Фланцы широко применяются для надежного и герметичного соединения труб, валов, различных вращающихся деталей и компонентов аппаратов и машин. Самым распространенным способом установки фланца на трубу является приварной.

Типы фланцев

В соответствии с требованиями американской системы стандартов ANSI/ASME разделяют такие основные типы фланцев:

• с шейкой для приварки Welding Neck;
• сквозные Slip-on;
• нарезные или резьбовые Threaded flanges;
• приварные внахлест (свободновращающиеся) Lap Joint;
• приварные с впадиной под сварку Socket-welding;
• фланцевые заглушки Blind flanges.

Способы приварки фланцев

1. Приварка встык. При этом способе диск сваривается с трубой по всему периметру после состыковки.
2. Приварка надетого на трубу приварного диска. В таком случае сварка производится по наружной и внутренней поверхности кольца.

Оба способа приварки фланца являются довольно сложными. В процессе сварки используются все типы сварочных швов: горизонтальные, вертикальные и потолочные.
Сварочные работы с участием фланцевых соединений требуют высокой квалификации сварщика.

Особенности процесса сборки фланцевого соединения

Фланцевое соединение является слабым и уязвимым местом в трубопроводе.

Перекосы плоскостей при установке колец могут привести к образованию дефектов, нарушению герметичности узла и, в конечном счете, создать аварийную ситуацию на магистрали.

Поэтому, при сборке фланцевых соединений важно обеспечить:

• перпендикулярность кольца к основной трубе;
• совпадение осей болтовых отверстий относительно оси симметрии.

Перпендикулярность сборки фланцевых соединений контролируют при помощи специального контрольного угольника и щупа.
Отсутствие смещения осей отверстий выявляется уровнем и отвесом.
Допустимое отклонение от перпендикулярности кольца по отношению к трубе не должно превышать 0,2 мм на 100 мм диаметра трубы.
Смещение оси отверстий фланцев относительно оси симметрии основной трубы должно быть менее 1 мм при диаметре болтовых отверстий 18-25 мм и не более 2 мм при диаметре до 41 мм.

Фланцевые кондукторы

Для удобства установки и приварки фланцевых соединений используют специальное устройство, которое называется кондуктором. Кондуктор позволяет собирать соединения в точном соответствии с техническими условиями, указанными в чертеже.

В кондукторе для установки фланца предусмотрены универсальные приспособления, устанавливаемые на тумбах 1 и 4. Тумбу 1 перемещают по длине кондуктора в зависимости от длины собираемого изделия и крепят к раме 5 кондуктора.

Тумба 4 осуществляет возвратно-поступательное движение от цилиндра и перенастраиваемый упор для правильной настройки на полную длину собираемого элемента. Обе тумбы укомплектованы пневмоприжимами, которые прижимают фланцы к фиксаторам во время сборки. В промежутке между тумбами размещены призмы 3, регулируемые по высоте, которые служат опорами для собираемого пояса.

Сборка происходит в таком порядке: выставляют кондуктор по длине, а фиксаторы двух фланцев - на определенный радиус размещения отверстий. На стеллажах на сборочный пояс надевают фланцы. При помощи крана пояс с фланцами размещают на призмах кондуктора. После установки сборочного пояса на призмы 3 тумбу 4 перемещают до упора точной настройки.

Пояс устанавливают на одинаковом расстоянии от фиксаторов. Диски перемещают к фиксаторам и фиксируют точеными пробками (при несоответствии диаметров отверстий в фланце и фиксаторе используют переходные пробки). Затем подключают пневмоприжимы - фланец плотно прижимается к фиксатору и проводят прихватку диска к поясу. После прихватки пояс с фланцами освобождают от пневмо-прижимов и пробок; подвижную тумбу отводят назад и пояс вытаскивают портальным краном из кондуктора.

Применение приварных фланцев

Приварные фланцы широко используются в различных отраслях:

• химической промышленности;
• нефтегазовом комплексе;
• на транспорте;
• машиностроении и судостроении;
• электроэнергетике и других отраслях.

С помощью приварных фланцев происходит соединение:

• трубопроводной арматуры;
• различных резервуаров;
• приборов;
• патрубков;
• деталей машин и аппаратов.

Использование фланцевых соединений возможно в различных климатических условиях.

Контроль качества фланцевых узлов

При проверке качества фланцевых соединений возможно применение всех типов неразрушающих методов контроля:

• ультразвуковая диагностика;
• рентгенография;
• визуальный осмотр;
• дефектоскопия.

