Зачем нужны и где применяются фланцы из нержавеющей стали
Трубопроводы — своеобразная артерия для любой промышленности или ЖКХ, по которой транспортируются все виды жидкости и газ. Любой трубопровод состоит из отдельно взятых участков, которые соединяются между собой. При этом стыки должны максимально плотно прилегать друг к другу и обладать достаточной прочностью, чтобы избежать протечки. Поэтому для соединения участков используют фланцы.
Что такое фланец и почему лучше выбрать нержавеющую сталь?
Фланец — круглый диск или квадратное изделие с отверстием для трубы внутри, состоящее из двух частей с симметрично расположенными входами для болтов по периметру, при помощи которых фиксируют половинки друг с другом. При помощи фланцев производится фиксация разных участков труб, а также подсоединение к трубопроводу кранов, измерительных приборов или другого оборудования.
Для герметичности между дисками устанавливается прокладка из паранита, металла, гранита и других материалов. Фланцевые соединения можно демонтировать, что является одним из главных достоинств.
Одним из лучших материалов, из которых производятся фланцы, является нержавеющая сталь. Произведенные из нержавейки фланцы обладают следующими преимуществами:
- Стойкостью к механическим нагрузкам.
- Антикоррозийностью.
- Возможностью выдерживать воздействие агрессивной среды.
- Стойкостью к экстремальным значениям температуры. Выдерживают от -70°C до +450°C.
- Экологичностью.
При этом, марка стали меняется в зависимости от условий эксплуатации трубопровода. Например, на судах дальнего плавания, на которых все оборудование испытывает сильную вибрацию и высокие перепады температур, применяют фланцы из стали 08Х18Н10Т. Для крепления арматуры используют фланцы из нержавеющей стали марки 25Х1МФ и 25Х2М1Ф, которые выдерживают давление до 100мПа. Самая популярная сталь для газопроводов и нефтепроводов — 13ХФА.
Разновидности фланцев
Все фланцы из нержавеющей стали, используемые в народном хозяйстве, делятся на три группы:
- Плоские. Круглый диск без выступов, с отверстием для трубы по центру и маленькими, симметрично расположенными входами для болтов по краю окружности.
- Воротниковые. Это фланцы с выступом по окружности центрального отверстия, который приваривается к поверхности трубопровода. Сварные фланцы используют для трубопроводов с высоким внутренним давлением, так как они имеют повышенную прочность.
- Заглушки. Это фланцы без отверстия для трубы, которые служат для перекрытия движения жидкости.
В промышленности иногда используют резьбовые фланцы, но крайне редко и по специальным заказам, поэтому они не выделяются в отдельную группу.
Область применения фланцев и сложность эксплуатации
Как мы уже отмечали,нержавеющие фланцы предназначены для соединения прямых участков трубопроводов. А трубопроводы используются практически во всех отраслях промышленности:
- Химическая.
- Пищевая.
- Винно-водочная.
- Металлургия.
- Жилищно-коммунальное хозяйство.
- Частные хозяйства.
Преимущества фланцев из нержавейки очевидны, но есть и сложности при их эксплуатации. Это, прежде всего, цена, которая серьезно выше, чем у обычной стали и пластмассы. Хотя этот недостаток компенсируется более долгим сроком службы.
При использовании воротниковых фитингов, может возникнуть сложность с проведением сварочных работ. Для нержавеющей стали, в которой присутствует большое содержание хрома, применяются специальные электроды и разные способы сварки. При этом выбор электродов также зависит и от толщины свариваемой поверхности.
Наиболее распространены аргонно-дуговая, плазменная сварка, а также сварка с использованием вольфрамовых электродов. Для каждого случая используется свой метод поэтому, чтобы соединение получилось прочным и долговечным, сварочные работы должны проводиться специалистами.
Хотя демонтаж фланцевых соединений был отмечен нами как преимущество, но это трудоемкий процесс. Поэтому он не подходит для трубопроводов, которые надо часто чистить, например, в молочной промышленности.
Особенности монтажа фланцевых соединений
Выполнение монтажных работ для каждого вида нержавеющих фланцев производится по-разному. Плоские фланцы надеваются на трубу и обвариваются с двух сторон для увеличения прочности соединения. А при монтаже воротниковых фланцев приваривается только выступ к трубе в один шов, и время работы сокращается в 2 раза.
Сотрудники компании «СмартИнокс» поделились с нами схемой монтажа плоского фланца из нержавеющей стали, если вы решили сами выполнить эту работу:
- Подготавливаем сварочный агрегат и подбираем электроды, тип которых зависит от толщины стенки трубы. Лучше всего подходят рутиловые электроды марки ОК63.30 и ОК63.41.
- Подготавливаем конец трубы и фланец. При этом диаметр фланца должен быть на 2—4 мм больше трубного диаметра.
- Вставляем трубу во фланец.
- Конец трубы должен выступать на 3—4 мм дальше кромки фланца.
- Прихватываем его в нескольких местах, обеспечивая неподвижность.
- Обвариваем фланец с внешней стороны в два этапа. Сначала делаем корень, отбиваем шлак, а затем варим косметический шов. Сварка облицовочного шва должна вестись волнообразными движениями.
