью и хорошими уплотняющими характеристиками.

В перерабатывающей промышленности фланцевое соединение как важная форма соединения широко используется в оборудовании и трубопроводах.В качестве соединительно-уплотнительной конструкции требуется надежное уплотнение и достаточная прочность. Под воздействием нагрузки в виде силы предварительного затягивания болта, среднего давления, температуры в рабочих условиях, дополнительного изгибающего момента и дополнительной осевой силы, создаваемой системой трубопроводов, в соединительной части может возникнуть утечка, вызывающая повреждение уплотнения. Это может привести к потере энергии, вызвать серьезное загрязнение окружающей среды, нанести вред здоровью или даже привести к катастрофическим авариям, таким как взрывы.Например, утечка хлора на Объединенном заводе инсектицидов в Бхопале, Индия, в 1984 году была самой серьезной промышленной аварией в истории. Это оказало большое влияние. Это привело к трагедии, повлекшей за собой 25 000 прямых смертей, 550 000 косвенных смертей и более 200 000 человек, которые остались инвалидами.
Для устройств перерабатывающей промышленности, таких как устройства нефтепереработки, химической промышленности и атомной энергетики, существует множество устройств или фланцев трубопроводов, которые длительное время работают при высоких температурах.Упругость прокладки при сжатии снизится из-за релаксации ползучести и ускоренного старения прокладки при высоких температурах. Кроме того, колебания температуры и давления в рабочих условиях приводят к постепенному снижению удельного давления уплотнения на прокладку, и, наконец, это может вызвать нарушение герметичности системы фланцевых соединений. Высокая температура также вызовет деформацию ползучести болтов и фланцев, что приведет к потере усилия предварительной затяжки болта, деформации и прогибу фланцев, повреждению уплотнения и утечке.Согласно документам, утечки из фланцевых соединений дымовых газов нефтеперерабатывающего оборудования, пожары из-за негерметичности фланцев в высокотемпературном и высоконапорном гидрогенизационном оборудовании на нефтехимических предприятиях, а также утечки из фланцевых соединений перегретого пара электростанций. . Эти фланцы работают при высоких температурах, а некоторые работают при температуре более 500 ℃. Нарушение герметичности фланцевого соединения не только напрямую влияет на работу устройства при высоких нагрузках, но также приводит к значительным экономическим потерям из-за закрытия и технического обслуживания.

Перед лицом тяжелых условий работы, таких как высокая температура, высокое давление, колебания давления и температуры, срочные требования к разработке новых уплотнительных материалов, оптимизации фланцевых соединений, прочности и герметичности фланцев и трубопроводов также становятся все выше и выше. . В результате страны, промышленные организации и предприятия придают большое значение исследованиям фланцевых соединений и уплотнительных прокладок в мире. Следовательно, понимание рабочего механизма болтового фланцевого соединения, оптимизация соответствующих стандартов и правил и проектирование болтовых фланцевых соединений могут не только соответствовать требованиям прочности, но и иметь хорошие уплотняющие характеристики, что в настоящее время становится непреложным вопросом.Несмотря на то, что изготовление большинства фланцев стандартизовано, по-прежнему существует много проблем при анализе разработанных фланцевых соединений. Исследователи во многих странах продолжают исследования, и основная трудность в исследованиях заключается в нелинейности материала и напряжении прокладок, то есть в эффекте временной задержки деформации. Прочность и герметичность болтовых фланцевых соединений неотделимы друг от друга, и их нельзя анализировать и изучать по отдельности. Их прочность и герметичность необходимо анализировать в целом через соединительную часть.

Влияние температуры на уплотнение фланцевых соединений не упоминается в текущих проектных спецификациях, особенно исследования фланцевых соединений при высоких температурах проводятся довольно редко. Поэтому очень важно проанализировать герметичность фланцевых соединений при высоких температурах. Исследование герметичности системы фланцевых соединений при высоких температурах — это проблема, связанная с тепловым и твердотельным соединением. Влияние температуры на изменение характеристик каждого фланцевого соединения и согласование деформации очень сложно.В настоящее время методами численного моделирования исследуется влияние температуры на герметичность фланцевых соединений.

