Виды фланцевых соединений трубопроводов: Что такое фланцевые соединения - их особенности и сфера применения

Содержание

Виды фланцевых соединений — opechkah.ru

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

Какие бывают фланцы – виды и применение

Соединения на базе фланцев используются при прокладке трубопроводов. С их помощью подключаются автоматические клапаны, фильтры, насосные установки.

В рамках сегодняшней статьи мы расскажем, какие бывают серии фланцев, поговорим о видах фланцев по использованию, рассмотрим материалы для изготовления изделий.

ГОСТ Р 54432—2011 — виды, конструкция и размеры фланцев

Достоинства фланцев

Фланцевые соединения обладают множеством преимуществ:

Простота сборки. Фланцы скрепляются болтами. Их протяжка осуществляется вручную.
Высокая герметичность. Детали плотно прилегают друг к другу. Фланцевый узел сохраняет эксплуатационные качества на протяжении всего срока службы.
Практичность. Изделия не требуют ухода. Достаточно регулярного визуального осмотра.

Продукция используется при прокладке новых и ремонте существующих трубопроводов.

Исполнение фланцев

Фланец является плоской деталью, используемой для соединения соосных участков магистрали. Типы фланцев и их назначение могут различаться. Существуют решения для производственных, коммунальных и хозяйственных объектов.

Отличительные особенности фланцев:

круглая, реже квадратная форма;
наличие отверстий для крепежных элементов;

крупное центральное отверстие, соответствующее диаметру трубопровода;
наличие технологических выступов или канавок.

В каких местах устанавливаются фланцы? Они используются в лотках, нишах, котельных, на открытом воздухе.

Назначение фланцев

Соединительные элементы фланцевого типа востребованы при:

прокладке трубопроводов горячего и холодного водоснабжения;
сборке отопительных систем;
прокладке газовых магистралей;
сборке промышленных линий.

Фланцы задействуются при подключении подающего оборудования. Они устанавливаются со стороны насоса и трубопровода. Такое решение упрощает ремонт и замену установки.

Назначение изделий прописывается в их паспорте или нормативной документации. Паспорт содержит сведения о классе фланца, его рабочих размерах и серийном номере.

Виды фланцев

Существует несколько видов фланцев стальных.

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

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

Стали, используемые при производстве изделий

При выпуске фланцевых элементов используется.

Сталь 20. Материал для продукции широкого назначения. Сырье отличается доступной стоимостью и простотой обработки.
Сталь 09Г2С. Данный тип металла оптимален для сварки. Он устойчив к коррозии, обладает высокой механической прочностью.
12Х18Н10Т. Продукция с повышенным содержанием никеля и хрома. Сталь невосприимчива к температурным перепадам, применяется на ответственных и опасных объектах.
15Х5М. Жаропрочная сталь с малым содержанием легирующих элементов. Достоинства сырья — значительный эксплуатационный ресурс и стойкость к окислению.

Представленные марки являются традиционными. При изготовлении нетиповых изделий может использоваться иная сталь.

Как подобрать фланцы?

Вопрос, как подобрать фланцы, актуален для новичков и опытных мастеров. Получить верный ответ можно двумя способами.

Использовать рекомендации проектной документации. Проект содержит сведения о том, как подобрать фланец под трубу по диаметру. В нем присутствует таблица размеров, результаты контрольных расчетов.
Использовать имеющиеся данные. При отсутствии документации изучаются параметры трубопровода. Особого внимания заслуживает:

внешний и внутренний диаметры магистрали;
рабочее давление;
температура транспортируемой среды;
место расположения стыка.

Грамотный подбор продукции — гарантия надежных соединений.

Приобретение фланцев для труб

Купить качественные и недорогие фланцы поможет компания «ЭкоМонтаж». Организация реализует изделия от ведущих отечественных производителей. В ассортименте решения, адаптированные к различным задачам.

Узнать, какой фланец лучше установить, можно у менеджеров предприятия. Они расскажут об особенностях продуктов, порекомендуют варианты, соответствующие требованиям клиента. Товар отгружается со склада организации, отправляется в любую точку РФ.

Заказать консультацию

Ваше имя*

Ваш телефон*

Типы фланцев и фланцевых соединений

2018-10-17

Новости отрасли
Новости

Почему важно знать типы фланцев и фланцевые соединения? Понимание типов фланцев и соединений важно для проектирования, установки и обслуживания трубопроводных систем. Вот некоторые из причин:

Точность установки: Правильный выбор и установка подходящего типа фланца и фланцевого соединения обеспечивает точность и надежность установки вашей системы трубопроводов.
Предотвращение утечек: Фланцевые соединения состоят из прокладок и болтовых соединений. Выбор правильного типа фланца и прокладки может предотвратить утечки в системе трубопроводов.
Простота обслуживания: понимание различных типов фланцев может облегчить обслуживающему персоналу ремонт или замену компонентов, когда это необходимо для трубопроводной системы.