- Сварку внутреннего шва проводим в один этап.
- Отбиваем шлак и производим монтаж второй половины по такой же схеме.
- Затем стыкуем трубы и закручиваем болты. Соединение готово.
Таким образом, фланцевые соединения из нержавеющей стали обладают необходимой прочностью и долгим сроком службы, при условии транспортировки даже химически активных жидкостей. Но это возможно, если соблюдать технологию монтажа соединений и правильно выбирать тип нержавеющего фланца.
Для чего нужны фланцы?
Если говорить просто, то фланец – это самая обычная, весьма распространенная в трубопроводной сфере соединительная деталь. Выглядит фланец как плоское кольцо с круглыми отверстиями, размещенными на равном расстоянии друг от друга по всей его окружности.
Фланец отличается тем, что он имеет ступенчатое поперечное сечение, обладающее отверстиями для шпилек или болтов. Главная функция этих соединительных элементов — создание герметичных и прочных соединений. Следует помнить о том, что фланец – это не отдельный скрепляющий элемент. Его назначение – быть опорой для головок гаек, болтов или заклепок. Он может быть приварным, приварным встык или свободным на приварном кольце
Технические характеристики
Самыми распространенными сегодня типами подобных соединений можно считать стальные и чугунные фланцы. Хотя применяются и соединительные элементы из нержавейки, алюминия, титанового сплава. Конструктивные различия позволяют говорить о плоских фланцах с соединительным выступом; фланцах
с кольцевыми цилиндрическими выступами или впадинами, фланцах без соединительного выступа.
Среди главных технических параметров таких изделий следует сразу назвать
- диаметральную высоту присоединительной кольцевой части,
- число и диаметр отверстий для болтов и шпилек,
- толщину присоединительной кольцевой части изделия.
Изготовление фланцев проводится из металлических листов и поковок, также используются методы обычного или центробежного литья и ковки.
Важные детали
Следует сказать и том, что фланец – это самый распространенный и удобный способ создания разборного соединения. Он устанавливается в тех местах, где нужно сделать прочный стык, который впоследствии может быть демонтирован. Фланец способен соединять между собой не только торцы труб, но и помогать в присоединение всевозможных резервуаров, оборудования, задвижек и вентилей. Сейчас существуют не только плоские фланцы, есть еще и воротниковые модели. В них один фланец как бы «входит» в другой.
Если нужно провести электрическую изоляцию одного участка трубопровода от другого, то также используют фланцы. Речь идет о выходе газо-, нефте- или продуктопровода из земли и дальнейшем его прохождении по поверхности или над ней. Понятно, что здесь речь идет о катодной защите.Существующая классификация фланцев опирается на стандарты ГОСТ, ANSI (Американский Институт стандартов) и DIN (Немецкий промышленный стандарт). Подбор размера таких изделий проводится в соответствии с видом и назначением конкретного трубопровода. Существует деление фланцев на опорные, накидные и неподвижные; на болтовые или скобовые; с однородным или разнородным присоединением.
При подборе таких соединительных элементов рекомендуется ориентироваться на материал, из которого они изготовлены, их присоединительный размер, размер и исполнение уплотнительных поверхностей, а также на диаметр и просвет сечения фланца. Для систем водоснабжения и канализации, трубопроводов с крупным и средним сечением подойдут чугунные фланцы. Стальные соединительные элементы выбирают для оснащения систем трубопроводов среднего и малого диаметра.
Отличия воротниковых и плоских фланцев
Содержание
Стальные фланцы применяют в гражданских и промышленных трубопроводах для соединения между собой двух трубных участков одинакового диаметра, патрубков, подключения к сети запорной или регулирующей арматуры, машинных частей, резервуаров, технического оборудования.
Детали изготавливают из чугуна или стали в зависимости от агрессивности транспортируемого продукта, максимального давления и температурного режима сети. Используют в нефте- и газодобывающей отраслях, химической, легкой промышленности, в металлургии, энергетике и коммунальном секторе.
Изделия делят на типы в зависимости от особенностей конструкции: воротниковые имеют на поверхности выступ, напоминающий воротник или шею, плоские выпускают без выступающих частей.
Особенности плоских фланцев
Фитинг представляет собой металлическое кольцо с отверстиями по краям для крепления шпильками или болтами, центре — для транспортировки продукта.
Производство проводят с соблюдением следующих государственных стандартов:
- 12820-80 — установлен для трубочастей с выступом и впадиной, применяемых в сетях с давлением до 2,5 МПа и температурой среды от -70 до +300°С;
- 28759.2-90 — для сосудов и аппаратов диаметром от 400 до 4000 мм, предусматривает 15 исполнений в зависимости от особенностей конструкции;
- 28919-91-83 — регламентирует выпуск изделий с зазором и без него для устьевого оборудования.
Монтаж на линию проводят путем размещения фланца на трубе и приварки двойным швом по всей длине окружности.
Характеристика воротниковых фланцев
Деталь представляет собой круглое кольцо из стали с крепежными отверстиями. Конструктивная особенность заключается в наличии выступа, который размещен по внутреннему диаметру. Особенность повышает герметичность соединения, поэтому изделия применяют в трубопроводах с максимальным давлением до 20 МПа и его резкими перепадами.
