Надежность любой системы зависит от надежности самого слабого звена системы. Сварные соединения стальных труб надежные и используются в большинстве случаев. Но возникают ситуации, при которых использование сварного соединения невозможно. Подключения различных фитингов, обеспечения разборного соединения, возможности профилактики и ремонта трубной арматуры а также рабочих узлов агрегатов, соединения разнородных труб: чугун-пластик, чугун-сталь, сталь-пластик, сталь-асбестоцемент, пластик-асбестоцемент и решения еще множества технологических задач. Обеспечить надежность и долговечность эксплуатации таких соединений должно фланцевое соединение. В общем конструкция фланцев предусматривает пару фланцев и уплотнительную прокладку и кольца, соединенные болтами или шпильками.

Фланцы - общие характеристики

Для унификации продукции и возможности использования данной продукции в различных странах мира без проведения дополнительной обработки введена четкая классификация фланцевых соединений. Иногда один и тот же фланец в различных классификациях будет иметь различные обозначения.

Основные классификации, использованные в мире:

• ГОСТ - стандарт принятый в СССР, и действующие на постсоветском пространстве;
• DIN - немецкий стандарт действующий в Европе;
• ANSI/ASME - американский стандарт действующий в США, Японии и в Австралии.

Существуют таблицы перевода стандартов, в которых указаны, какому стандарту отвечает тот или иной фланец.

Для изготовления фланцев используют различные материалы:

• чугун;
• ковкий чугун;
• углеродистые стали;
• нержавеющие стали;
• легированные стали;
• полипропилен.

Полипропиленовые фланцы получили свое распространение в последние десятилетие. В основном используются для монтажа безнапорных систем, соединения ПЭ трубы с металлической, присоединения трубной арматуры, на которой установлено фланцевое крепление. Изготовляют такие фланцы, как и металлические, литьем или штамповкой.

Разделяют фланцы и по типам:

• плоские(ГОСТ 12820-81);

• воротниковые(ГОСТ 12821-81);

​

• свободные фланцы на приварном кольце(ГОСТ 12822-80);

​

• фланцы для сосудов и аппаратов(ГОСТ 28759.2-90);

​

• кольцевая заглушка(ГОСТ 12836-80).

Допускается изготовление квадратных фланцев, которые имеют минимум 4 отверстия под болты или шпильки. Использовать такие фланцы можно на системах с максимальным давлением не более 4,0МПа.

Согласно номенклатуре и соответственно ГОСТ 12815—80 фланцы арматуры и соединительных частей трубопроводов имеют девять основных исполнений уплотнительной поверхности:

• исп. 1 — с соединительным выступом, самое распространенное исполнение фланцев, имеет специальный соединительный выступ в форме фаски под углом 45°
• исп. 2 — похож по исполнению с предыдущей моделью, только соединительный выступ идет под углом 90°;
• исп. 3 — с впадиной с внутренней стороны и выступ с наружной под углом 45°;
• исп. 4 — с шипом;
• исп. 5 — с пазом в виде кольцевой выборки;
• исп. 6 — под линзовую прокладку, с внутренней стороны выбрана фаска;
• исп. 7 — под прокладку овального сечения, кольцевая выборка в форме с торцевой стороны;
• исп. 8 — с шипом под фторопластовую прокладку;
• исп. 9 — с пазом под фторопластовую прокладку.

Для фланцев сосудов и аппаратов имеются свои требования к исполнению, обозначенные в ГОСТ 28759.2-90, а для плоских приварных фланцев - в ГОСТ 28759.390

Конструктивные особенности фланцев

Фланцы, как любая трубная или запорная арматура, обладают несколькими конструктивными особенностями. При выборе и расшифровки обозначения фланцев эти особенности необходимо обязательно знать.

Условный проход

Условный проход фланца является внутренним диаметром трубы, фасонной части или запорной арматуры, на которую приваривается фланец. Он принимается исходя только из условного прохода трубы.

Для плоских приварных фланцев с условным проходом 100, 125, 150 в зависимости от исполнения указывается буква (А,Б,В) - от нее зависит внешний диаметр трубы, если буква не указана, считается по умолчанию буква А.

Ряды

Все геометрические размеры фланца буду зависеть от условного прохода. Один и тот же фланец с одинаковым условным проходом может быть изготовлен двумя способами - ряд1 и ряд2. Они отличаются разными межосевыми расстояниями между присоединительными отверстиями, а также в некоторых случаях разными диаметрами соединительных отверстий. По умолчанию фланцы изготовляют по ряду 2.

Давление

Важным свойством фланцевого соединения это возможность удерживать давление системы без протечек и разрушения системы. Этот показатель обозначается как условное давление. Показатель условного давления зависит от геометрических размеров фланца, материала изготовления, исполнения, уплотнительной прокладки.

Важно: При заказе фланцев следует помнить, что существуют разные размерности давления: в кгс/см2, Па(МПа), атм., бар. Поэтому необходимо точно указывать, на какое давление должно быть рассчитано данное изделие.