Положительные результаты достигаются и при проведении контроля в процессе сварки, соответствии расходных материалов основному металлу, использовании соответствующей сварочной проволоки.

Преимущества приварных фланцев

Фланцевые соединения представляют собой разновидность разъемного способа крепления. Применение металлических дисков позволяет, при необходимости, проводить разборку участка трубопровода для проведения регламентных работ.
Сварные фланцы, в отличие от резьбовых аналогов, обеспечивают более высокую надежность соединений и являются экономически обоснованным способом присоединения труб к другим изделиям.

Установка фланцевых дисков и крепление их к трубе может осуществляться посредством:

• ручной дуговой сварки;
• полуавтоматической .

Наиболее качественный результат обеспечивает контактная сварка.
Фланцевое соединение является доступным методом монтажа. Большое разнообразие стандартов и материалов, из которых изготавливаются фланцы, позволяет подбирать оптимальные варианты для качественного разъемного соединения. Применение приварных фланцев происходит повсеместно во всех сферах промышленного производства.

При сборке фланцевых соединений оборудования систем АСотклонение от параллельности уплотнительных поверхностей фланцев не должно превышать 1/4 толщины прокладки .

Отклонение от параллельности уплотнительных поверхностей фланцев должно определяться как разность между значениями зазора  1 и 2 (рис. 11.7) .

Значение зазора между фланцами должно соответствовать указаниям проектной документации.

Уплотнительные поверхности фланцев перед сборкой фланцевых соединений должны быть очищены и обезжирены уайт-спиритом или ацетоном.

Для сборки фланцевых соединений оборудования должны применяться гаечные ключи с нормальной длиной рукоятки по ГОСТ 2838, ГОСТ 2839 и специальные ключи по ГОСТ 18828.Применение различных рычагов с целью удлинения плеча при затяжке крепежа фланцевых соединений ключами не допускается .

Затяжка крепежа фланцевых соединений заданным в конструкторской документации крутящим моментом должна производиться динамометрическими ключами симметрично в последовательности, указанной нарис. 11.8 . Последовательность затяжки крепежа указана цифрами. Затяжка должна быть равномерной и выполняться в 3-4 прохода.

1. Контроль сборки фланцевых соединений

Подготавливаемые к сборке фланцы, прокладки и крепежные детали должны контролироваться на соответствие требованиям, изложенным в разделе 11.2.

При сборке фланцевых соединений контролируют:

значение зазора между фланцами и непараллельность фланцев методом измерительного контроля;

последовательность затяжки болтов (шпилек);

усилие (момент) затяжки или удлинения болтов (шпилек) в результате затяжки крепежа.

На герметичность фланцевые соединения должны контролироваться в соответствии с указаниями конструкторской (проектной) документации или требованиями нормативно-технических документов.

Собранное фланцевое соединение контролируют на отсутствие поломок внешним осмотром.

1. Общие требования к проведению ремонта фланцевых соединений оборудования и трубопроводов ас

Ремонт или другие работы (в том числе сварочные) с разъемными соединениями оборудования и трубопроводов, находящихся под давлением, не допускаются за исключением специальных операций по дистанционной перегрузке тепловыделяющих сборок без остановки реактора с помощью специальных машин или механизмов.

При проведении ремонтных работ, связанных с разуплотнением оборудования и трубопроводов, должны быть приняты меры, исключающие загрязнения внутренних полостей или попадания туда посторонних предметов.

Уплотнение разъемных соединений оборудования и трубопроводов должно проводиться в соответствии с производственной инструкцией с применением специального инструмента, исключающего возможность создания в крепежных деталях недопустимых напряжений. Величины затяжки шпилек с контролируемой вытяжкой должны оформляться актами и заноситься в специальные формуляры.

Ремонт фланцев трубопроводов и арматуры заключается в устранении дефектов на уплотнительных поверхностях (зеркалах), ликвидации овальности отверстий для шпилек и замене сломанных или дефектных шпилек новыми .

После разборки зеркала фланцев очищают от старых прокладок, графита и следов коррозии до металлического блеска. Очистку производят шабером. Чистоту поверхности зеркал проверяют на отсутствие рисок и штрихов от шабера.

После разборки фланцев обязательно меняют прокладки. Старую прокладку ставить нельзя даже в том случае, если состояние ее вполне удовлетворительное.

Единичные глубокие дефекты, образовавшиеся на зеркале фланца в результате его разрушения струей пара или воды при повреждении прокладки (эрозионные канавки), а также различные забоины и раковины устраняют электронаплавкой с предварительной выборкой дефекта механическим способом. Наплавленные места зачищают и зашлифовывают.