Изготавливают путем центробежного литья, когда сырье заливают в специальную форму, и штамповкой, при которой заготовку обрабатывают с помощью молота или пресса.
Размеры, параметры эксплуатации, чертежи и предельные характеристики предусмотрены государственным стандартом 12821-80, который подразумевает следующие исполнения детали:
- с обычным и соединительным выступом;
- с впадиной;
- с шипом и пазом;
- под линзовую прокладку и овального сечения.
Установку проводят путем приварки к трубному участку по краю воротника. В результате возможен их демонтаж без резки линии и многоразовое использование. Поэтому в технической документации фланцы называют приварными встык.
Разница в применении
Выбор детали зависит от технических и эксплуатационных параметров технологической линии. Плоские используют при максимальной нагрузке до 2,5 МПа и температуре от -70 до +300⁰C. Они меньше по размерам, что снижает их цену и количество сырья, необходимого для производства.
Выступ воротниковых фитингов снижает нагрузку на основание соединения и направляет ее на трубу. Поэтому их монтируют на магистралях и высокоточных системах с давлением до 20 МПа при температурном режиме транспортируемого продукта от -253 до +600⁰C.
Для чего нужны фланцы в трубопроводе. Как классифицируются фланцы для трубопроводов? Вес или масса фланцев
В промышленности часто применяются фланцевые соединения. Они должны обеспечивать герметичность и прочность собираемых конструкций. Роль качественного соединения немаловажна, ведь непрочное скрепление может приводить к большим потерям и грозить опасностью обслуживающему персоналу. Основным элементом соединения является фланец. Эта деталь представляет собой металлический диск и обеспечивает прочное и плотное Свое применение фланец нашел в отрасли трубопроводного транспорта, коммунального хозяйства. Благодаря использованию различных материалов для его изготовления, он становится практически универсальным элементом трубопроводных конструкций.
Виды фланцев
Для разработано большое количество конструкций этой детали. Все фланцевые соединения состоят из следующих элементов — фланцев, прокладки, крепежных изделий. Главная задача, которая возложена на этот узел — объединение частей трубопровода либо же присоединение к трубам дополнительного оборудования. Фланцы подразделяются на виды в зависимости от различных параметров. По конструкции они делятся на:
- цельные;
- свободные.
Отличие заключается в том, что цельные фланцы вместе с корпусом претерпевают соответственно одинаковые нагрузки. Изготавливаются они совместно с арматурой в процессе отливки или штамповки, также совмещение можно производить при помощи сварки. Что касается свободных, они представляют собой диск, который крепится к приваренному фланцу или отбортованному краю трубы. У обоих видов имеются как недостатки, так и достоинства. Свободные фланцы удобны в сборке, их конструкция позволяет легко совмещать отверстия под шпильки. Недостатком является меньшая прочность и жесткость, чем у цельных фланцев.
Разделение фланцев по назначению:
- Для арматуры и трубопроводов. Фланцевые соединения трубопроводов данного типа используются для всех видов и отраслей трубного, транспортного и жилищно-коммунального хозяйства.
- Для сосудов и аппаратов, такие соединения применяются для перегонки нефти, оборудования систем теплообеспечения, а также емкостей под резервацию.
Стандарты
Все фланцы подразделяются на несколько видов в зависимости от ГОСТа и исполнения:
- Литые фланцы, изготавливаются как единое целое с корпусом. Отливаться они могут из стали или чугуна.
- Стальные фланцы, которые имеют резьбу на шейке. Этот тип имеет достаточно ограниченное применение и в основном используется для трубопроводов с низким давлением.
- Воротниковые фланцы. Представляют собой изделие из стали, которое получено сваркой встык. Назначение воротниковых фланцев заключается в соединении трубопроводов с высоким и средним давлением. Преимущество этого типа заключается в простоте монтажа и экономичности. По сравнению с фланцами плоскими приварными, которые мы рассмотрим следующим пунктом, они сокращают трудоемкость изготовления в среднем на 20% и объем работ по сварке в два раза.
- Фланцы плоские приварные. Производятся они из стали и применяются такие фланцевые соединения для технологических трубопроводов.
- Свободные фланцы. Этот вид имеет свои особенности и подразделяется на три подвида:
- с буртом, они применяются для трубопроводов с агрессивными средами, от воздействия которых бурт предохраняет сам фланец;
- на отбортованной трубе;
- на приварном кольце, они используются для трубопроводов из цветных металлов — меди и ее сплавов, алюминия, а также нержавеющей стали;
Параметры выбора соединения
- Форма фланцевого соединения. Фланцы могут быть: круглые, овальные или прямоугольные.
- Условный проход. Его размер соответствует внутреннему сечению фланца, по которому будет протекать среда.
- Конструктивное исполнение. Этот параметр регламентирует фланцевые соединения, ГОСТ 12815-80 включает 9 различных категорий исполнения.
- Давление. Соединения могут выдерживать максимально условное давление, оно зависит от исполнения и геометрических размеров фланца. Этот параметр также предусмотрен основным нормативным документом.