Температура

Рабочая температура жидкости станет температурой фланца, следует учесть, что параметры давления и температуры взаимозависимы. При увеличении температуры максимальное давление, под которым работает фланцевое соединение, будет падать. Зависимость можно выразить линейной интерполяцией. Зависимости между рабочей температурой и давление для каждого фланца приведены в специальных таблицах и ГОСТах.

Обозначение фланцев

Каждый из видов фланцев имеет свое специфическое обозначение, рассмотрим каждый из них.

Плоские приварные фланцы

Разберем на примере обозначение плоских приварных фланцев:

Фланец 1-65-25 09Г2С ГОСТ 12821-80

Фланец плоский приварной исполнения 1 с условным проходом(Ду) - 65мм, рассчитан на условное давление в 25кгс/см2 , изготовлен из стали 09Г2С в соответствии с ГОСТ 12821-80.

При выборе фланца под фторопластовую прокладку после цифры Ду, указывают букву Ф.

Воротниковые фланцы

Фланец 1-1000-100 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80

Обозначает фланец исполнения 1, с условным проходом 1000, рассчитан под давление 100кгс/см2, изготовлен из стали 12х18н10т, которая является конструкционной нержавеющей сталью.

Для квадратных фланцев дополнительно в названии указывают - фланец квадратный.

Также как и в плоских фланцах при использовании фторопластовой прокладки указывают букву Ф.

Свободные фланцы на приварном кольце

Обозначение свободных фланцев как и плоских фланцев немного отличается. Поскольку в данном изделии используется приварное кольцо, то к обозначению фланца идет еще обозначение кольца, например:

Фланец 50-6 СТ20 ГОСТ 12822-80

Кольцо 1-50-6 СТ 35 ГОСТ 12822-80

Здесь: 50 - условный проход, условное давление 6кгс/см2, фланец изготовлен из стали ст20, кольцо из стали ст35.

Для условного прохода 100, 125, 150 необходимо также указывать букву(А, Б, В), по умолчанию - А.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметизация узла или соединения, находящегося под избыточным давлением, часто в агрессивной среде занимает важное место в расчете фланцевого соединения.

В зависимости от используемого вида фланца или иго конструктивного исполнения, давления, температуры, химических свойств среды, в качестве герметизирующих прокладок используются:

• КЩ(7338-77) - резина техническая кислотощелочная;
• МБ(7338-77) - резина маслобензостойкая;
• Т(7338-77) - резина техническая теплостойкая;
• ПОН(481-80) - паронит общего назначения;
• ПМБ(481-80) - паронит маслобензостойкий;
• Картон асбестовый;
• Фторопласт-4.

Затяжка фланцевых соединений

Затяжка фланцевых соединений - ключевой момент монтажа фланца. Чтобы достичь максимальной герметизации, необходимо чтобы все детали были точными.

Подготовка элементов

Поверхности фланцев очисть и обезжирить, проверить на наличие царапин, впадин и вмятин. Осмотреть на наличие коррозии самого фланца и крепежных элементов - болтов и гаек. Удалить заусеницы с резьбы, предварительно также можно «прогнать» по резьбе каждый болт и гайку. Смажьте резьбу болта, или шпильки. Подготовьте и установите прокладку. Убедитесь в правильности ее установки, она должна лежать по центру.

Важно: Не используйте старые прокладки, если нет возможности заменить прокладку допускается установка нескольких старых прокладок.

Последовательность затяжки

Надежную и правильную фиксацию фланца обеспечит правильный порядок затяжки болтов. Для этого слегка затените первый болт, следующий болт выбираете с противоположной стороны, затяжка также провести слегка. Третий болт, который затягиваете, отстает от первого на четверть оборота(90°) или близкий к этому углу. Четвертый - напротив третьего. Последовательность продолжить пока не будут затянуты все болты. При затяжке фланцев с креплением на 4 болта используют технику - крест-накрест.

Момент затяжки

Чтобы получить максимально герметическое соединение, болты должны иметь необходимый момент затяжки. Напряжение от затяжки должно быть равномерно распределится по фланцу. Во время затяжки на болт действует растягивающие усилие противоположное усилию затяжки соединения. При избыточном усилии затяжки можно сорвать резьбу на болте или оборвать сам болт.

Для регулировки усилия затяжки используют разные техники затяжки:

• гидравлической натяжной механизм;
• гидравлический динамометрический ключ;
• пневмогайковерт;
• ручной динамометрический ключ.

В крайнем случае можно использовать затяжку от руки, но подобным способом лучше работать профессионалу.

В независимости от выбранного способа затяжки усилие, с которым затягиваются гайки, должны отвечать спецификации изделия.

После установки фланца и запуска системы в первые 24 часа работы возможна потеря момента затяжки до 10%. Это присуще любому болтовому соединению за счет вибрации, усадки прокладки, изменению температуры.

Через сутки-двое дополнительно провести затяжку резьбовых соединений к установленному моменту, согласно спецификации.