Повышенная эффективность: выбор правильного типа фланца и фланцевого соединения может повысить эффективность трубопроводной системы и обеспечить ее надежность в долгосрочной перспективе.
Соблюдайте стандарты безопасности: при выборе и установке фланцевых соединений необходимо соблюдать соответствующие правила и правила, чтобы обеспечить соответствие системы трубопроводов отраслевым стандартам и нормативным требованиям для повышения безопасности.

Что такое фланцы?

Что такое фланцевое соединение?

Типы фланцев

Свободный фланец

Плоское приварное кольцо со свободным фланцем

Резьбовые фланцы

Приварной фланец враструб

Накидные фланцы

Фланцы с приварной шейкой

Пластинчатый плоский приварной фланец

В чем разница между приварным фланцем и плоским приварным фланцем?

Каковы основные принципы выбора фланца?

Конструкция фланцевого соединения

Каковы причины течи фланца?

Фланцы, также переводится как ободки, означающие симметричные дискообразные конструкции, используемые для соединения труб, контейнеров или механических частей с неподвижным валом, обычно с болтами и резьбовыми конструкциями для фиксации. Фланцы представляют собой детали в форме диска, которые наиболее распространены в сантехнике, и фланцы используются парами.
В сантехнике фланцы в основном используются для соединения труб. На трубопроводах, которые необходимо соединить, устанавливаются разнообразные фланцы, причем на трубопроводах низкого давления могут использоваться проволочные фланцы, а приварные фланцы применяются при давлениях свыше 4 кг.

Между двумя фланцами добавляется точка уплотнения, которая затем крепится болтами. Различные напорные фланцы имеют разную толщину и используют разные болты. Насосы и клапаны при подключении к трубопроводу, являющемуся частью этого оборудования, также имеют соответствующую форму фланца, также известную как фланцевое соединение.
Соединительные детали, которые скреплены болтами одновременно в обеих плоскостях, обычно называются «фланцами». Например, соединение вентиляционных каналов может называться «фланцевыми частями».
Однако это соединение является лишь частью оборудования, например, соединение между фланцем и водяным насосом, поэтому насос не следует называть «фланцевыми частями». Меньшие, такие как клапаны и т. д., можно назвать «деталями фланцев».

Что такое фланцевое соединение?

Фланцевое соединение предназначено для фиксации двух труб, фитингов или оборудования на фланце и между двумя фланцами с помощью фланцевых матов, скрепленных болтами для завершения соединения. Некоторые фитинги и оборудование имеют собственные фланцы и также являются фланцевыми.
Фланцевое резьбовое соединение (проводное соединение) фланцевое и приварное. Фланцы низкого давления малого диаметра с проволочным соединением, высокого давления и большого диаметра низкого давления представляют собой сварные фланцы. Толщина фланцев разного давления и диаметр и количество соединительных болтов разные.
В зависимости от уровня давления фланцевые прокладки также доступны из различных материалов: от асбестовых прокладок низкого давления, асбестовых прокладок высокого давления до металлических прокладок.
Фланцевое соединение простое в использовании и может выдерживать большие давления. Фланцевые соединения
широко используются в промышленных трубопроводах.

В домашних условиях диаметр трубы небольшой и низкого давления, а фланцевое соединение не видно. Если вы находитесь в котельной или на производстве, везде есть фланцевые трубы и оборудование. Фланцевое соединение предназначено для фиксации двух труб, фитингов или оборудования на фланце и между двумя фланцами с помощью фланцевых матов, скрепленных болтами для завершения соединения. Некоторые фитинги и оборудование имеют собственные фланцы и также являются фланцевыми.
Обратите внимание на то, чтобы все болты были затянуты при соединении, особенно когда болты затянуты.
Соединение фланцевое представляет собой разъемную деталь, состоящую из пары фланцев, прокладок и болтов, гаек, шайб и других деталей. Основными параметрами стандартного фланца являются номинальный диаметр, номинальное давление и тип уплотнительной поверхности.

Стандарты реализации фланцев: серия GB (национальный стандарт), серия JB (механический отдел), серия HG (министерство химического машиностроения), ASME B16. 5 (американский стандарт), BS4504 (британский стандарт), DIN (немецкий стандарт), JIS ( японский стандарт).
Международная стандартная система фланцев труб Flange: в международном стандарте фланцев труб есть две основные системы, а именно европейская система фланцев труб, представленная немецким DIN (включая бывший Советский Союз), и Америка, представленная американским фланцем трубы ANSI. Фланцевая система труб.

Кроме того, существуют японские трубные фланцы JIS, но они, как правило, используются только для общественных работ на нефтехимических заводах и не имеют большого значения на международном уровне.
Классификация фланцев: плоские приварные фланцы, фланцы с шейкой, фланцы для стыковой сварки, фланцы с кольцевым соединением, фланцы с раструбом и заглушки.

(1) Фланцы сосудов под давлением делятся на общие фланцы и обратные фланцы в соответствии с общей конструкцией.

(2) В соответствии с расположением прокладки она делится на две категории: узкий фланец и широкий фланец.

а) Узкий фланец — это фланец, поверхность контакта с прокладкой которого расположена в пределах окружности отверстия под болт фланца. Это наиболее широко используемый фланец.
b) Широкий фланец относится к фланцу, на котором контактная поверхность прокладки распределена как по внутренней, так и по внешней сторонам центральной окружности фланцевого болта. Обычно используется только для приложений с низким давлением.