- Материал. Для изготовления используется чугун, углеродистая, легированная, нержавеющая сталь. Материал выбирается в соответствии с используемой средой применения. Могут также применяться и дорогостоящие металлы.
Электроизолирующее соединение
Изолирующее фланцевое соединение имеет ряд отличий от других видов и несет на себе задачу препятствия прохождению электрического тока, а также защиты от электрохимической коррозии. Большинство трубопроводов проложены под землей, где возможна вероятность возникновения В целом они не несут опасности всему трубопроводу на входе, но очень опасны на месте выхода. Такое воздействие может приводить к разрушению металла, образованию трещин и утечкам транспортируемой жидкости или газа, изолирующее фланцевое соединение обеспечивает необходимую безопасность. Состоит оно из фланцев, специальных изолированных прокладок, втулок и крепежных изделий. Применяют такое соединение в следующих случаях:
- на границе трубопровода и переходе его от поставщика к потребителю;
- когда фланцевое соединение труб обеспечивает совмещение разных материалов, из которых они изготовлены;
- на трубопроводах, которые проложены в области источников блуждающих токов;
- на выходе изолированной трубопроводной сети, которая соединяется с неизолированным трубопроводом;
- на наземных участках газораспределительных станций.
Другие типы фланцевых соединений
- Измерительные фланцевые соединения. Они обеспечивают стыковку трубопроводных сетей с дополнительным оборудованием и измерительными устройствами.
- Соединения, работающие под большим давлением. Такие узлы подвергаются переменным нагрузкам от работающих механизмов. Поэтому чтобы обеспечить плотность и прочность, а также долговечность, следует соблюдать ряд технологических нюансов при монтаже. Закручивание шпилек производится постепенно по кругу и в определенной последовательности. Фланцевые соединения могут стать более прочными за счет использования линзового вида прокладки. Чтобы использовать этот вид прокладок, предварительно необходимо отшлифовать поверхность и прокладки, и трубы непосредственно. Наилучшим вариантом для данного вида служат резьбовые фланцевые соединения. Также может использоваться наряду с линзовой прокладкой, плоская металлическая.
Максимальная плотность фланцевого соединения обеспечивается использованием таких материалов для плоских прокладок, как медь или алюминий.
- Фланцевый замок. Это соединение по конструкции полностью соответствует фланцевому, отличие заключается в том, что вместо привычных крепежных изделий — болтов и шпилек, используется специальная конструкция в виде полосы, которая обжимает фланцы и затягивается болтами. В таких соединениях отверстия по диаметру фланцев отсутствуют. Такой вид отлично зарекомендовал себя в узлах, которые требуют быстрого и периодическог
Что такое фланцевые соединения? Типы фланцевых соединений. Фланцевые соединения в промышленности
В промышленности часто применяются фланцевые соединения. Они должны обеспечивать герметичность и прочность собираемых конструкций. Роль качественного соединения немаловажна, ведь непрочное скрепление может приводить к большим потерям и грозить опасностью обслуживающему персоналу. Основным элементом соединения является фланец. Эта деталь представляет собой металлический диск и обеспечивает прочное и плотное разъемное соединение. Свое применение фланец нашел в отрасли трубопроводного транспорта, коммунального хозяйства. Благодаря использованию различных материалов для его изготовления, он становится практически универсальным элементом трубопроводных конструкций.
Виды фланцев
Для технологических трубопроводов разработано большое количество конструкций этой детали. Все фланцевые соединения состоят из следующих элементов – фланцев, прокладки, крепежных изделий. Главная задача, которая возложена на этот узел – объединение частей трубопровода либо же присоединение к трубам дополнительного оборудования. Фланцы подразделяются на виды в зависимости от различных параметров. По конструкции они делятся на:
- цельные;
- свободные.
Отличие заключается в том, что цельные фланцы вместе с корпусом претерпевают соответственно одинаковые нагрузки. Изготавливаются они совместно с арматурой в процессе отливки или штамповки, также совмещение можно производить при помощи сварки. Что касается свободных, они представляют собой диск, который крепится к приваренному фланцу или отбортованному краю трубы. У обоих видов имеются как недостатки, так и достоинства. Свободные фланцы удобны в сборке, их конструкция позволяет легко совмещать отверстия под шпильки. Недостатком является меньшая прочность и жесткость, чем у цельных фланцев.Разделение фланцев по назначению:
- Для арматуры и трубопроводов. Фланцевые соединения трубопроводов данного типа используются для всех видов и отраслей трубного, транспортного и жилищно-коммунального хозяйства.
- Для сосудов и аппаратов, такие соединения применяются для перегонки нефти, оборудования систем теплообеспечения, а также емкостей под резервацию.
Стандарты
Все фланцы подразделяются на несколько видов в зависимости от ГОСТа и исполнения:
- Литые фланцы, изготавливаются как единое целое с корпусом. Отливаться они могут из стали или чугуна.
- Стальные фланцы, которые имеют резьбу на шейке. Этот тип имеет достаточно ограниченное применение и в основном используется для трубопроводов с низким давлением.
