Что такое фланцевое соединение

Фланцевое соединение

Содержание

Фланец – плоское кольцо, по контуру которого равномерно проделаны отверстия для крепежа.

Назначение фланца – монтаж труб, трубопроводной арматуры и другого технического оборудования. Область применения включает ЖКХ, сельское, транспортное хозяйство, практически все сферы промышленности.

Фланцевое соединение состоит из пары фланцев, закрепленных гайками, с уплотнительной прокладкой между ними. Его отличает простота сборки, возможность замены деталей, прочность стыковки. Оно упрощает:

• ремонтные работы;
• профилактическую чистку;
• обновление трубопроводных элементов.

Разнообразие материалов обеспечивает широкую эксплуатацию фитинга. Климатические условия, транспортируемые вещества (нефть, газ, жидкости, агрессивные среды) могут быть почти любыми.

Составляющие части фланцевого соединения и стандартизация

Установка фланцевого соединения производится с использованием крепежей и сварки. Соединительный комплект имеет несколько составляющих:

• Фланец – металлическая деталь плоского профиля с симметрично размещенными отверстиями для проведения монтажа.
• Крепежные элементы.
• Прокладки – уплотнения соединения.

Фланцевый крепеж состоит из нескольких элементов – шпилек или болтов, шайб (граверов) и гаек. Крепеж изготавливают из различных материалов и применяются для конкретного типа фланца с учетом диаметра отверстия, выраженного в миллиметрах. Резьбовые соединения имеют нормативные параметры шага резьбы. Метрический тип выражен в миллиметрах, дюймовый определяется в дюймах. Требования к крепежу соединения устанавливаются нормативными документами и государственными стандартами.

При установке фланцев используются крепежные элементы:

• Болты — стержень с нарезанной резьбой на одной части детали и многогранной головкой на другой. Нормативным параметром служит длина болта, определяемая в миллиметрах и метрическая резьба.
• Шпилька – деталь стержневой формы с наличием резьбы с обоих концов. Одно резьбовое соединение устанавливается в основную конструкцию, вторая часть крепится гайкой. В ряде случаев монтаж осуществляется установкой гаек на оба конца шпильки.
• Гайки – многогранник с отверстием и резьбовой насечкой внутри. Применяется для стягивания посредством болта фланцев. Используются одновременно с установкой шайб.
• Шайба – плоская круглая деталь с отверстием, устанавливаемая под гайку. Не позволяет гайке портить покрытие фланца или запорной арматуры, обеспечивает стабильное положений крепежа, исключение перекосов в положении и максимальный прижим. Применяются шайбы прижимного, концевого, стопорного типа.
• Гравер – круглая рассеченная шайба квадратного профиля, изготовленная из закаленной стали. Гравер устанавливается между гайкой и плоской шайбой и предназначен для защиты от раскручивания гайки.

Детали комплекта фланцевого соединения имеют унифицированные параметры, соответствующие государственным и международным стандартам. В нашей стране используется стандартизация ГОСТ, в Европе действует DIN, для ряда стран (Япония, США и другие) применима американская система ANSI/ASME.

Четкая классификация фланцев позволяет использовать элементы соединения в различных странах без дополнительной подгонки параметров. Различия в классификации обозначений в стандартах легко устраняются при использовании таблиц перевода.

Наряду со стандартными изделиями возникает потребность во фланцах, имеющих нестандартные размеры диаметра, мест расположения крепежа. Детали, выполненные по специальным заказам, могут иметь выступы, дополнительные отверстия или пазы. Изделия производятся по индивидуальным заказам и чертежам, позволяющим решать узкие технологические задачи.

Где применяют фланцы?

Данный тип применяется для сборки трубопровода, монтаж любого фланца происходит только при наличии трубы соответствующего диаметра. Можно выделить несколько областей применения детали:

• сборка гражданских центральных трубопроводов;
• сборка газопроводов;
• монтаж бытовых систем водоснабжения;
• установка теплотрасс;
• сборка промышленных систем и коммуникаций.

Фланцевое соединение

Данные детали могут быть элементами трубы, вала, фитинга или корпусной детали. Это универсальное изделие, которое при соединении с другой деталью способно обеспечить герметичность. Элемент выдерживает высокую температуру и давление, поэтому данный вид крепления можно использовать в газопроводах и водопроводах. Параметры, по которым подбирают – размеры, форма уплотнительной поверхности, а также способ крепления.

Назначение и особенности фланцевого соединения

Фланец представляет собой плоскую стальную пластину, имеющую форму кольца (реже – квадрата либо прямоугольника). В средней части пластины расположено отверстие под вставку торцевой части трубы, а по ее контуру – несколько равноудаленных отверстий под установку болтов либо шпилек, которые впоследствии фиксируются гайками.

Фланцевые соединения являются быстроразъемной альтернативой сварной и муфтовой стыковки. При монтаже торец трубы приваривается к пропускному отверстию фланца, после чего пластины стягиваются между собой. Герметичность соединения достигается за счет использования уплотнительных прокладок из резины либо фторопласта. Также могут использоваться обтюраторы – стальные заглушки, устанавливаемые между двух фланцев. Обтюраторы позволяют перекрыть конкретный участок трубопровода при необходимости его ремонта.

Также фланцевые соединения используются для соединения трубопроводов с устройствами и технологическими емкостями, чаще всего – теплообменниками. В таком случае на концы труб наваривается фланец, к которому подводится заборный патрубок оборудования.

Соединительные фланцы

В зависимости от функционального назначения выделяют следующие типы фланцевых соединений:

• для стыковки труб и установки запорно-регулирующей арматуры, выдерживающее давление от 0.1 до 20 МПа – регулируется положениями ГОСТ №12815;
• для подключения к трубопроводам сосудов и оборудования – регулируется ГОСТ №28759.