Фланцевые соединения можно подразделить на два основных типа: с неконтактнругощнмн фланцами (рис. 1, а) не контактирующими фланцами (рис. 1, б). Наиболее распространен первый тип соединения (трубопроводы, сосуды и аппараты и т. п.). Соединения с контактирующими фланцами часто применяют в конструкциях, не требующих полной герметизации стыка (фланцы корпусов машин, редукторов и т. п.) Получнлн распространение фланцевые соединения с контактирующими стыками и с самоуплотняющимися прокладками, обеспечивающие герметичность. Такие соединения имеют меньшие габариты по сравнению с соединениями первого типа, но более сложны при изготовлении и монтаже.

Применяют свободные фланцы (рис. 2), а также фланцы, изготовленные вместе с трубой (корпусом) или присоединенные к трубе с помощью сварки, резьбы, развальцовки заклепок (рис. 3).

Рис. 1. Типы фланцевых соединений

Рис. 2. Накидные (свободные) фланцы

Рис. 3. Способы соединения фланца и трубы

Некоторые виды фланцевых соединений стандартизованы. Прокладки выполняют в виде плоского листа из паронита, картона, резины, фибры, фторопласта, меди и мягкой стали; применяют асбестометаллические прокладки, металлические гофрированные и зубчатые, металлические линзовые прокладки и др.

Во фланцевых соединениях с контактирующими фланцами используют самоуплотняющиеся прокладки в виде резиновых или металлических колец.

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ

Расчет выполняют при предварительном выборе размеров и для проверки прочности неответственных фланцевых соединении.

Расчет соединений с неконтактирующими фланцами. Расчетное усилие, действующее на болты (рис 4), определяют по формуле

где - средний диаметр прокладки, мм; - рабочее давление среды,

Рис. 4. К расчету фланцевых соединений с неконтактнрующими фланцами

Коэффициент затяжки

Условие прочности фланцевых болтов:

где - число болтов; - внутренний диаметр резьбы болта; - предел текучести материала болта с учетом рабочей температуры.

Число болтов для обеспечения более равномерной затяжки стыка часто выбирают кратным четырем .

Расстояние между осями болтов (шаг болтов) обычно принимают при малых давлениях при больших давлениях Опасным сечением при расчете на прочность фланца обычно является место перехода от фланца к трубе (сечение на рис. 4).

Изгибающий мгмечт в этом сечении (на единицу длины)

где - коэффициент, учитывающий, что часть момента воспринимается поворотной деформацией фланца; - расстояние от центра сечения до оси болта; - средний диаметр трубы в сечении

Если коническая втулка (или труба) очень жесткая по отношению к фланцу и сечение не поворачивается, то Значение можно определить по приближенной формуле (вывод см. с. 85):

где - средняя толщина трубы на коническом участке; - средний радиус трубы; и - соответственно наружный и внутренний диаметры фланца. Значения вычисленные по формуле (4), приведены в табл. 1.

Напряжения изгиба в опасном сечении фланца (сечение

где - предел прочности материала фланца (при высокой температуре под следует понимать предел длительной прочности).

Из формулы (5) следует, что для снижения напряжений во фланцах целесообразно: а) приближать оси болтов к трубе (уменьшать увеличивать толщину трубы в месте перехода к фланцу (размер Однако при большой конусности упрочнение получается чисто местным и максимум напряжений сдвигается к более тонкому сечению трубы.

Расчет соединений с неконтактнрующими свободными фланцами. Суммарное усилие на болты (рис. 5) определяют из равенства (1); условие прочности болтов выражается формулой (2).

При расчете на прочность фланца принимается, что фланец испытывает поворотную деформацию и в нем возникают окружные напряжения.

1. Значение коэффициента (см. скан)

Рис. 5. К расчету фланцевых соединений со свободными фланцами

Условие прочности фланца:

где - диаметр окружности осей болтов; - средний диаметр кольцевой площадки контакта фланца и трубы; - внутренний диаметр фланца толщиной А; - предел текучести материала с учетом температуры фланца.

Расчет соединений с контактирующими фланцами. Расчетное суммарное усилие для фланцевых болтов (рис. 6) определяют из условия

где - коэффициент затяжки, обычно принимают - диаметр уплотнения, мм; - рабочее давление среды, - расстояние от средней окружности трубы до окружности осей болтов; - расстояние от наружной окружности фланца до окружности осей болтов.

Формула (7) учитывает, что в предельном состоянии раскрытие стыка происходит при повороте относительно точки Условие прочности фланцевых болтов

Фланцы для трубы – специальные элементы, которые используются для соединения в одно целое частей трубопроводов либо для подключения к ним измерительного и контрольного оборудования.

1 Краткая информация о фланцах и их конструкции

Фланцы на трубу делают из разных материалов – алюминия, пластика, стали, чугуна, других металлов. Чаще всего они имеют форму диска или плоских колец. Использовать фланцы можно для различных трубопроводов, начиная от металлических и стальных и заканчивая полиэтиленовыми, по которым транспортируют химические вещества, питьевую и техническую воду, другие жидкие среды.

Применяются фланцы в комплекте (попарно). Между собой они фиксируются болтами, шпильками с гайками и болтами. Их также можно сваривать, но в этом случае соединение получается неразъемным, что затрудняет в дальнейшем обслуживание трубопровода.

При этом вне зависимости от типа соединения любой фланец (обжимной, прижимной) имеет такую конструкцию, которая дает возможность выдерживать неблагоприятные эксплуатационные условия и повышенное давление.