(3) В зависимости от целостности каждой части фланца он делится на три типа: свободный фланец, цельный фланец и произвольный фланец. Его характеристики:
a) Свободный фланец: Относится к фланцу, который фланец не может эффективно соединить с контейнером или соединением. При расчете считается, что цилиндр не воспринимает крутящий момент фланца вместе с фланцевым кольцом, а крутящий момент фланца полностью воспринимается самим фланцевым кольцом.

б) Цельный фланец: фланец, горловина и цилиндр могут быть эффективно соединены в единый фланец. Три части разделяют роль крутящего момента фланца.

Встроенный фланец представляет собой фланцевое соединение. Это также тип фланца стальной трубы, приваренного к горловине. Материалы: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь и т. д. Среди различных национальных стандартов IF используется для обозначения общего фланца. Он в основном используется в трубах с более высоким давлением. Производственный процесс, как правило, литой. Во фланцевом типе «IF» используется для обозначения типа встроенного фланца. Как правило, поверхность фланца представляет собой плоскую поверхность (FF). Если он используется в легковоспламеняющихся, взрывоопасных, высокоопасных и чрезвычайно опасных условиях, его можно использовать для герметизации вставной и внутренней резьбы (MFM) и шпунтового соединения (TG), за исключением поверхности RF. Форма лица.
c) Произвольный фланец: Относится к фланцу с общей степенью между ними. Хотя цилиндр и фланцевое кольцо не образуют единой конструкции, они могут выступать в качестве конструктивного элемента, совместно выдерживающего фланцевый момент. Такими фланцами являются плоские приварные фланцы.

(4) В соответствии с соединением между фланцем и цилиндром, он делится на петлевой фланец, резьбовой фланец, фланец для сварки враструб, плоский фланец для сварки и фланец для стыковой сварки.

Свободный фланец

Свободный фланец приварного кольца представляет собой подвижный фланец. Обычно он сочетается с водопроводной и дренажной арматурой. Когда завод покидает завод, на каждом конце компенсатора есть фланец, который напрямую связан с трубопроводом и оборудованием в проекте.
Эффект:
Целью использования стыкового фланца для ослабления фланца, как правило, является экономия материала. Структура разделена на две части. Один конец трубы соединяется с трубой, а другой выполнен в виде кольца для стыковой сварки. Фланцы изготовлены из низкосортных материалов, а трубы для экономии материала изготовлены из того же материала, что и трубы.
Преимущество:
экономия средств. Когда материал трубы особенный и дорогой, фланец из того же материала стоит дорого.
Неудобно сваривать или неудобно обрабатывать или требует высокой прочности. Например, пластиковые трубы, стеклянные стальные трубы и тому подобное.
Простота конструкции. Если при соединении отверстие для болта во фланце соединено, найти или предотвратить изменение отверстия для болта во фланце оборудования в будущем будет непросто.
Недостатки:
Понять низкое давление.
Низкая прочность приварного кольца (особенно при толщине менее 3 мм)

Плоское приварное кольцо со свободным фланцем

Свободный фланец с плоским приварным кольцом представляет собой подвижный фланец. Подключайтесь напрямую к трубам и оборудованию в проекте.
Целью использования плоского приварного кольца для ослабления фланца, как правило, является сохранение данных. Конструкция разделена на две части, одна часть трубы соединена с трубой, один конец сделан во фланец, а фланцевая часть размещена на фланце.
Фланцы используют низкоуровневые данные, а трубы используются так же, как и трубы для сохранения данных.
Преимущество:
Удобен для сварки или удобен для обработки или высокой прочности, таких как пластиковые трубки, стеклянные трубки и тому подобное.
Удобен для строительства. Например, когда отверстие под болт во фланце подключено, удобно исправить или предотвратить изменение отверстия под болт во фланце оборудования в будущем.
Когда цена высока, стоимость сохраняется. Когда материал трубы особенный, фланец из того же материала стоит дорого.
Недостатки:
Выдерживает низкое давление.
Низкая прочность приварного кольца (особенно при толщине менее 3 мм)

Резьбовые фланцы

Резьбовые фланцы изготавливаются путем обработки внутреннего отверстия фланца в трубную резьбу и соединения его с резьбовой трубой. Это неприварной фланец.
Преимущество:
По сравнению с плоским приварным фланцем или фланцем для стыковой сварки, резьбовой фланец отличается удобством установки и обслуживания и может использоваться на некоторых трубопроводах, где сварка на объекте запрещена. Фланцы из легированной стали обладают достаточной прочностью, но их нелегко сваривать или качество сварки не очень хорошее, вы также можете выбрать фланец с резьбой.
Недостатки:
Не рекомендуется использовать резьбовой фланец во избежание протечек при резком изменении температуры трубы или температуре выше 260 °С и ниже -45 °С.
Когда можно использовать резьбовое соединение?
Когда расчетное давление меньше или равно 1,6 МПа, а расчетная температура не превышает 200 °C, резьбовое соединение может быть принято в «Стальной сварной трубе для транспортировки жидкости под низким давлением» GB/T 3091.

