Фланцевые соединения и крепеж: особенности и характеристики
Фланцевое соединение популярно и применяется во время монтажа. Существует большое количество особенностей правильного крепежа фланца, с которыми может ознакомить только специалист.
Что такое фланец и для чего он нужен?
Фланец это деталь трубопроводной системы, который предназначен для монтажа ее отдельных частей. Также его используют, чтобы присоединить оборудование к трубопроводу.
Какие области применения?
Фланец используют во время монтажа трубопроводов и оборудования во большинстве отраслей. Во время изготовления фланцев используют разнообразный материал, поэтому их эксплуатация возможно при различных условиях: среда с разной температурой, влажностью и т.д. Также учитывают среду, проходящую внутри трубопровода (и агрессивную тоже).
Особенности и характеристики
Характеристики фланцев делят на несколько типов:
Конструктивные
Группа характеристик, в основе которой различные конструкции фланца — наиболее популярные из них по территории РФ и стран СНГ это:
- ГОСТ 12820-80 — фланец стальной плоский приварной;
- ГОСТ 12821-80 — фланец стальной приварной встык;
- ГОСТ 12822-80 — фланец стальной свободный на приварном кольце.
Фланцы по этим стандартам используют во время соединения трубопроводной арматуры и оборудования. Из-за отличий в конструкции способ монтажа каждого вида фланца различаются.
Фланец стальной плоский приварной «надевают» на трубу, а после приваривают по окружности трубы двумя сварными швами;
Фланец стальной приварной встык обуславливает монтаж тем, что для сварки нужен лишь один шов, если сравнивать с плоским приварным фланцем. Это занимает меньше времени и делает работу проще. Торец трубы нужно соединить встык с «воротником» фланца;
Стальной свободный фланец на приварном кольце изготавливают двумя частями: фланец и кольцо, которые должны совпадать по условному диаметру и давлению. Такой тип фланцев требует приварить у трубе только кольца, оставляя сам фланец свободным, что значительно облегчает монтаж. Поэтому болтовые отверстия свободного фланца легко состыковать с болтовыми отверстиями фланца арматуры или оборудования не поворачивая трубу. Стальной свободный фланце на приварном кольце часто применяют для монтажа трубопроводной арматуры, которая устанавливается в труднодоступном месте или требует частый ремонт фланцевого соединения.
Также является плюсом то, что для экономии допускают использование фланца из углеродистой стали, если он применяется с трубой из нержавеющей стали (табл. 1).
| Тип фланца | Параметры среды | Марка материала | ||
| Давление условное Ру, кг/см 2 | Температура К (°С) | Фланец | ||
| Стальной плоский приварной ГОСТ 12820-80 | от 1 до 25 | от -30 до 300 | Ст3сп не ниже 2-й категории по ГОСТ 535-88 | |
| от -70 до 300 | 09Г2С по ГОСТ 19281-89, 10Г2 по ГОСТ 4543-71 | |||
| от -30 до 300 | Стали 20, 25 по ГОСТ 1050-88 | |||
| от -40 до 300 | 15ХМ по ГОСТ 4543-71 | |||
| от -40 до 300 | 12Х18H9Т по ГОСТ 7769-82 | |||
| Стальной приварной встык ГОСТ 12821-80 | от1 до 25 | от -30 до 300 | Ст3сп не ниже 2-й категории по ГОСТ 535-88 | |
| от 1 до 100 | от -40 до 425 | Стали 20, 25 по ГОСТ 1050-88 | ||
| от 1 до 200 | от -30 до 450 | |||
| от -40 до 450 | 15ХМ по ГОСТ 4543-71 | |||
| от -40 до 300 | 5Х18Н12С4ТЮ (типа) ГОСТ 5632-72 | |||
| от -70 до 300 | ||||
| от -70 до 350 | 09Г2С по ГОСТ 19281-89 10Г2 по ГОСТ 4543-71 | |||
| от -40 до 400 | 06ХН28МДТ (типа ЭИ-945) по гОСТ 5632-72 | |||
| от -70 до 400 | ||||
| от -40 до 450 | 12Х18Р9Т 10Х17Н13М3Т (типа ЭИ-432) по ГОСТ 5632-72 | |||
| от -40 до 510 | 15Х5М по ГОСТ 5632-72 | |||
| от -80 до 600 | 12Х18Н9Т по ГОСТ 5632-72 | |||
| от -253 до 600 | 10Х17Н13М3Т (типа ЭИ-432) по ГОСТ 5632-72 | |||
| Стальной свободный на приварном кольце ГОСТ 12822-80 | от 1 до 25 | от -30 до 300 | Ст3сп не ниже 2-й категории по ГОСТ 535-88 | |
Нужно отметить, что кроме трех основных стандартов фланцы изготавливают по чертежу заказчика. Фланцы, которые не подходят нормам стандартов, не имеют постоянной конструкции и меняют свои параметры в зависимости от целей.