Конструкция описываемых деталей для труб регламентируется Государственным стандартом Р 54432, утвержденным в 2011 году, и зарубежными системами стандартизации (ANSI/ASME), DIN и другими. В соответствии с Р 54432 все фланцы выпускают в разных исполнениях:

• с выступом (соединительным) под углом в 45 либо 90 градусов;
• под линзовую прокладку со специальной внутренней фаской;
• с выборкой изнутри, впадиной и выступом в 45 градусов;
• с пазом, кольцевидной выборкой;
• с овальной канавкой на торцевой поверхности (используется для прокладок с сечением в виде овала);
• с выступом в 90 градусов и шипом.

Также изготавливаются и особые виды фланцев – переходные, расширительные, приварные с буртиком, дисковые и кольцевые заглушки.

2 Как классифицируются фланцы для трубопроводов?

Чаще всего интересующие нас соединительные элементы делят на:

• алюминиевые;
• прессованные;
• воротниковые;
• плоские.

В отдельную группу выделяют специальные заглушки – диски глухого типа, по краям которых прорезано восемь отверстий. Такие детали, производимые из стали, используются для местных и магистральных трубопроводов в тех случаях, когда требуется полностью перекрыть трубу. Заглушку легко приварить, она выдерживает давление до 15 МПа и работает в широком интервале температур (вплоть до + 600 °С).

Приваривается и плоский фиксирующий или прижимной фланец, который считается самым распространенным видом соединения. Подобная деталь выполнена в виде диска с боковыми и одним центральным отверстиями (заглушки центрального отверстия не имеют). Сварка плоских изделий гарантирует получение надежного соединения, впрочем, как и фиксация их к трубе при помощи крепежных элементов.

Прессованные элементы применяются тогда, когда нужно подключить к трубопроводу то или иное оборудование. Их производят по технологии прессования из (иногда используются и обычные ). Прессованный фиксирующий фланец имеет круглую форму, по его краям сделано четыре отверстия для установки шпилек. Также он располагает небольшим выступом. Такие изделия подходят для любых по назначению стальных и чугунных трубопроводов, в том числе и для бытовых систем подачи воды.

Для подсоединения воротниковых фланцев используется сварка. Подобные изделия оптимально подходят для , функционирующих в различных температурных условиях. Высокой востребованностью они пользуются для построения трубопроводов промышленного назначения (давление более 2,5 МПа, температура транспортируемой среды – от 450 градусов), для которых сварка является основным методом соединения трубных изделий. Воротниковый фиксирующий фланец имеет стальной выступ (его и называют воротником), благодаря которому сварка выполняется без каких-либо проблем.

Наиболее же экономичными фланцами признаются алюминиевые (другое их наименование – силуминовые). Они используются для трубопроводов, чьи элементы не нуждаются в высокопрочных соединениях. Силуминовые детали имеют малый показатель прочности, но прекрасно противостоят коррозии.

3 Что представляет собой обжимной и прижимной фланец?

Обжимной фланец (он же фиксирующий универсальный) рекомендован для ситуаций, когда сварка труб невозможна либо нежелательна. Также он применяется для создания любых разъемных соединений (позволяет демонтировать часть трубы с фланцем в случае необходимости).

Обжимной фланец располагает стяжными шпильками. При затягивании гаек грани конусной канавки сжимают специальное соединительное кольцо, которое выдвигается на некоторое расстояние на трубу, обеспечивая надежное и прочное соединение. Фиксирующий элемент позволяет работать практически с любыми трубами – стальными, из серого и обычного чугуна, асбестоцемента, поливинилхлорида.

С некоторыми ограничениями обжимной фланец устанавливается и на трубные изделия из полиэтилена низкого давления. Монтаж соединения в данном случае допускается при отсутствии на трубопроводе каких-либо растягивающих усилий, потенциально способных вызвать снятие фланца с трубы.

Обжимной (фиксирующий) фланец характеризуется такими достоинствами:

• не нужна сварка, которая значительно усложняет процесс строительства инженерных сетей;
• соединение получается разборным (в любой момент можно выполнить снятие фланца и его повторную установку);
• легкость монтажа соединительного элемента (осуществить данную процедуру способен любой человек, не имеющий специальной подготовки).

Кроме всего прочего, демонтированный (правильно и аккуратно) обжимной фланец разрешается использовать несколько раз.

Прижимной фланец представляет собой плоское расточенное изделие для соединения труб, изготовленных из полиэтилена низкого давления и обычного полиэтилена. Он дает возможность производить соединение ПЭ и ПНД труб с , с ранее смонтированными металлическими и стальными резервуарами, приборами контроля и так далее.

Фланцевое соединение - наиболее уязвимое и слабое место трубопровода.

Сборка труб с фланцами является одной из наиболее распространенных и ответственных операций при изготовлении и монтаже трубопроводов, так как расстройство фланцевого соединения вызывает необходимость отключения трубопровода.