- Воротниковые фланцы. Представляют собой изделие из стали, которое получено сваркой встык. Назначение воротниковых фланцев заключается в соединении трубопроводов с высоким и средним давлением. Преимущество этого типа заключается в простоте монтажа и экономичности. По сравнению с фланцами плоскими приварными, которые мы рассмотрим следующим пунктом, они сокращают трудоемкость изготовления в среднем на 20% и объем работ по сварке в два раза.
- Фланцы плоские приварные. Производятся они из стали и применяются такие фланцевые соединения для технологических трубопроводов.
- Свободные фланцы. Этот вид имеет свои особенности и подразделяется на три подвида:
- с буртом, они применяются для трубопроводов с агрессивными средами, от воздействия которых бурт предохраняет сам фланец;
- на отбортованной трубе;
- на приварном кольце, они используются для трубопроводов из цветных металлов – меди и ее сплавов, алюминия, а также нержавеющей стали;
Параметры выбора соединения
- Форма фланцевого соединения. Фланцы могут быть: круглые, овальные или прямоугольные.
- Условный проход. Его размер соответствует внутреннему сечению фланца, по которому будет протекать среда.
- Конструктивное исполнение. Этот параметр регламентирует фланцевые соединения, ГОСТ 12815-80 включает 9 различных категорий исполнения.
- Давление. Соединения могут выдерживать максимально условное давление, оно зависит от исполнения и геометрических размеров фланца. Этот параметр также предусмотрен основным нормативным документом.
- Материал. Для изготовления используется чугун, углеродистая, легированная, нержавеющая сталь. Материал выбирается в соответствии с используемой средой применения. Могут также применяться и дорогостоящие металлы.
Электроизолирующее соединение
Изолирующее фланцевое соединение имеет ряд отличий от других видов и несет на себе задачу препятствия прохождению электрического тока, а также защиты от электрохимической коррозии. Большинство трубопроводов проложены под землей, где возможна вероятность возникновения блуждающих токов. В целом они не несут опасности всему трубопроводу на входе, но очень опасны на месте выхода. Такое воздействие может приводить к разрушению металла, образованию трещин и утечкам транспортируемой жидкости или газа, изолирующее фланцевое соединение обеспечивает необходимую безопасность. Состоит оно из фланцев, специальных изолированных прокладок, втулок и крепежных изделий. Применяют такое соединение в следующих случаях:- на границе трубопровода и переходе его от поставщика к потребителю;
- когда фланцевое соединение труб обеспечивает совмещение разных материалов, из которых они изготовлены;
- на трубопроводах, которые проложены в области источников блуждающих токов;
- на выходе изолированной трубопроводной сети, которая соединяется с неизолированным трубопроводом;
- на наземных участках газораспределительных станций.
Другие типы фланцевых соединений
- Измерительные фланцевые соединения. Они обеспечивают стыковку трубопроводных сетей с дополнительным оборудованием и измерительными устройствами.
- Соединения, работающие под большим давлением. Такие узлы подвергаются переменным нагрузкам от работающих механизмов. Поэтому чтобы обеспечить плотность и прочность, а также долговечность, следует соблюдать ряд технологических нюансов при монтаже. Закручивание шпилек производится постепенно по кругу и в определенной последовательности. Фланцевые соединения могут стать более прочными за счет использования линзового вида прокладки. Чтобы использовать этот вид прокладок, предварительно необходимо отшлифовать поверхность и прокладки, и трубы непосредственно. Наилучшим вариантом для данного вида служат резьбовые фланцевые соединения. Также может использоваться наряду с линзовой прокладкой, плоская металлическая.
Максимальная плотность фланцевого соединения обеспечивается использованием таких материалов для плоских прокладок, как медь или алюминий.
- Фланцевый замок. Это соединение по конструкции полностью соответствует фланцевому, отличие заключается в том, что вместо привычных крепежных изделий – болтов и шпилек, используется специальная конструкция в виде полосы, которая обжимает фланцы и затягивается болтами. В таких соединениях отверстия по диаметру фланцев отсутствуют. Такой вид отлично зарекомендовал себя в узлах, которые требуют быстрого и периодического разъединения-соединения. Использовать в этом случае можно плоские приварные фланцы или приваренные встык.
Фланцевый крепеж
Для монтажа фланцевых соединений обязательно необходим крепеж. Для крепления трубопроводов применяют такие крепежные изделия: болт, гайка, шпилька и шайба. Так как фланцевые соединения трубопроводов — это достаточно ответственная конструкция, к крепежу предъявляются требования в соответствии со следующими параметрами:
- Среда. Она может быть агрессивной и нет. Основываясь на этом параметре среды, выбирается крепеж. Для агрессивных сред предпочтение отдается стали с антикоррозионными свойствами. Также возможно применение специальных покрытий, препятствующих коррозии.
- Температура. Здесь играет роль температура жидкости или газа, который будет транспортироваться по данному трубопроводу, а также температурный режим окружающей среды. Каждый материал имеет рабочий диапазон температур, в соответствии с которым выбирается изделие. Если окружающая среда не превышает –30 ºС, возможно применение обычных марок стали, для более низких температур применяются холодостойкие марки.
- Давление. Чем выше показатель рабочего давления, тем более высокими параметрами должен обладать используемый материал, из которого изготовлены шпильки для фланцевых соединений.
- Показатели крепежных изделий: тип резьбы, шаг, длина.