Существуют стандарты зарубежных государств, которые отличаются от ГОСТ конструктивно. К таким популярным стандартам относится американский ANSI и немецкий DIN.
| Отличительные характеристики фланцев | ||
| Конструктивные | Технологические | |
| Диаметр условного прохода Ду | ||
| Условное давление Ру | ||
| Исполнение с 1 по 9 | ||
| Ряд 1 или 2 | ||
| Круглый (квадратный) | ||
| Материал | Ст. 20 | |
| Ст. 09Г2С | ||
| Ст. 15X5M | ||
| Ст. 08Х18Н10Т (12Х18Н10Т) | ||
| Другие | ||
| Конструкция | Фланцы стальные плоские приварные ГОСТ 12820-80 | |
| Фланцы стальные приварные встык ГОСТ 12821-80 | ||
| Стальной свободный на приварном кольце ГОСТ 12822-80 | ||
| Зарубежный стандарт | ||
| Нестандартные | ||
| Фланцы по другим российским стандартам | ||
К фланцам по другим российским стандартам относятся такие как: фланцы стальные резьбовые, фланцы сосудов и аппаратов, фланцы изолирующие для подводных трубопроводов. Они отличаются от вышеупомянутых по конструкции и областям применения.
- Также к конструктивным особенностям относятся (на примере трех наиболее распространенных ГОСТов):
- Условный проход. Обозначается как Ду и измеряется в мм;
- Условное давление. Обозначается как Ру и измеряется в кгс/см2;
- Исполнение с 1 по 9. Определяет вид поверхности под прокладку;
- Материал (представлен российскими марками стали).
Технологические
Такие характеристики связаны с деталями изготовления фланцев — определяются заготовки и технологии исполнения.
Круглые и квадратные фланцы. На сегодняшний день задвижки клапаны и другие изделия изготавливают для трубопроводной арматуры в небольшом количестве: они имеют фланец квадратный в роли присоединительного узла. ГОСТ 12815-80 определяет максимальное давление для конструкций, равное Ру 4 МПа (40 кгс/см2), и предусматривает использование и круглых, и квадратных фланцев. Заказывая квадратные фланцу стоит помнить о прямой зависимости диаметра фланца от условного давления — высокое давление требует фланец меньшего диаметра (табл. 2).
| Ру, кг/см 2 | 1,0; 2,5; 6,0 | 10,0; 16,0 | 25,0; 40,0 |
| Ду, мм | 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100 | 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80 | 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50 |
Условный проход
Нужно знать: условный проход не то же самое, что внешний диаметр трубы — он означает проход для среды через фланцевое соединение. Стальные плоские приварные фланцы отличаются со стальными свободными фланцами на приварном кольце для диаметров условного прохода Ду 100, 125, 150 мм тем, что дают возможность трех конструкций под разные наружные диаметры трубы.