Пропуски среды через неплотности фланцевых соединений в процессе испытания и эксплуатации трубопроводов происходят вследствие слабой затяжки фланцев, перекосов между плоскостями фланцев, некачественной очистки уплотнительных поверхностей фланцев перед установкой новой прокладки, неправильной установки прокладки между фланцами, применения.некачественного прокладочного материала или материала, который не соответствует параметрам среды, дефектов на уплотнительных поверхностях (зеркалах) фланцев.

Процесс сборки фланцевого соединения состоит из установки (напасовки), выверки и крепления фланцев на концах труб, установки прокладки и соединения двух фланцев болтами или шпильками. Соединяемые участки труб перед сборкой фланцевого соединения выверяют на прямолинейность их осей.

При напасовке фланцев на трубы в соответствии со СНиП ШТ.9-62 должны быть соблюдены следующие требования.

Отклонение от перпендикулярности фланца п к оси трубы (перекос), измеренное по наружному диаметру фланца (рис. 99, а) не должно превышать 0,2 мм на каждые 100 мм диаметра трубопровода, предназначенного для работы под давлением до 16 кгс/см 2 , 0,1 мм - под давлением от 16 кгс/см 2 до 64 кгс/см 2 и 0,05 мм под давлением выше 64 кгс/см 2 .

Устанавливать фланцы надо так, чтобы отверстия для болтов и шпилек были расположены симметрично главным осям (вертикальной и горизонтальной), но не совпадали с ними (рис. 99,6). Смещения осей болтовых отверстий во фланцах т относительно оси симметрии не должны превышать ± 1 мм при диаметре отверстий 18-25 мм, ±1,5 мм - при 30-34 мм и ±2 мм - при 41 мм.

Смещение осей отверстий фланца по окружности трубы проверяют с помощью отвеса или уровня, по которым находят вертикальную или горизонтальную ось, а затем линейкой контролируют смещение отверстий.

Перпендикулярность фланца проверяют контрольным угольником (рис. 100) и щупом. Зазор между фланцем 2 и угольником 1 замеряют в точках, диаметрально противоположных точкам касания.

Для напасовки на трубы с условным проходом до 200 мм плоских и приварных встык фланцев с центровкой их по внутреннему диаметру трубы применяют приспособление, показанное на рис. 101. Приспособление состоит из рычажного устройства 1 установленного на штоке 3, и диска 5 . Для установки фланца 6 рычажный механизм вставляют внутрь трубы 2. При вращении штока 3 по часовой стрелке рычаги расходятся, прижимая планки 4 к стенке трубы, при этом диск устанавливается строго перпендикулярно оси трубы. Плоские фланцы устанавливают по диску приспособления (положение 1 ), а приварные встык - по торцу трубы и планкам приспособления (положение II ). После выверки положения фланца его прихватывают электродуговой сваркой.

Рис. 99. Положение фланца при установке на трубе:

а - отклонение от перпендикулярности фланца к осн. трубы,
б - смещение осей болтовых отверстий во фланцах относительно оси симметрии

Рис. 100. Контрольный угольник:

I - угольник, 2 - фланец, 3 - труба

Рис. 101. Приспособление для напасовки фланцев с центровкой по внутреннему диаметру трубы:

1 - рычажное устройство, 2 - труба, 3 - шток с воротком, 4 - планка, 5 - диск, 6 - фланец

При сборке элементов и узлов трубопроводов на сборочных стендах для напасовки фланцев применяют специальные передвижные приспособления.

Для напасовки фланцев приварных встык с условным проходом до 5О0 мм наиболее рационально приспособление, показанное на рис. 102, а. Привариваемый фланец устанавливают на сменные контрольные штифты 1 , изготовленные в соответствии с диаметром болтового отверстия фланца. Эти штифты с помощью двухзаходного винта 2 и рукоятки 3 разводят и фиксируют положение болтовых отверстий фланца симметрично вертикальной оси. Перпендикулярность фланца продольной оси трубы достигается прижатием его зеркала к плоскости установочной каретки 4. Совпадение оси фланца с осью трубы достигается перемещением каретки с фланцем по вертикали с помощью винта 5 и рукоятки 6. Приспособление установлено на направляющих роликах 7, и после сборки и прихватки элемента легко откатывается.

При сборке на таком приспособлении плоского фланца внутрь его вставляют установочное кольцо, чтобы труба не доходила до торца каретки (плоскости фланца) на требуемую величину. Недостаток данной конструкции заключается в необходимости индивидуальной центровки внутреннего отверстия фланца и трубы при сборке.

На рис. 102,6 показано приспособление для напасовки плоских фланцев с условным проходом до 500 мм. Оно отличается от описанного выше тем, что на установочной каретке вместе контрольных штифтов закреплена оправка 8, имеющая сери» цилиндрических выступов, диаметры которых соответствуют внутренним диаметрам собираемых фланцев. Ширину выступов принимают с учетом величины, на которую не доводят фланец. Торцовые поверхности выступов обработаны строго перпендикулярно продольной оси. Фланец надевают на трубу и прижимают зеркалом к торцовой поверхности оправки. Установочную каретку перемещают с помощью винта 5, чтобы она по высоте находилась на одной оси с трубой.