Фланец для приварки враструб

Фланец для приварки враструб представляет собой фланец, который с одного конца крепится болтами к другому концу стальной трубы.
Форма уплотнительной поверхности:
Поверхность выступа (RF), вогнутая и выпуклая поверхность (MFM), поверхность канавки (TG), поверхность кольцевого соединения (RJ)
Область применения:
Сосуды под давлением для котлов, нефтяная, химическая, судостроительная, фармацевтическая , металлургия, машиностроение, штамповка колен, пищевая и другие отрасли промышленности.
Обычно используется в трубопроводах с PN≤10, 0 МПа и DN≤40.

Накидные фланцы

Накладные фланцы относятся к системе стандартов национального стандарта фланцев. Это одно из проявлений национального стандартного фланца (также известного как фланец GB), который является одним из широко используемых фланцев на оборудовании или трубопроводах.
Преимущество:
Удобен в установке на месте, можно обойтись без сварки швов.
Недостатки:
Плоский фланец, приваренный к шейке, имеет малую высоту шейки и повышает жесткость и несущую способность фланца. По сравнению с фланцем для стыковой сварки, сварочные работы велики, расход сварочного электрода высок, а высокая температура и высокое давление, а также многократные изгибы и колебания температуры не могут быть выдержаны.

Фланцы с приварной шейкой

Уплотнительные поверхности для фланцев с приварной горловиной: плоская поверхность
(FF), выступающая поверхность (RF), наружная и внутренняя резьба (M&F), шпунт и канавка (T&G), кольцевое соединение (RTJ).
Преимущество:
Соединение не деформируется, эффект уплотнения хороший, применение широкое. Он подходит для труб с высокой температурой или колебаниями давления или труб с высокой температурой, высоким давлением и низкой температурой, а также для транспортировки дорогостоящих сред, горючих и взрывоопасных сред и токсичных газов.
Недостатки:
Приварной фланец громоздкий, тяжелый, дорогой и сложный в установке. Поэтому его легче ударить при транспортировке.

Пластинчатый плоский приварной фланец

Плоский приварной фланец пластинчатого типа (химический стандарт HG20592, национальный стандарт GB/T9119, механический JB/T81).
Преимущества: простота изготовления, низкая стоимость, широкое применение
Недостатки: Низкая жесткость, поэтому его не следует использовать в системах трубопроводов химических процессов с высокими и экстремальными требованиями к опасности для снабжения, спроса, воспламеняемости, взрывоопасности и высокого вакуума. .
Тип уплотнительной поверхности имеет плоскую поверхность и выпуклую поверхность.

Фланец для стыковой сварки такой же, как и труба, подлежащая сварке на стыковом конце, и сваривается как две трубы.
Плоский приварной фланец представляет собой вогнутый стол, который немного больше внешнего диаметра трубы на границе раздела, а труба приварена внутри.
Стыковая сварка имеет лучшие характеристики сварки и меньшую коррозию.
Плоская сварка и сварка встык — это способы сварки, когда соединяются фланцы и трубы. При сварке плоских приварных фланцев требуется сварка только с одной стороны, а внутренние стыки сварных труб и фланцев не требуются. Для сварки приварных фланцев требуется двойной фланец. Торцевая сварка.
Поэтому плоские приварные фланцы обычно используются для труб низкого и среднего давления. Фланцы для стыковой сварки используются для соединения труб среднего и высокого давления. Фланцы для стыковой сварки обычно имеют давление не менее PN2,5 МПа. Стыковая сварка используется для уменьшения концентрации напряжений. Сварной фланец в основном представляет собой шейный фланец, а также ниппельный фланец. Следовательно, стоимость установки приварного фланца, затраты на рабочую силу и затраты на вспомогательные материалы выше, поскольку существует более одного процесса.
Для приварного фланца не все из них нужно приваривать внутри и снаружи. Особых требований нет. Как правило, он сваривается только снаружи. Фланец под пайку 1/2″ не видел :), плоская сварка лучше. Поскольку трубка и фланец расположены правильно и вертикально, трубка не будет наклонена.

Для труб с расчетной температурой 300 °С и ниже и номинальным давлением менее или равным 2,5 МПа должны применяться плоские приварные фланцы: для труб с расчетной температурой более 300 °С или номинальным давлением более не менее 4,0 МПа, следует использовать фланец под сварку встык.
Приварной фланец с муфтой

Фланец для приварки враструб представляет собой фланец, который с одного конца крепится болтами к другому концу стальной трубы.
Форма поверхности уплотнения:
Поверхность выступа (RF), вогнутая и выпуклая поверхность (MFM), поверхность канавки (TG), поверхность кольцевого соединения (RJ)
Область применения:
Сосуды под давлением для котлов, нефтяная, химическая, судостроительная , фармацевтическая, металлургическая, машиностроительная, штамповочная, локтевая, пищевая и другие отрасли промышленности.
Обычно используется в трубопроводах с PN≤10, 0 МПа и DN≤40.
Стыковое кольцо со свободным фланцем