- Материал. Сталь, которую используют в производстве крепежных изделий для фланцевых соединений можно классифицировать по четырем категориям:
- углеродистая сталь общего назначения, рабочая температура не должна превышать показатель 200 ºС, а максимальный диаметр – 48 мм;
- углеродистая сталь, применяемая для изделий повышенной точности, температура работы не может быть выше значения 300 ºС;
- сталь углеродистая с повышенным качеством, крепежные изделия из этого материала могут эксплуатироваться при температуре выше 450 ºС;
- легированные стали, которые обладают теплоустойчивыми и антикоррозионными свойствами.
Ограниченность применения крепежных изделий
Выбор крепежных изделий обусловлен вышеперечисленными параметрами, но существуют и некоторые ограничения:
- Крепежи, эксплуатируемые при рабочем давлении до 25 кгс/см, не ограничены выбором типа изделия. Что же касается давления, которое превышает эту цифру, использоваться могут только шпильки для фланцевых соединений, применение болтов запрещено.
- Марка стали для пары «шпилька–гайка» может выбираться как одинаковой, так и различной. Если используется один материал, прочность гайки должна быть ниже прочности шпильки на 20 единиц.
Существует специальный ГОСТ шпильки для фланцевых соединений, в соответствии с которым выбираются номинальные размеры крепежного изделия. Выбор размеров зависит от рабочего давления, которому будет подвержена шпилька.
Прокладки
Эта деталь входит в изолированное фланцевое соединение, для того чтобы обеспечить необходимую плотность между фланцами. Прокладки разделяют на различные виды по определенным параметрам. В зависимости от материала, из которого они изготовлены, различают категории:
- металлические;
- неметаллические;
- комбинированные.
Распределение прокладок по упругости:
- упругие;
- жесткие.
Это свойство предопределяет материал, из которого изготовлены прокладки для фланцевых соединений. Упругие получаются из комбинированных и неметаллических видов. Жесткие прокладки в основном представляют собой металлические, а также неметаллические, полученные из таких материалов, как фибра, твердая резина, паронит и т. д.
Конструктивные особенности прокладок
По этому признаку прокладки для фланцевых соединений делятся на:
- Плоские (могут быть как металлическими, неметаллическими и комбинированными), их применяют в соединениях с плоскими поверхностями. Внутренний диаметр плоских прокладок должен быть больше диаметра трубы на 1-3 мм.
- Линзовые прокладки изготавливают из углеродистых и легированных сталей, они могут быть как жесткими, так и упругими.
- Овальные обеспечивают надежное уплотнение, при этом нагрузка на болты достаточно умеренная. Контакт прокладочного изделия происходит по наружной и внутренней окружности с фланцем. Материалом для этих прокладок служит углеродистая или нержавеющая сталь.
- Гофрированные прокладки могут быть как металлическими, так и неметаллическими. Их изготавливают из тонкого листа меди, мягкой стали, в качестве неметаллического материала используется асбестовый картон или бумага. Внутренний диаметр соответствует диаметру фланца, а внешний корректируется расположением болтов.
- Спиральные относятся к упругим прокладкам. Такая прокладка состоит из трех элементов – спиральной части и двух ограничительных колец.
- Зубчатые прокладки, материалом для этих прокладок служит малоуглеродистая или легированная сталь. Изолированное фланцевое соединение с данным типом прокладок может эксплуатироваться при температурах, не превышающих 480 ºС.
Расчет фланцевых соединений
После определения типа фланца, в зависимости от его назначения, вида прокладочного изделия, а также материалов, из которых изделие будет изготавливаться, конструкторами выбираются необходимые размеры детали по специальным таблицам. Они представлены в соответствующих ГОСТах. Несмотря на то что фланцы являются стандартными деталями, очень часто возникает потребность в конструировании индивидуального изделия. Система расчета включает следующие пункты:
- Расчет пластических деформаций в основании втулок, это касается соединений, работающих при небольших температурах и давлениях.
- Учет внешнего изгибающего момента, возникающего от нагрузки на болты. Этот параметр определяет прочностные характеристики фланца.
- Вычисление возникающих напряжений, особенно это касается изделий, которые получены сваркой.
- Выбор шага болтов, неправильно определенный этот параметр может вызвать прогиб колец фланца между болтами.
Расчет фланцевых соединений должен учитывать разновидность нагрузки. Возможны два варианта – в первом случае нагрузка от болтов передается на прокладку, во втором – идет равномерное распределение нагрузок между прокладкой и опорным кольцом.
Что такое нержавеющие фланцы. Виды и сфера применения фланцев
Фланцевые соединения представляют собой наиболее востребованные приспособления для фиксации труб в жилищном строительстве и в промышленности. Они позволяют производить многократную сборку и разборку трубопровода в процессе эксплуатации и при ремонте. В настоящее время существует огромное количество разновидностей фланцев, которые применяются в различных ситуациях.
Где используются фланцы?
Трубопроводы предназначены для использования в многочисленных отраслях хозяйства: энергетике, машиностроении, нефтехимии, фармацевтике и т.д.