Как я могу соединить другие материалы с трубами из высокопрочного чугуна? | McWane Ductile

Опять же, муфта или переходник должны быть подходящего размера и диапазона для трубы прямого ввода. Эти устройства могут иметь ограниченную и неограниченную конфигурацию.

У каждого производителя есть свои собственные инструкции по сборке и затяжке соединения для их муфты в зависимости от типа используемой трубы.Обязательно следуйте рекомендациям производителя в отношении продукта и используемой трубы.

Вставка трубы DI в раструб из ПВХ (размер DI PVC) или вставка трубы из ПВХ DI OD в раструб DI должна технически работать, когда другие средства недоступны.

Соображения для этого применения: отметки глубины на вставляемой трубе должны быть скорректированы с учетом глубины раструба, в который вставляется «другая» труба.

Если после установки возникнет проблема с соединением, производители двух труб не смогут оказать помощь в соединении их материала с другим материалом.

И, наконец, когда требуется ограничение, метод ограничения одним производителем может не применяться к материалам другого производителя. Например, ограничительная прокладка DI может не работать с трубой из ПВХ, которая предназначена для работы с трубой DI.

При подсоединении трубы прямого ввода к существующей стальной трубе, бетонной напорной трубе, системе переменного тока или другой трубе может потребоваться обнажить существующую трубу, чтобы определить тип, размер, наружный диаметр и, если возможно, производителя существующей трубы. Для многих типов труб потребуются изготовленные на заказ муфты для соединения с DI (или любой другой) трубой.

В некоторых случаях изготовителю трубы может потребоваться изготовить этот переходник. Есть много производителей муфт, которые могут изготавливать муфты именно из того материала, который вы подключаете, после того, как вы определите тип, размер и внешний диаметр, который вы подключаете.

Я перечислил несколько компаний, которые производят стандартные и специальные муфты на заказ, которые подходят для любого вашего применения. Ваш местный торговый представитель McWane или дистрибьютор McWane сможет помочь вам найти лучший вариант подключения DI к трубам из других материалов.При установке любой трубы следует руководствоваться рекомендациями производителя труб И изготовителя муфт / фитингов.

Какие крепежные детали следует использовать для фланцевого соединения с болтовым соединением?

Цель этой статьи — показать важность выбора соответствующего стандарта и спецификации крепежа.

Фланцевое соединение с болтовым соединением в сборе представляет собой сложное механическое устройство, которое требует правильного выбора компонентов и использования правильных процедур установки для обеспечения без утечек в конкретном приложении.Взаимодействие этих компонентов и процедур необходимо контролировать, чтобы обеспечить надежную работу в сборке фланцевого соединения с болтовым соединением. Необходимо учитывать многие факторы, такие как технические характеристики прокладки, соответствующий крутящий момент, последовательность затяжки, качество поверхности фланцев и крепежные детали.

Крепежные детали

Несмотря на то, что все они важны и должны учитываться для успешной установки, полевые наблюдения показывают, что крепежные детали являются одним из компонентов, которым в этом процессе уделяется наибольшее внимание.Как следствие, крепежные детали — частая причина негерметичности стыков. Хотя основные компоненты крепежа включают в себя болты или шпильки и гайки, шайбы также являются важной частью системы.

Крепежные детали — ключевой компонент фланцевого соединения. Они работают как пружина, контролируя как внутренние, так и внешние силы, сохраняя при этом необходимое уплотняющее напряжение на прокладке. Поэтому любая проблема, связанная с крепежом, может привести к серьезным последствиям.Во избежание выхода из строя крепежная деталь должна соответствовать следующим требованиям:

• Спецификация материалов
• Правильный тип резьбы и отделка
• Хорошее физическое состояние
• Правильная смазка поверхности

Цель данной статьи — показать важность выбора соответствующего стандарта и спецификации крепежа.

Свойства материала

Стандарт крепежа должен определять ряд свойств, необходимых для удовлетворения требований приложения.Наиболее важными свойствами крепежа являются:

• Предел текучести
• Химический состав
• Твердость

Чтобы застежка работала как пружина, предел текучести застежки должен быть сбалансирован с соединением. Крепежные детали, которые прилагают нагрузки выше, чем необходимо, вредны для системы, как и те, которые прилагают недостаточную нагрузку. Предел текучести крепежа следует указывать таким образом, чтобы целевой крутящий момент находился в диапазоне от 40 до 70 процентов от его предела. Кроме того, это значение крутящего момента должно быть достаточным, чтобы гарантировать правильное напряжение посадки прокладки, и быть ниже прочности фланца и предела прокладки.