Функция: Целью ослабления фланца приварного кольца, как правило, является экономия материала. Структура разделена на две части. Один конец трубы соединяется с трубой, а другой выполнен в виде кольца для стыковой сварки. Фланцы изготовлены из низкосортных материалов, а трубы для экономии материала изготовлены из того же материала, что и трубы.
Преимущества: экономичность и простота конструкции.
Недостатки: низкое давление. Низкая прочность приварного кольца (особенно при толщине менее 3 мм)
Плоский приварной фланец
Плоский приварной фланец представляет собой подвижный фланец. Обычно стыкуется на водопроводной и дренажной арматуре (чаще всего на компенсаторе). Когда завод покидает завод, на каждом конце компенсатора есть фланец, прямо в проекте. Трубы и оборудование скреплены болтами. Целью использования плоского приварного кольца для ослабления фланца обычно является экономия материала. Структура разделена на две части. Один конец трубы соединяется с трубой, один конец выполнен во фланец, а фланец частично надевается на фланец. Фланцы изготовлены из низкосортных материалов, а трубы для экономии материала изготовлены из того же материала, что и трубы.

Крышка фланца
Крышка фланца также называется глухим фланцем и глухой пластиной. Представляет собой фланец без отверстия посередине для герметизации заглушки трубы. Эффект такой же, как у приварной головки и резьбовой крышки, за исключением того, что глухой фланец и резьбовую крышку можно снять в любое время, а приварную головку — нет.

Уплотнительная поверхность фланца: плоская поверхность (FF), выступающая поверхность (RF), наружная и внутренняя резьба (M&F), шпунт и канавка (T&G), кольцевое соединение (RTJ).
Крышка фланца футеровки
Крышка фланца футеровки представляет собой глухой фланец, приваренный к стороне среды и изготовленный из нержавеющей стали. Крышка фланца футеровки используется в качестве заглушки на трубопроводах с агрессивными средами. Отличие от обычной фланцевой крышки состоит в том, что на контактную поверхность среды наносится антикоррозийное покрытие.

Приварной фланец американского стандарта
Плоский приварной фланец с шейкой крепится к концу трубы. В основном детали, которые соединяют трубу с трубой. Фланец с горловиной имеет перфорацию на фланце, которую можно скрепить болтами, чтобы два фланца были плотно соединены, а фланцы уплотнены прокладками.
Фланцевое соединение с приваркой в горловину относится к паре фланцев, прокладке и множеству болтов и гаек.
Прокладка помещается между двумя уплотнительными поверхностями фланцев. После затягивания гайки удельное давление на поверхность прокладки достигает определенного значения, после чего деформируется и заполняет неровности на уплотняемой поверхности, делая соединение герметичным. Фланцевое соединение является разъемным соединением. В соответствии с соединенными частями его можно разделить на фланец контейнера и фланец трубы. Фланец плоский приварной встык подходит для соединения стальных труб с номинальным давлением не более 2,5 МПа.
Фланец с плоской шейкой используется для стыковой сварки фланца и трубы. Структура разумна, прочность и жесткость велики, она может выдерживать высокие температуры и высокое давление, многократные изгибы и колебания температуры, а характеристики уплотнения надежны. Фланец приварной плоский с шейкой на номинальное давление от 0,25 до 2,5 МПа имеет вогнуто-выпуклую уплотнительную поверхность.

Американский стандарт с прочным фланцем для стыковой сварки
Фланец американского стандарта представляет собой деталь, которая соединяет трубу с трубой и соединяется с концом трубы. Фланцы для стыковой сварки по американскому стандарту изготавливаются двумя способами.
В зависимости от состояния шейки фланец для стыковой сварки американского стандарта можно разделить на фланец для сварки американского стандарта с шейкой и фланец для сварки американского стандарта без шейки.
Фланец для стыковой сварки американского стандарта состоит из двух фланцев и скрепляется болтами для завершения соединения. Во фланце американского стандарта есть отверстия, а болты плотно соединяют два фланца.

Материал
WCB (углеродистая сталь), LCB (низкотемпературная углеродистая сталь), LC3 (3,5 % никелевая сталь), WC5 (1,25 % хрома, 0,5 % молибденовая сталь), WC9 (2,25 % хрома), C5 (5 % хрома 0,5 % молибдена), C12 (9 % хрома 1 % молибдена), CA6NM (4 (12 % хромистой стали), CA15 (4) (12 % хрома), CF8M (нержавеющая сталь 316), CF8C (нержавеющая сталь 347), CF8 ( нержавеющая сталь 304), CF3 (нержавеющая сталь 304L), CF3M (нержавеющая сталь 316L), CN7M (легированная сталь), M35-1 (монель), N7M (никелевый сплав Hast B), CW6M (никелевый сплав Hasta C), CY40 ( Инконель никелевый сплав) Подождите
(5) Стандарт фланца сосуда под давлением делится на три типа: плоский приварной фланец, плоский приварной фланец и фланец для стыковой сварки с длинной шейкой.