Рис. 102. Приспособления для напасовки фланцев:

а - приварных встык, б - плоских приварных; 1 - контрольный штифт, 2 - двухзаходный винт,
3, 6 - рукоятки, 4 - установочная каретка, 5 - винт, 7 - направляющие ролики, 8 - оправка

Если фланец не имеет перекоса или величина перекоса допускаемая, производят окончательную сборку соединения с установкой прокладок. Мягкие прокладки (из паронита, картона, асбеста) перед установкой смачивают водой и натирают с обеих сторон сухим графитом. Смазывать прокладки мастиками или графитом, разведенным на масле, нельзя, так как мастика и масло пригорают к зеркалам фланца и портят их поверхность.

Плотность фланцевого соединения в значительной степени зависит не только от чистоты поверхности зеркал фланцев, качества и размеров прокладки, но и от тщательной и умелой сборки и затяжки гаек. Перед сборкой фланцевых соединений с выступом и впадиной следует убедиться в том, что выступ одного фланца свободно входит во впадину сопрягаемого с ним фланца, а прокладка не имеет смещений в ту или иную сторону.

Сборка труб со свободными фланцами на приварном кольце или отбортованной трубе ничем не отличается от вышеизложенного и сводится в основном к подготовке конца трубы.

Исправление перекоса фланцев при их сборке путем натяга болтов или шпилек, а также устранение зазоров установкой клиновых прокладок не допускается. Такой натяг вызывает одностороннее сжатие прокладки и недопустимую вытяжку болтов или шпилек, в результате чего соединение становится неплотным. Перетянутые болты или шпильки в процессе эксплуатации могут разорваться.

Гайки фланцевых соединений с паронитовыми прокладками затягивают по способу крестообразного обхода. Сначала затягивают одну пару противоположно лежащих болтов, затем вторую пару, находящуюся под углом 90° к первой. Постепенно поперечным завертыванием гаек затягиваются все болты. При такой последовательности затяжки гаек не образуется перекосов во фланцевых соединениях.

Гайки с металлическими прокладками затягивают по способу кругового обхода, т. е. при трех- или четырехкратном круговом обходе равномерно затягивают все гайки. Гайки фланцевого соединения затягивают ручными и механизированными гаечными ключами с трещотками. К механизированным инструментам относятся ключи-гайковерты с электрическим или пневматическим приводом. Равномерность затяжки и величину холодного натяга шпилек фланцевого соединения и крышек арматуры на трубопроводах высокого давления контролируют динамометрическими ключами- путем измерения удлинения шпильки при затяжке. Допускаемый размер холодного натяга шпилек находится в пределах от 0,03 до 0,15 мм на каждые 100 мм длины шпильки.

Здравствуйте уважаемые наши заказчики и посетители сайта . Сегодня речь пойдет о стальных приварных фланцах плоских, воротниковых и свободных , о том что это такое, для чего они нужны, по какому ГОСТу производятся и из каких материалов, какие у них есть типы и виды, исполнения, как обозначаются, какие имеют размеры и массу, как подобрать нужный фланец, узнать цену, запросить прайс лист и купить в конце концов.

Для начала давайте посмотрим, как же могут выглядеть фланцы плоские стальные приварные на фото ниже:

На фотографии мы видим, что фланцы несколько отличаются друг от друга потому, что это два разных типа: плоский и воротниковый, какой и для чего нужен все подробно рассмотрим.

Фланцевое соединение

И так для чего нужен фланец? А его назначение в том, чтобы организовать фланцевое соединение. Допустим есть два участка трубы и их можно конечно сварить между собой, но тогда это будет жесткое неразъемное соединение, а для того чтобы организовать быстроразъемное фланцевое соединение и применяют фланцы, которые наваривают на концы труб и стягивают болтами с гайками или шпильками с гайками, как на фото ниже.

Сам фланец представляет из себя плоское кольцо или иногда делают в виде квадрата или прямоугольника с отверстием посередине для вставки конца трубы и несколькими равномерно расположенными ближе к внешнему диаметру отверстиями в которые вставляются болты или шпильки, на них накручиваются гайки и два фланца стягиваются между собой. Для герметизации соединения между фланцами ложится прокладка из специальной резины или другого материала для этих целей, например фторопласта. Кстати от вида прокладок бывают и разные исполнения, правильней будет конечно на разных типах и разные прокладки.

Сами по себе трубы между собой стыкуются часто, но больше нужно соединять какие либо аппараты или устройства, например теплообменные аппараты с участком трубопровода по которому подводится какая либо среда. Например посмотрите на фото ниже там находится маслоохладитель мб 25-37 и на концах хорошо видны два фланца цифра 1, которые приварены к патрубкам и на них дополнительно находятся ответные фланцы цифра 2 прикрученные болтами с гайками, это такой комплект поставки при изготовлении теплообменника. Ответные фланцы и нужны заказчику, чтобы организовать соединение аппарата с участком трубопровода.