Температурный диапазон

Существует корреляция между металлургическими и химическими свойствами материала крепежа и его температурным диапазоном. Выбор материала крепежа должен основываться на необходимом пределе текучести, а также расчетной температуре и материале фланца. Крайне важно, чтобы крепеж и фланцы были изготовлены из материалов с одинаковым тепловым расширением для надлежащей работы крепежа.

Твердость

Это важный показатель того, соблюдались ли необходимые металлургические процессы при производстве крепежной детали.Твердость является важной проверкой свойств, поскольку одного определения химического состава материала крепежа недостаточно для обеспечения соответствия требованиям к свойствам болта, таким как предел текучести.

Отраслевые стандарты

Выбор подходящего стандарта на материалы зависит от отрасли и требований области применения. Доступны многие стандарты крепежа. Для сосудов высокого давления и промышленных трубопроводов международные стандарты ASTM являются основными отраслевыми стандартами.Среди них наиболее представительными являются:

• ASTM A193 / A193M — Спецификация для болтовых соединений из легированной и нержавеющей стали для работы при высоких температурах или высоких давлениях
• ASTM A320 / A320M — Спецификация для болтовых соединений из легированной и нержавеющей стали для работы при низких температурах

Гайки

Для каждой спецификации крепежа есть соответствующая спецификация гайки. Поскольку обе части взаимодействуют, важно также обратиться к стандарту на гайки.Стандарт ASTM для гаек, относящихся к вышеперечисленным болтам и шпилькам:

• ASTM A194 / A194M — Спецификация гаек из углеродистой и легированной стали для болтов, предназначенных для работы при высоких температурах или высоких давлениях, или обоих

Хотя этот стандарт предназначен для работы при высоких температурах, он также применяется для работы при низких температурах. Этот стандарт также может использоваться со стандартом болтов ASTM A320 / A320M.

Готовые шестигранные гайки являются наиболее распространенным типом.Тяжелые шестигранные гайки используются в условиях высоких температур и высокого давления. Это наиболее распространенный тип гаек для фланцевых соединений. Тяжелые шестигранные гайки немного больше и толще готовых шестигранных гаек.

Шайбы

Рекомендуется добавление стальных шайб к системе крепления для улучшения преобразования крутящего момента в предварительную нагрузку болта. Шайбы обеспечивают гладкую поверхность подшипника, уменьшая трение между гайкой и фланцем.Этот эффект наиболее заметен при сквозной закалке шайб. Недавно опубликованное руководство ASME PCC-1-2010 для фланцевого соединения с болтовым соединением , ограничивающего давление, включает руководство по использованию шайб и спецификацию покупки в Приложении M.

В таблице 1 показаны обозначения марок болтов и гаек, указанные в спецификациях ASTM, которые часто используются в фланцевых сборках с болтовым соединением.

Таблица 1. Спецификации ASTM для специальных марок крепежа и гаек

Примечания:

Предел текучести зависит от номинального диаметра крепежа.

Застежка A 193 B8 кл. 1 и A 193 B8M кл. 1 имеют более низкий предел текучести, чем кл. 2 указаны в таблице. Эта разница часто не осознается и является причиной сбоев.

Выбор подходящего болта или шпильки и гайки является важным шагом на пути к надежной сборке фланцевого соединения. Большинство промышленных фланцевых соединений спроектировано в соответствии с кодами ASME, в которых указаны болты и гайки в соответствии со стандартами ASTM.Эта ассоциация приводит к более безопасным фланцевым соединениям. Перед сборкой соединения всегда важно убедиться, что используются крепежные детали правильной спецификации. Чтобы убедиться в правильности установки болтов и гаек, проверьте их маркировку марки, как показано на рисунках 1 и 2. Все болты и гайки должны иметь маркировку марки на одной стороне.

Выбор правильной системы креплений — это лишь первый шаг. Также необходимо использовать соответствующий инструмент для приложения указанного крутящего момента.Если этого не сделать, все усилия и осторожность с болтами и гайками будут потеряны. Для затяжки фланцев необходимо использовать как минимум откалиброванные динамометрические ключи.