Система трубопроводов, которая используется на каком либо предприятии, обычно является многокомпонентной, т.к. одновременно должна выполнять множество различных задач. Основными составляющими элементами трубопровода являются фланцы. Они используются для надёжной герметизации соединений различных труб и технологических приспособлений. Например, фланцы служат для подсоединения к трубам фильтров и кранов.
В зависимости от технического назначения, а также от того, в какой системе они установлены, фланцы могут иметь различные характеристики. Главным параметром является материал, из которого они сделаны. Ведь чем прочнее он будет, тем более высокие нагрузки и давление сможет выдерживать.
Нержавеющие фланцы крепятся к трубопроводу при помощи болтов и гаек или шпилек. Такая установка позволяет выдерживать максимальные нагрузки, возникающие в системе. Однако данное крепление значительно сложнее собирать и разбирать. Поэтому, в большинстве случаев, болтовое соединение используется на тех трубопроводах, которые не требуют периодической чистки. В качестве примера, фланцевые крепления очень часто применяются на предприятиях, которые производят винные напитки, однако на молочных заводах их использование крайне не желательно, т.к. там систему приходится часто разбирать для промывки.
Все технические характеристики фланцев прописаны в ГОСТах: 12820-80, 12821-80, 12822-80.
Виды фланцев о способу соединения
По способу соединения фланцы подразделяются на следующие разновидности:
- приварные плоские;
- с внутренней резьбой;
- воротниковые;
- свободные на приварном кольце;
- с резьбовым хвостовиком.
Приварные плоские
Данный тип фланцев имеет больший диаметр, чем сама труба. Он просто надевается на трубу и обваривается по периметру . Такой вид фланца является неразборным и используется в тех трубопроводах, которые не требуют специальной защиты от коррозии. Т.е., в тех системах, которые взаимодействуют с агрессивными средами.
Приварные фланцы могут выдерживать температуру в пределах: -70 — + 450 С и давление: 0,1 — 2,5 МПа.
С внутренней резьбой
Данный фланец представляет собой кольцо, которое имеет несколько отверстий под болты и внутреннюю резьбу. Он применяется для соединения двух труб небольшого диаметра, которые работают при малом давлении.
Такой фланец выдерживает температурные режимы от -50 до +510 С.
Воротниковые
Данные фланцы устанавливается к тубе встык и обваривается по периметру. Для того, что уменьшить протяжённость сварных швов, они имеют специальный выступ (воротник) в виде конуса. Внутренняя поверхность воротникового фланца контактирует непосредственно с агрессивными средами, поэтому она обязательно должна быть устойчива к их воздействию. Благодаря тому, они обладают повышенными показателями надёжности и герметичности.
Воротниковые фланцы могут выдерживать температурные режимы от -70 до +600 С и максимальное давление в 20 МПа.
Свободные на приварном кольце
Данные фланцы включают в себя приварное кольцо. При этом, сам фланец после установки может свободно вращаться. Данное соединение особенно актуально для соединения труб в труднодоступных местах.
Свободный фланец рассчитан на максимальное давление в 2,5 МПа и температуру: -30 — +300 С.
С резьбовым хвостовиком
Данные фланцы состоят из воротникового кольца и применяются в водопроводах и теплоснабжающих системах.
Максимальное давление, которое выдерживает фланец с резьбовым хвостовиком — 1,6 Мпа, а температура от -40 до +300 С.
Различия фланцев по поверхности присоединения
От поверхностей присоединения фланцев всегда требуется получение надёжного и герметичного соединения, поэтому для увеличения данных показателей применяются различные прокладки. Если рабочее давление меньше 6 Мпа, то используются прокладки из неметаллов: паронит, фторопласт и т.д. В тех случаях, если давление выше 6 Мпа, рекомендуется применять металлические прокладки: линзовые, овальные и т.д.
Все фланцы подразделяются на следующие виды:
- с соединительным выступом;
- с выступом;
- с впадиной;
- с шипом;
- с пазом;
- под прокладку с овальным сечением;
- под прокладку линзовую;
- с пазом под прокладку из фторопласта;
- с шипом под прокладку из фторопласта.
В зависимости от характеристик трубопровода (диаметра, давления, назначение и т.д.) подбирается соответствующий тип фланца.
Материалы, применяемые для изготовления фланцев
Если по трубопроводу перемещаются агрессивные жидкости, то фланцы должны быть произведены из надёжного материала, невосприимчивого к коррозии. Всем этим показателям удовлетворяет нержавеющая сталь, которая к тому же не требует дополнительной окраски.
Нержавеющие фланцы во многих отраслях промышленности и производятся из стали марок: 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 10Х17 и Н13М3Т.
Приварка фланцев к трубам осуществляется при помощи электродуговой сварки.
Заключение
Фланцевые соединения являются неотъемлемой частью любого трубопровода. Без них не возможно нормальное функционирование всей системы.
Наибольшее распространение получили фланцы из нержавеющей стали, т.к. являются наиболее универсальными. Они способны выдерживать высокое рабочее давление, повышенные температуры и воздействие агрессивных сред. Кроме того, они не требуют постоянного ухода и дополнительной защиты от коррозии.
Заказать как фланцы, так и другие изделия из нержавеющей стали можно в компании ПищепромСталь. ПищепромСталь — поставщик продукции из нержавеющей стали в г. Екатеринбург.