Допустим заказчик заказал изготовление теплообменника, привез его на место, установил и нужно его подключить. Для этого к аппарату подводят трубопроводы, на концы труб наваривают плоские стальные ответные фланцы идущие в комплекте и соединяют фланец на охладителе и на конце трубы болтами или шпильками не забыв конечно положить между ними прокладку для герметичности. Удобно! Т.к. возникает переодически например для ремонта или профилактики необходимость останавливать работу устройства и разбирать его. На этом маслоохладители имеются четыре плоских стальных фланца. Два для подвода и отвода охлаждающей воды и два для подвода и вывода охлаждаемого масла.

Точно так же присоединяются к различным технологическим емкостям участки трубопроводов. Фланцы 1 и 2 относятся к виду фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов.

Таким образом можно сказать, что фланцы нужны для организации подключения или присоединения участка трубопровода к различным технологическим аппаратам и устройствам: теплообменникам, емкостям и т.д., для подвода и отвода сред, а так же для стыковки между собой участков трубы.

Для более подробного ознакомления нужно конечно пройти в соответствующий гост.

Фланцы сосудов и аппаратов:

Теперь становится понятным каких типов бывают фланцы и на какие виды делятся в зависимости от назначения. Все технические характеристики, чертежи, конструкцию и размеры фланцев можно посмотреть пройдя по ссылкам вверху или выбрать соответствующий ГОСТ внизу статьи. Идем разбираться дальше.

Исполнения фланцев

Фланцевое исполнение это по сути конструкция или вид торцевой поверхности фланцев между которыми и создается фланцевое соединение. И здесь так же геометрия поверхностей регламентируется гост. Рассмотрим на примере.

ГОСТ 12815-80 содержит 9 исполнений:

1. исполнение 1 - имеется соединительный выступ под углом 45 0 как фаска, кстати самое распространенное.
2. исполнение 2 - так же с выступом но под углом 90 0 .
3. исполнение 3 - с выступом под 45 0 плюс впадина, выборка изнутри.
4. исполнение 4 - фланца с шипом, так же, как и предыдущее только выступ 90 0 .
5. исполнение 5 - с пазом. Имеет вид кольцевой выборки.
6. исполнение 6 - под линзовую прокладку. Имеет внутреннюю фаску.
7. исполнение 7 - под прокладку овального сечения. Канавка овальной формы на торцевой поверхности.
8. исполнение 8 и 9 - исполнение 8 так же, как и 4-е, а девятое, как 5-е. Чем они отличаются не понял разницы. Буду рад есликто напишет в комментариях к данной статье.

ГОСТ 28759.2-90 содержит 15 исполнений, а 28759.3-90 - двенадцать. Перечислять их нет смысла, поэтому прошу пройти по ссылкам этим ГОСТ-ов и подробненько все посмотреть, как они выглядят и т.д.

Геометрические размеры и вес фланцев

Очень важные параметры, как на этапе конструирования аппаратов, емкостей и т.д., так и на этапе эксплуатации и ремонта, в том числе и закупок, ведь нужно знать какую деталь купить. Поэтому очень важно знать какие присоединительные и габаритные размеры имеются у тех или иных фланцев. Размеров очень много но основной это Ду условный проход. На нем и основан выбор фланца при покупке, так и при конструировании. Давайте немного подробней.

Условный проход фланцев

Допустим имеются две трубы которые стыкуются между собой или патрубок на теплообменнике или какой-либо емкости. У труб и у патрубка есть наружный диаметр и иногда полагают, что он должен соответствовать в обозначении внутреннему диаметру фланца, но это не так. Например ду100 соответствует наружный диаметр трубы 108 мм или 114 мм, кстати по статистике яндекса чаше всего ищут фланец ду 100, а при ду 125 диаметр трубы 133 или 140 мм, для ду 150 выбирают трубу с диаметром 152, 159 или 168 мм в зависимости от исполнения и от буквы А, Б, В указанной в таблице ГОСТа. Когда делается заказ рядом с фланца обязательно указывается буква, если ее нет, то считается, что выбрана буква А.

Такая зависимость есть у плоских и фланцев с приварным кольцом, у воротниковых - встык такого нет. Если зайдет в ГОСТ-ы все подробно увидите.

Условный проход фланцев является основополагающим параметром от которого зависят все основные геометрические размеры. Т.е. зная величину условного прохода фланцев все остальные присваиваются автоматически, кроме одного ньюанса под названием ряд.

Их всего два 1-й и 2-й, но они влияют на габаритные размеры. В зависимости какой ряд фланцев 1 или два зависят такие размеры, как:

• диаметры D3, D4, D5, D6.
• d - диаметр отверстий под шпильки или болты.
• n - количество этих крепежных отверстий.
• h1 - высота выступа и глубина шипа.
• h2 - глубина паза.
• h3 - глубина паза овального сечения.
• номинальный диаметров болтов или шпилек.

Все другие присоединительные или габаритные размеры зависят только от условного прохода. Фланцы должны в соответствии с гост изготавливаться по предпочтительному ряду 2 если не указан 1.

Все размеры на чертежах и в таблицах в зависимости от условного прохода и ряда можно посмотреть в ГОСТ-ах.

Вес или масса фланцев

Еще одна важная величина, это масса фланцев , скорее с практической точки зрения, например для определения веса всей партии, если есть другие варианты прошу поставить ваши комментарии в конце этого материала, буду очень благодарен. Эту величину так же можно найти в таблицах нужного ГОСТа.