Конструкция фланцевого соединения
Конструкция фланца относится к конструкции фланцевого соединения, включающей три части: конструкция прокладки, конструкция болта (шпильки) и конструкция корпуса фланца. Наиболее важным методом проектирования фланцев является знаменитый метод Уотерса, который используется в GB 150. Расчетные точки:
(1) Конструкция с прокладкой
Это основа конструкции фланцевого соединения. В соответствии с условиями проектирования и используемой средой следует выбрать соответствующий тип и материал прокладки, чтобы определить размер прокладки (внутренний диаметр, внешний диаметр, толщина), а затем прокладку предварительно затянуть. И сила нажатия в рабочем состоянии.
(2) Конструкция болт/шпилька
В соответствии с расчетными условиями выбираются болты из соответствующих материалов, чтобы рассчитать площадь болта, необходимую для удовлетворения состояния предварительной затяжки прокладки и усилия прижима в рабочем состоянии. Фактическая площадь болта не должна быть меньше расчетной площади.
Принцип конструкции болта заключается в определении меньшего диаметра центра болта. Этого можно добиться, выбрав соответствующий размер и количество болтов.
(3) Фланцевая конструкция корпуса
Фланцевая конструкция делится на два случая: внутреннее давление и внешнее давление. Фланец, подвергающийся внешнему давлению, может быть спроектирован в соответствии с методом расчета фланца, который выдерживает внутреннее давление, за исключением того, что рабочий крутящий момент фланца немного отличается.
Метод расчета узких фланцев делится на два типа, а именно: расчет свободного фланца и расчет интегрального фланца. Произвольные фланцы обычно рассчитываются как цельные фланцы и при определенных условиях могут быть упрощены до расчета свободных фланцев.
Расчет свободного фланца относительно прост, и толщину фланца можно рассчитать за один раз. Расчет цельного фланца выполняется методом, предполагающим повторные расчеты конструктивных размеров каждой части.
Для встроенного фланца сначала примите размеры фланцевого конуса и фланцевого кольца в соответствии с конструкционными условиями оборудования. Затем рассчитайте момент, которому подвергается фланец, и различные возникающие напряжения. Когда разница между напряжением и соответствующим допустимым напряжением велика, следует скорректировать первоначальный размер фланца, и вышеуказанный расчет следует повторять до тех пор, пока напряжения не станут меньше соответствующих допустимых напряжений и разница не будет разумной.
Расчет широкогранной полки на формы не разбивается, а рассчитывается по упрощенной модели «простая балка».
Каковы причины утечек через фланец?
Утечки через фланец более распространены по следующим семи причинам.
Частичная горловина
Частичная горловина означает, что труба и фланец не перпендикулярны и не отличаются друг от друга, а поверхности фланцев не параллельны. Утечка во фланце происходит, когда давление внутренней среды превышает давление нагрузки прокладки. Эта ситуация в основном возникает в процессе установки или обслуживания, и ее легче обнаружить. До тех пор, пока фактическая проверка завершена по завершении проекта, такого рода несчастных случаев можно избежать.
Потерян
Неправильный вход означает, что труба и фланец расположены вертикально, но два фланца не совпадают. Фланцы не концентричны, из-за чего окружающие болты не могут свободно проникать в отверстия для болтов. При отсутствии других средств, только расширение или использование небольшого болта в отверстии для болта, и этот метод уменьшит напряжение двух фланцев. Кроме того, уплотняющая поверхность уплотняющей поверхности также отклоняется, так что весьма вероятно возникновение утечки.
Открытая горловина
Открытая горловина означает, что зазор фланца слишком велик. Когда зазор фланца слишком велик и вызывает внешнюю нагрузку, такую как осевая или изгибающая нагрузка, прокладка будет сотрясаться или вибрировать, и усилие прижатия будет потеряно, что приведет к постепенной потере кинетической энергии уплотнения и разрушению.
Неправильное отверстие
Неправильное отверстие означает, что труба соосна фланцу, но расстояние между отверстиями под болты двух фланцев относительно велико. Неправильное отверстие вызовет нагрузку на болт, и сила не будет устранена, что вызовет срезывающую силу на болте. Когда время будет долгим, болт будет отрезан, что приведет к выходу из строя уплотнения.
Влияние напряжения
Когда фланец установлен, два фланца относительно стандартизированы. Однако при производстве системы после того, как трубопровод входит в среду, температура трубопровода изменяется, вызывая расширение или деформацию трубопровода, так что фланец подвергается изгибающей нагрузке или сдвигающей нагрузке. Вызывает выход из строя прокладки.
Эффект коррозии
Прокладка химически изменяется из-за коррозии прокладки на прокладку в течение длительного времени. Агрессивная среда проникает в прокладку, и прокладка начинает размягчаться, теряя прижимное усилие и вызывая течь фланца.
Тепловое расширение и сжатие
Из-за теплового расширения и сжатия текучей среды болт расширяется или сжимается, так что прокладка создает зазор, и среда просачивается под давлением.