Приспособление для шлифовки и притирки фланцев приведено на рис. 11.9

Cтраница 1

Параллельность фланцев определяется путем замеров зазоров между фланцами по их периметру с помощью щупа. Проверка степени и равномерности затяга шпилек осуществляется замером их удлинения с помощью микрометра или индикатора. На каждые 100 мм длины шпильки допускается удлинение от 0 03 до 0 - 15 мм. Окончательная затяжка гаек всех фланцевых соединений, включая соединения крышек с корпусами арматуры, кроме соединений с металлическими прокладками, производится при прогреве трубопровода перед пуском в эксплуатацию при давлении на нем не выше 0 4 - 0 5 МПа. Соединение на ус заваривается в случае необходимости в такой последовательности, как показано на рис. 4.4. При этом перед началом заварки на ус должны быть проведены все необходимые испытания изделия, проверена его работоспособность и исключена необходимость разрезки и повторной сварки. При заварке уса свариваемые детали должны быть поджаты усилием, указанным в технической документации, что может быть обеспечено либо поджатием определенного количества шпилек установленным крутящим моментом, либо применением специальной оснастки для стяжки двух фланцев. Ус, как правило, должен завариваться аргонодуговым методом. Требования по сварке, контролю сварного шва и последующей его проверке должны соответствовать указаниям технической документации на каждое конкретное изделие.  

Параллельность фланцев проверяют при помощи гидравлического уровня или рейсмуса. При этом затвор должен быть установлен нижним фланцем на горизонтальной опоре.  

Параллельность фланцев между собой и торцов труб проверяют щупом. Одновременно проверяют отсутствие зазора между опорными поверхностями фланца и гаек. В условиях монтажа не следует устранять несоосность трубопровода путем излома оси во фланцевом соединении. При подготовке фланцевого соединения для монтажа вначале свертывают фланцы с труб, затем смывают консервирующую смазку и проверяют состояние резьбы на них. Для сборки фланцевых соединений элементов трубных проводок трубы укладывают и укрепляют на выставленных, выверенных и укрепленных опорах. При этом между торцами стыкуемых труб оставляют минимальный зазор, через который можно завести линзу. До заводки линзы на место во фланцы предварительно вставляют одну-две шпильки. Протертую чистой тряпкой линзу осматривают и при отсутствии на ней каких-либо повреждений устанавливают между двумя фланцами при помощи специальных щипцов. После установки линзы трубы сближают и полностью зажимают линзу между торцами труб шпильками.  

Параллельность фланцев аппарата при сборке проверяется щупом.  

Допускаемые отклонения от параллельности фланцев при сборке фланцевых соединений при рабочем давлении до 16 тегс / сж1 должны быть: не более 0 2 мм для труб наружным диаметром до 108 мм и не более 0 3 мм для труб диаметром свыше 108 мм.  

Допускаемые отклонения от параллельности фланцев при сборке фланцевых соединений при рабочем давлении до 16 кГ / см2 должны быть не более 0 2 мм для труб наружным диаметром до 108 мм и не более 0 3 мм для труб диаметром свыше 108 мм.  

Допускаемые отклонения от параллельности фланцев пои сборке фланпевых соединений при рабочем давлении до 16 кгс / см. должны быть: не более 0.2 мм лля труб наружным диаметром до 108 мм и не более 0.3 мм для труб диаметром свыше 108 мм.  

При сборке маслопровода необходимо: обеспечить параллельность фланцев путем шабровки или их выравнивания подогревом трубы до температуры 300 - 400 С; установить Картонные прокладки с внутренним диаметром, превышающим внутренний диаметр фланца на 2 - 3 мм.  

При сборке фланцев между собой должна обеспечиваться параллельность фланцев. Величины допускаемых отклонений (в мм) на каждые 100 мм условного диаметра трубопровода в зависимости от категории трубопровода приведены ниже.  

При сборке фланцевых соединений допускаются отклонения от параллельности фланцев на каждые 100 мм условного диаметра; для трубопроводов 3 - й категории - 0 1 мм, 4 - й категории - 0 2 мм. Выправление перекоса фланцев при их соединении путем натяга болтов или шпилек, а также устранение зазора Путем установки клиновых прокладок не допускается.  

Ввиду необходимости точной соосности элементов коммуникаций и параллельности фланцев для обеспечения их правильной затяжки проверяется перпендикулярность осей фитингов или соблюдение заданного угла при помощи специальных шаблонов, изготовляемых для жесткости на ребро из листовой стали.