Следовательно во время заказа фланцев этих типов для Ду 100, 125 м 150 мм указывают букву, обозначающую нужный диаметр трубы. В случае не указанной в заявке буквы фланцы производят для таких диаметров трубы: 100А, 125А, 150Б (табл. 3).
| Диаметр условного прохода Ду, мм | Наружный диаметр трубы, мм | ||
| А | Б | В | |
| 100 | 108 | 114 | — |
| 125 | 133 | 140 | — |
| 150 | 152 | 159 | 168 |
Следующей особенностью фланцев с диаметром условного прохода Ду > 200 мм является то, что из-за различных классов точности изготовления труб и фланцев, расточка внутреннего диаметра фланцев плоского, свободного и его кольца допускается по фактическому наружному диаметру трубы с зазором на сторону не более 2,5 мм , т. е. по всему внутреннему диаметру фланца и кольца не более 5,0 мм . Другими словами, при изготовлении трубы возможно отклонение от идеальной формы круга, таким образом, труба может не соответствовать внутреннему диаметру фланца, что в свою очередь затрудняет соединение трубы и фланца.
Ряды
В случае не указанных особенностей исполнения конструкции размеров сцепления (ряд 1 или 2) изготовитель прибегает к ряду 2. Фланцы ряда 2 отличается от фланцев ряда 1 количеством отверстий для крепежных болтов и диаметром.
Давление
Еще одни отличием является допустимое давление. Условное давление имеет разные значения нормы для различных фланцев, которые отличаются геометрическими размерами и исполнением уплотнительной поверхности. Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 12820-80) и фланец стальной свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) выдерживают давление до 25 кгс/см2, а вот фланец стальной приварной встык (ГОСТ 12821-80) может выдерживать давление до 200 кгс/см2.
Исполнения фланца
По стандарту ГОСТ существует 9 исполнений поверхностей фланца. Свободный фланец имеет разные исполнения только приварного кольца.
Исполнение 1. Используется при условном давлении не выше 63 кгс/см2. Для трубопроводов, транспортирующих вещества А и Б технологических объектов I категории взрывоопасное не допускается применение фланцевых соединений с исполнением I уплотнительной поверхности, за исключением случаев применения спирально навитых прокладок с ограничительным кольцом.
При этом существует следующая схема стыковки фланцев по исполнениям:
- Исполнение 1 (с соединительным выступом) с исполнением 1;
- Исполнение 2 (с выступом) с исполнением 3 (с впадиной);
- Исполнение 4 (с шипом) с исполнением 5 (с пазом);
- Исполнение 6 (под линзовую прокладку) с исполнением 6;
- Исполнение 7 (под прокладку овального сечения) с исполнением 7;
- Исполнение 8 (с шипом) с исполнением 9 (с пазом) с обязательным использованием фторопластовой прокладки.
Марки материала
Также важной особенности фланца является характеристика применяемого материала: фланцы изготавливают из углеродистых и легированных сталей, нержавеющей стали. Вид стали выбирают в зависимости от условий эксплуатации. Марка стали подбирается под температуру, среду, которую транспортируют, и давление в соответствии и рекомендациями ГОСТ 12816-80
Важен крепеж соединения, используемый для отдельных частей машины и конструкций. К ним относят шпильку, болт, винты, гайки, шайбы и т.д.
| Крепеж | |
| Специальный | Общепромышленный |
| Автомобильный Строительный Железнодорожный Другие |
|
Фланцевый крепеж используют чтобы соединить детали трубопроводной системы.
Болт — деталь для крепежа, которую применяют с разъемным соединением частей машин. Она имеет стержень с резьбой на одном конце и головку на другом.
Гайка — деталь для резьбового соединения или винтовой передачи с отверстиями с резьбой.
Шайба — деталь из мягкого материала, которую подкладывают для уплотнения плд головку винта или гайку.
Шпилька — деталь для крепления в виде стержня из металла, у которой резьба на двух концах.
https://nt-tmg.ru/blog/flantsevoye-soyedineniya-i-krepezh/