Источник: Китайский производитель трубных фланцев — Yaang Pipe Industry Co., Limited (www.ugsteelmill.com)
(Yaang Pipe Industry является ведущим производителем и поставщиком изделий из никелевого сплава и нержавеющей стали, включая фланцы из супердуплексной нержавеющей стали, фланцы из нержавеющей стали, фитинги для труб из нержавеющей стали, трубы из нержавеющей стали. Продукция Yaang широко используется в судостроении, атомной энергетике, судостроении. машиностроение, нефтяная, химическая, горнодобывающая, очистка сточных вод, природный газ и сосуды под давлением и другие отрасли промышленности.)
Если вы хотите получить дополнительную информацию о статье или поделиться с нами своим мнением, свяжитесь с нами по адресу [email protected]
Обратите внимание, что вас могут заинтересовать другие технические статьи, которые мы опубликовали:
Как получить высококачественные фланцы
КОГДА ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЗАГЛУШКУ ДЛЯ ОЧКОВ
Что такое глухие фланцы
Что такое специальные фланцы
Обработка поверхности фланцев из нержавеющей стали
Когда использовать глухой фланец для очков
Что такое фланец
Что такое глухой фланец трубы
Общая информация о фланцах
Каталожные номера:
https://www. yaang.com
Узнайте о 9 типах трубных фланцев — полное руководство для инженера
В этой статье рассматриваются следующие типы фланцев.
Резьбовые фланцы
Приварные фланцы
Накидные фланцы
Фланцы с соединением внахлестку
Фланцы с приварной горловиной
Глухие фланцы
Переходной фланец
Расширительный фланец
3
Фланцы труб являются вторым по распространенности методом соединения после сварки. . Они используются, когда соединения нуждаются в демонтаже. Это обеспечивает гибкость обслуживания. Фланец Соединяет трубу с различным оборудованием и арматурой. Разрывные фланцы добавляются в трубопроводную систему, если требуется регулярное техническое обслуживание во время эксплуатации установки.
Фланцевое соединение состоит из трех компонентов; фланцы, прокладки и болты, собранные слесарем. Для выбора и применения всех этих элементов требуется специальный контроль для получения соединения с приемлемой герметичностью.
Однако использование фланцевого соединения в подземных трубопроводах не рекомендуется, если предполагается их заглубление. Фланец также является наиболее распространенным источником утечек и возгорания на технологическом предприятии. Доступны различные фланцы в соответствии с требованиями. Фланец можно классифицировать несколькими альтернативными способами на основе следующего:
Типы соединения
Типы поверхности фланцев
Номинальные значения давления и температуры
Типы материалов
Фланцы с резьбой
на трубе с соответствующей наружной резьбой на трубе. Этот тип соединения является быстрым и простым, но не подходит для применения в условиях высокого давления и температуры. Резьбовые фланцы в основном используются в коммунальных услугах, таких как воздух и вода.
Резьбовой фланец в основном используется в коммунальных службах, таких как воздух и вода
Он не подходит для применения при высоких давлениях и температурах
Он также доступен в ограниченном размере NPS 4” и ниже или RF
Недорогой фланец.
Резьбовой фланец
Приварные фланцы
Приварные фланцы имеют внутреннюю муфту, в которую устанавливается труба. Угловая сварка производится снаружи на трубе. Как правило, он используется в трубопроводах малого диаметра и подходит только для применения при низком давлении и температуре.
Приварные фланцы могут быть FF или RF.
Стоимость фланца и изготовления умеренная.
Приварной фланец с раструбом Поперечное сечение фланца с сварным швом и деталями сварного шва
Тест на фланец и олет – проверь себя, пройди этот тест
Накидные фланцы какая труба может пройти. Фланец надевается на трубу и приваривается угловым швом как изнутри, так и снаружи. Slip-On Flange подходит для применения при низком давлении и температуре.
Этот тип фланца также доступен в больших размерах.
Может быть FF или RF
Стоимость фланца и изготовления умеренная.
Фланец SliponФланец Slipon с выступом (SORF) в поперечном сечении со сварным швом
Фланцы с соединением внахлестку
Фланец внахлестку состоит из двух компонентов: вставной конец и свободный опорный фланец. Втулка приварена к трубе встык, а опорный фланец свободно перемещается по трубе. Опорный фланец может быть изготовлен из материала, отличного от материала заглушки, и обычно из углеродистой стали для экономии средств. Фланец внахлест используется там, где требуется частый демонтаж, а пространство ограничено.
Опорный фланец может быть изготовлен из материала, отличного от материала заглушки, и обычно из углеродистой стали для экономии средств.
Этот фланец обеспечивает лучшее соединение за счет сварки встык по сравнению с раструбными и резьбовыми фланцами.
Не подходит для небольших размеров, дорогостоящих компонентов и изготовления по сравнению с резьбовыми, накидными и раструбными фланцами.
Фланец внахлестку обеспечивает гибкость соединения, так как вы можете свободно вращать фланец на трубе. Используется там, где требуется частый демонтаж и ограничено пространство.
Фланец внахлестку с патрубком и ступицей Фланец внахлестку в поперечном сечении с деталями сварного шва