В следующем месяце: Каков энергетический след систем уплотнения?

Мы приглашаем вас задать вопросы по вопросам герметизации и дадим наилучшие ответы на основе публикаций FSA. Пожалуйста, направляйте свои вопросы по адресу [email protected].

Курт Дж.Компания Lesker | Технические примечания к фланцевым компонентам и фитингам

Фитинги

Вакуумные фитинги — это, по сути, устройства с фланцами удобной формы, которые можно собирать в полные вакуумные оболочки.

Хотя номинально идентичные фитинги от разных производителей будут похожи, возможны небольшие различия в длине. По возможности, вакуумные системы должны быть сконструированы так, чтобы они были нечувствительны к небольшим изменениям длины.

Обычные строительные материалы для фурнитуры — нержавеющая сталь 304 и алюминий; однако фитинги могут быть выполнены из нержавеющей стали 316.

Диапазон давления и температуры любого фитинга зависит от материала конструкции и типа фланца. Например, фитинг из нержавеющей стали 304L с фланцами CF и медными прокладками совместим с <1 x 10-13 торр (<1,3 x 10-13 мбар) и 450 ° C. Алюминиевый фитинг с фторуглеродными прокладками совместим с ~ 10-8 торр или мбар и ~ 180 ° C.

Многие типы фитингов (полные ниппели, колена, 4-сторонние крестовины и т. Д.) Имеют одну или несколько идентифицируемых «осей» (линию, перпендикулярную поверхности фланца через центральную линию трубы).

Фланцы, использующие болты (CF и ASA), могут иметь проблемы соосности отверстий под болты из-за сопрягаемых фитингов или компонентов. Чтобы этого избежать, по одному фланцу на каждой оси делают поворотным. Полный ниппель (1 ось) имеет один поворотный фланец, колено (2 оси) имеет два поворотных фланца, а четырехходовая крестовина (2 оси) имеет два поворотных фланца, по одному на каждой оси.

Наименования фитингов

Полуниппель

• Длина трубки с фланцем на одном конце (Рис.1) Полнониппельный
• Длина трубы с фланцами, приваренными к обоим концам (Рисунок 2)

Колено

• По сути, ниппели «изогнуты» на 45 ° или 90 ° (при изгибе 180 ° фитинг называется возвратным)
• Это либо радиус (Рисунок 3), , либо угол наклона (Рисунок 4)

Принято считать, что газовая проводимость лучевого изгиба выше, чем углового изгиба того же I.D. Хотя это верно в режимах непрерывного и переходного потока, в молекулярном потоке они имеют идентичную проводимость.

Рисунок 5: Тройник с фланцем CF

Тройники

• Форма, соответствующая названию (Рисунок 5)
• В стандартном тройнике все три фланца имеют одинаковые размеры
• В тройнике редуктора два фланца на «участке» идентичны, в то время как трубка (и фланец) на «ответвлении» имеет меньшее отверстие

Рисунок 6: Крестовина с 6-ходовым фланцем CF

Крестики и кубики

• Доступен в стандартных формах как 4-, 5- и 6-ходовой (Рисунок 6) .Другие формы могут быть изготовлены по индивидуальному заказу с включением более 6 входных отверстий или фланцев разных размеров на разных плечах крестовины.
• Куб начинается как цельный металлический блок, из которого выточен крест.
• Кубики особенно полезны, когда важно небольшое расстояние между лицевой стороной фланца и центральной точкой крестовины.

Переходники фланцы и газовая арматура

Переходы между одним размером фланца и другим размером в пределах одного и того же типа фланца называются переходниками, а не переходниками.

Адаптеры для перехода между:

• Один тип фланца и другой (например, от ISO до ASA для монтажа компонента с фланцем ASA, Рисунок 7 )
• Один тип фланца для безфланцевого вакуумного уплотнения (например, KF для быстрого соединения для установки трубчатого ионного манометра, Рисунок 8 )
• Один тип фланца к фитингу газовой трубки малого диаметра для впуска газа (например, от CF к Cajon для подключения линии подачи газа к камере для распыления технологического газа, Рисунок 9 )
• Один тип фланца с резьбой NPT (например,g.