В настоящее время существует огромное разнообразие различных видов фланцевых соединений, которые применяются в различных отраслях промышленности.
каково их определение и нужный вид в зависимости от ответной детали
Без фланцевых соединений просто невозможно представить ни один вид промышленности. С их помощью обеспечивается прочность конструкции, создаётся её герметичность. Главной деталью такого соединения считается фланец, определение которого зависит от многих факторов. По своему внешнему виду он напоминает металлический диск, обеспечивающий прочное, одновременно разъёмное соединение.
В основном такие детали используются в коммунальной отрасли и прокладке трубопроводов. Они изготавливаются из самых разных материалов, поэтому считаются универсальной деталью.
Основные виды
Так как трубопроводы имеют очень много технологических особенностей, конструкция фланцев также имеет несколько различий. Она состоит из нескольких деталей:
- Прокладок.
- Фланцев.
- Крепежа.
Основной задачей подобной конструкции, считается соединение нескольких деталей трубопровода, или подсоединения к ним дополнительных систем. В соответствии со своими параметрами и конструкцией, фланцы делятся на несколько групп:
- Свободные.
- Цельные.
Основным отличием является возможность цельных деталей испытывать одинаковые нагрузки совместно с корпусом. Они изготавливаются методом штамповки, могут отливаться в печи или привариваться к арматуре. Свободные детали, имеющие форму диска, крепятся к заранее приваренному фланцу. В отличие от цельных, свободные намного проще монтировать и обслуживать. Однако их основным недостатком считается невысокая прочность, в сравнении с цельными конструкциями.
Назначение
Соединяют детали арматуры, линии трубопроводов. Применяются в различных отраслях промышленности:
- Транспорте.
- ЖКХ.
- Трубном хозяйстве.
Объединение сосудов и приборов. Соединения используются для транспортировки нефтяных продуктов, системы теплообеспечения, создания герметичности резервуарных ёмкостей.
Виды фланцев согласно действующим стандартам
Литые. Привариваются или отливаются совместно с корпусом. Для изготовления обычно используется чугун или металлические сплавы.
Стальные, имеющие на шейке нарезанную резьбу. Применяется достаточно редко. В основном устанавливаются на трубопровод, работающий под небольшим давлением.
Воротниковые. Стальная конструкция, приваренная встык. Применяется в трубопроводах, работающих с высоким давлением. Отличаются простотой монтажа, высокой экономичностью. Преимущество такой конструкции заключается в облегчённом монтаже, а также высокой экономичности.
Приварные плоские. Изготавливаются из стали, используются для прокладки специальных трубопроводов.
- Свободные. Конструкция отличается некоторыми особенностями, делится на несколько групп:
- Имеют бурт. Устанавливаются на трубопроводы, предназначенные для перегонки агрессивных веществ. От их воздействия деталь защищает сам бурт.
- Крепятся к трубе с отбортовкой.
- Устанавливаются на сварном кольце. Применяются в трубопроводах, изготовленных из различных цветных металлов:
- Медных сплавов.
- Алюминия.
- Нержавейки.
По каким параметрам выбирается фланцевое соединение
В зависимости от формы, встречается фланец виды которого делятся на несколько групп:
- Прямоугольные.
- Овальные.
- Круглые.
Условный проход. Зависит от внутреннего диаметра детали.
Конструктивный вид. Изготавливается по ГОСТ 12815– — 80.
Параметры давления. Фланцевое жёсткое соединение способно выдержать определённое давление, если правильно подобраны размеры и форма детали. Этот параметр регламентируется нормативными документами.
Вид материала. Деталь может изготавливаться из:
- Углеродистой стали.
- Нержавейки.
- Легированного металла.
- Чугуна.
Подбор нужного материала основан на среде применения. Иногда используются очень дорогие металлы.
Другие фланцы
Соединения измерительные. Предназначены для соединения линий трубопроводов с приборами и дополнительными системами.
Фланцы для высокого давления. Выдерживают переменное давление, создаваемое работающими механизмами. Для получения высокой прочности применяются линзовые прокладки. Для получения наивысшей прочности для такого оборудования используют резьбовые фланцы. Кроме того, совместно с линзовой усиливающей прокладкой, применяют также плоское, стальное уплотнение. Чтобы обеспечить максимальную плотность, для изготовления плоских прокладок используют цветные металлы:
- Алюминий;
- Медь.
Фланцевый замок. Такая конструкция отличается только методом крепления. Вместо шпилек с гайками, применяется стальная полоса, обжимающая фланцы, затягивающаяся болтами. Такие замки применяются в узлах, где требуется частая разборка соединения.
Накидной фланец. Эти детали часто используют в декоративных целях, например, для украшения решёток. Нашли применение накладные конструкции и в трубах бетоновода, в качестве присоединительной детали. Дисковые накидные фланцы можно использовать для создания самых разных конструкций, где требуется надёжность и герметичность.
Заключение
Как выбрать фланцы, чтобы конструкция сохранила прочность и герметичность? Для этого существует очень много нормативных материалов, согласно которым можно легко подобрать нужную конструкцию фланцевого соединения.
Фланцы виды