Фланцы с приварной горловиной
Фланец с приварной горловиной является наиболее широко используемым типом в технологических трубопроводах. Он обеспечивает высочайший уровень целостности соединения, так как сваривается встык с трубой. Эти типы фланцев используются в условиях высокого давления и температуры. Фланцы с приварной горловиной являются громоздкими и дорогостоящими по сравнению с другими типами фланцев.
Для изготовления требуется высокое мастерство.
Требуется больше места для размещения в системе трубопроводов из-за длинной втулки
Фланец с приварной шейкой доступен во всех размерах и может быть типа FF, RF или RTJ
Вы можете увидеть фланец с приварной шейкой, приваренный к трубе
Глухие фланцы
Глухой фланец представляет собой глухой диск с болтом дыра. Эти фланцы используются с другим типом фланцев для изоляции трубопроводной системы или завершения трубопровода в качестве конца. Глухие фланцы также используются в качестве крышки люка на судне.
Фланец-переходник
Фланец-переходник используется вместо стандартного фланца, чтобы можно было изменить размер трубы. Этот фланец устраняет необходимость в стандартном переходнике на трубопроводе. Фланец состоит из одного заданного диаметра с меньшим диаметром отверстия.
За исключением размеров отверстия и ступицы, переходной фланец имеет размеры стандартного размера фланца трубы и считается экономичным для перехода на другой размер трубы.
Эти фланцы доступны с приварной горловиной, накидными и резьбовыми концами. Редукционные фланцы являются экономичным способом выполнения переходов между трубами разного диаметра, однако из-за больших потерь давления они редко используются в трубопроводах. ASME B16.5 охватывает размеры редукционных фланцев.
Источник изображения: www.msmmfg.com
Расширительный фланец
Аналогичен фланцу с приварной горловиной, но увеличивает размер трубы до первого или второго большего размера. Это альтернатива использованию редуктора и фланца с приварной горловиной. Полезен для подключения к клапанам, компрессорам и насосам.
Эти фланцы специально разработаны. Размеры приварной шейки соответствуют размеру соединительной трубы, остальные размеры соответствуют стандартным фланцам ASME B16.5.
Расширительный фланец
Источник изображения: www.msmmfg.com
Flangeolet / Weldoflange / Nippoflange
Flangeolet представляет собой комбинацию двух отверстий (в основном, Weldolet или ниппель) и фланца, как вы можете видеть на изображении, длина ступицы больше, как у приварного фланца с длинной шейкой. Это ответвление под углом 90 градусов, используемое для трубопроводов высокого давления.
Уменьшает количество двух сварных швов больше, чем при традиционном соединении Олет + Труба + Фланец, и одного сварного шва в случае соединения Олет + Фланец. Вы можете увидеть изображение ответвления фланца.
Flangeolet
Типы фланцев в зависимости от поверхности Тип
В зависимости от типов поверхности фланца его можно дополнительно классифицировать как
Плоская поверхность (FF)
Выступ (RF)
Кольцевое соединение (RTJ)
Шип и с канавкой (T&G)
А также с наружной и внутренней резьбой
Типы поверхностей фланцев
Плоская поверхность
Как следует из названия, фланец с плоской поверхностью имеет плоскую поверхность. Фланцы с плоской поверхностью используются, когда ответные фланцы имеют плоскую поверхность. Это состояние возникает в основном в связи с чугунным оборудованием, клапанами и специальными деталями. Полнопроходная прокладка используется, когда используется фланец с плоской поверхностью.
С выступом
Фланец с выступом имеет небольшую часть вокруг отверстия, выступающую над поверхностью. Прокладка садится на эту выступающую поверхность. Высота выступа зависит от номинального давления и температуры фланца, известного как класс фланца. Для моделей 150# и 300# высота выступа составляет 1/16”, а для моделей выше 300# – 1/4”. Прокладка с внутренней окружностью отверстия используется с выступающим фланцем.
RTJ Face
Торцевой фланец с кольцевым соединением имеет специально разработанную канавку, в которую садится металлическая прокладка. Этот тип фланца используется в условиях высокого давления и температуры.
RTJ, выступающая и плоская поверхность
Материалы фланцев
Фланцы привариваются к патрубку трубы и оборудования. Соответственно, он изготовлен из следующих материалов;
Углеродистая сталь
Низколегированная сталь
Нержавеющая сталь
Комбинация экзотических материалов (заглушки) и других материалов основы
Список материалов, используемых в производстве, указан в ASME B16.5 и B16.47.
ASME B16.5 — Трубные фланцы и фланцевые фитинги NPS от ½ до 24 дюймов
ASME B16.47 — Стальные фланцы большого диаметра NPS от 26 до 60 дюймов
Обычно используются марки кованых материалов: ASTM A182F1 /F2 /F5 /F7 /F9 /F11 /F12 /F22
Нержавеющая сталь: – ASTM A182F6 /F304 /F304L /F316 /F316L/ F321/F347/F348
Проверка фланцев
, каждый фланец проверяется для обеспечения качества. Во время осмотра вы должны проверить следующее;
Внешний и внутренний диаметр корпуса
Диаметр окружности болта и диаметр отверстия под болт
Диаметр ступицы и толщина сварного конца
Длина ступицы
Прямолинейность и выравнивание отверстия под болт
ASME B16.