Вот мы и познакомились с основными с моей точки зрения геометрическими и условными размерами и величинами фланцев. А все остальные можно найти и посмотреть в гост, их уже определяли различными прочностными расчетами сопромата. С размерами понятно, но так как фланец стальной и произведен из какого-то металла, которых марок очень много, соответственно встанет вопрос: "А из какого металла или марки стали делают фланцы и как выбрать нужный при необходимости, или как выбрать марку стали, чугуна и сплава фланцев"?

Материалы или марки стали, чугуна или сплавов фланцев

Для того, чтобы подобрать материал из которого делают фланцы существует и в нем есть одна замечательная таблица увидев которую становится все понятно. Допустим нас интересует воротниковый фланец или по-другому стальной приварной встык по госту 12821-80. Первое на, что обращаем внимание это условное давление при котором он работает. Допустим оно составляет 150 кгс/см2 или Ру 15МПа. Смотрим где оно находится, находим, что во второй колонке и второй части в диапазоне от 0.1 до 20 МПа, т.к. первая часть нам не подходит 0.1 до 10 МПа.

Далее смотрим температурный режим работы, например от -40 0 С до +450 0 С и находим, что нам подходит фланец из нержавейки 12х18н9т, хотя сейчас используется 12х18н10т, как самая распространенная марка нержавейки, а шпильки, болты и гайки и стали марки 20х13 коррозионно-стойкой жаропрочной, используемой в энергетическом машиностроении. Вот и вся наука.

Есть много разных марок сталей и сплавов, но самыми ходовыми являются ст20, ст3, 09г2с, 12х18н10т и 15хм, как наиболее часто применяемые для изготовления фланцев т.к. таких рабочих условий гораздо больше. Есть конечно специфические марки, но и условий где они должны работать очень мало. Стоит отметить, что есть много арматуры из чугуна литейного или ковкого, поэтому и фланцы применяют из соответствующих марок чугуна СЧ 15 и КЧ 30. Все остальные материалы если нужно смотрим в гост 12816-80. Можно и скачать.

Особенности соединения труб или патрубков с фланцем

Здесь я расскажу о особенностях стыковки трубопровода или патрубков аппаратов или емкостей непосредственно с самим фланцем. Т.к. самые распространенные это стальные приварные плоские, стальные приварные встык или воротниковые и стальные свободные на приварном кольце, то на них и остановимся.

Соединение стальных плоских приварных фланцев с трубой или патрубком

Труба при монтаже вставляется во фланец и обваривается двумя швами, одним внутри и другим снаружи по торцевой поверхности. Самое трудоемкое соединение, т.к. нужно сделать два сварных шва и для совмещения отверстий придется крутить трубу.

Соединение стальных приварных фланцев встык - воротниковых

Для монтажа конец трубы торцом прислоняется к торцу фланца или так называемому воротнику, почему их и назвали воротниковые, тот что конусом и обваривается всего одним сварным швом. Значительно быстрее и проще.

Соединение стальных свободных фланцев на приварном кольце

Здесь берется труба на нее одевается сам фланец, далее труба вставляется в кольцо и обваривается. Точно так же и другая часть соединения. Получается, что к трубам приварены только кольца, а фланцы свободно вращаются на трубах или патрубках. Далее концы подводятся друг к другу, вращая фланцы добиваются совпадения отверстий по контуру и вставляются шпильки или болты и все стягивается гайками. Чрезвычайно удобно, т.к. нет необходимости вращать трубу или добиваться точного совпадения отверстий до сварки, что не всегда получится. Очень практично в труднодоступных местах или там где требуется частая проверка фланцевого соединения, например в химической промышленности. Может быть и дешевле т.к. допускается применить только кольцо из нержавейки, а сам фланец из обычной углеродистой стали 3 или стали 20.

Вот мы и рассмотрели, как стыкуются самые распространенные виды фланцев и теперь хотелось бы показать, как правильно нужно их обозначать.

Обозначение фланцев

Обозначение плоских приварных фланцев

Фланец 1-450-10 ст. 20 ГОСТ 12820-80 - так обозначается обычный плоский фланец исполнения 1 (с соеденительным выступом) с условным проходом 450 мм рассчитанный на условное давление 10 кгс/см2 или 1 МПа сделанный из стали 20.

И если фланец квадратный, с Ду 1200 из стали 3, то: Фланец квадратный 1-1200-10 ст. 3 ГОСТ 12820-80.

Когда заказываются фланцы с условным проходом Ду 100, 125 и 150 м, то указывается соответствующего диаметра трубы.

При заказе фланцев исполнения шип-паз под фторопластовые прокладки после цифр условного давления ставится буква Ф.

Обозначение воротниковых фланцев - приварных встык

Фланец 1-1000-100 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80 - воротниковый фланец исполнения 1, условный проход Дц 1000 мм, Ру 10 МПа или 100 кгс/см2, из нержавейки.

Фланец квадратный 1-800-10 ст. 12х18н10т ГОСТ 12821-80 - если квадратный. И здесь Ду 800, а Ру 1 Мпа.