Расчет фланцевых соединений любого типа ведется согласно инструкции “Рекомендации по расчет, проектированию и монтажу фланцев стальных строительных конструкций”, выпущенной ВНИПИ “Промстальконструкция” в 1989 году.

Разновидности фланцев

Каждый из вышеуказанных нормативных документов содержит классификацию фланцев, по которой соединительные элементы разделяются на разные виды. Рассмотрим классификацию изделий для стыковки стальных труб по ГОСТ №12815:

1. Из серого чугуна, литые (ГОСТ №12817-90) – применяются для установки литой трубопроводной арматуры, соединения труб промышленного оборудования и технических емкостей из чугуна. Предназначенные для давления 0.1-16 МПа, рабочая температура от -16 до +300 градусов.
2. Из ковкого чугуна, литые (ГОСТ №12818-80) – используются для стыковки труб, монтажа арматуры и подключения приборов и емкостей из ковкого чугуна. Выдерживают давление 1.6-4 МПа, рабочая температура от -30 до 400 0 .
3. Из стали, литые (ГОСТ №12819-80) – соединительные элементы трубопроводов и арматуры из любых материалов. Эксплуатируются при давлении 1.6-20 МПа, температурный режим от -250 до +600 градусов.
4. Из стали, приварные плоского типа (ГОСТ №12820-80) – норматив распространяется на фланцы плоского типа, выдерживающие давление 0.1-2.5 МПа и температуру от -70 до +300 0 . Вставка фланцевая (обтюратор) также производятся по данному стандарту.
5. Из стали, для стыковой сварки (ГОСТ №12821-80) – выдерживают давление 0.1-20 МПа, температурный режим от -250 до +600 0 .
6. Из стали, оборудованные приварным кольцом – давление от 0.1-3 МПа, рабочая температура от -30 до +300 0 .

Соединительные элементы сварного типа при монтаже надеваются на торец трубы и фиксируются двумя сварными швами. Конструкции для стыковой сварки закрепляются одним швом, расположенным между срезом трубы и воротником фланца.

Стальной фланец с приварным кольцом

Изделия с приварным кольцом состоят из двух частей – пластины и кольца, имеющих идентичный диаметр. При этом к трубе приваривается только кольцо, тогда как фланец остается свободным и может прокручиваться вокруг своей оси. Такая конструкция используется в труднодоступных местах либо на участках, где необходим регулярных ремонт или обслуживание трубопровода.

Фланцы для стыковки труб с сосудами и оборудованием, соответствующие требованиям ГОСТ №28659, классифицируются на следующие разновидности:

1. Стальные плоские (ГОСТ №28759-2) – применяются для сосудов и оборудования диаметром 400-4000 мм. Предназначены для давление 0.3-1.7 МПа и температуры -70 +300 градусов. Широко используются в нефтегазовой и химической промышленности.
2. Стальные для сварки встык (ГОСТ №28759-3) – диаметр от 40 до 4000 мм, давление 0.7-6.5 МПа, температура от -70 до +540 0 .
3. Стальные восьмиугольного сечения – диаметр 400-1600 мм, давление 6.4-16 МПа, температура от -70 до +550 градусов.

Также существует такое понятие как изолирующее фланцевое соединение ИФС, для обустройства которого могут применяться любые типы фланцевых конструкций. Изолирующее фланцевое соединение применяется с целью защиты трубопроводов от электрохимической коррозии, которая является главной причиной ускоренного износа подземных систем.

Изолирующее фланцевое соединение в разрезе

Изолирующее фланцевое соединение состоит из 2-ух стягивающихся шпильками фланцев, между которыми расположена прокладка из диэлектрического (не проводящего ток) материала. Чаще всего применяется термостабилизированный графит либо поронит.

Такая конструкция предотвращает распространение тока по трубопроводу, ограничивая его на конкретном участке магистрали. Изолирующее фланцевое соединение способно значительно увеличить срок службы подземных трубопроводов, оно используется в течении 15-20 лет, после чего диэлектрическая прокладка подлежит замене.

Разгонка фланцев

При необходимости замены прокладки используются специальные разгонщики, представляющие собой клиновидные домкраты, посредством которых разводятся соседние фланцы. Существуют механические (ручные) разгонщики и гидравлические разгонщики, которые способны развивать усилие до 15 тонн.

Технология монтажа фланцевого соединения (видео)

Области применения деталей для соединения

Говоря о таком элементе, необходимо внести ясность, что он не является деталью для крепления. Главная задача этого приспособления заключается в создании опорной конструкции для крепительных болтов и одновременно в обеспечение герметичности соединения.

Как запорную или стыковочную деталь, их ставят в коммуникационных сетях ЖКХ, в промышленности по добыче нефти. Также они обширно монтируются в топливной и газовой сферах. В этих отраслях очень прочные и долго служащие фланцевые крепления используют при монтаже в сеть приборов измерения.

Разные технологические особенности изготовления и виды материалов для этих элементов, дают возможность эффективно эксплуатировать сети, которые проводят агрессивные вещества под высокими показателями давлением.

При прокладке системы их стальных труб, чаще всего, используют диски из аналогичного материала. Это создает одинаковый уровень нагрузочного давления и служит подстраховкой от повреждений составных деталей после воздействий температурных скачков.

Такие повреждения характерны для швов на материалах, которые характеризуются неодинаковой проводимостью тепла. На стальные трубы ставят чугунные, алюминиевые, латунные и бронзовые фланцы. Но, бесспорным лидером среди вариантов для такой работы являются изделия их углеродистой стали. Причин для этого несколько, это:

1. Не большая стоимость.
2. Практичность.
3. Простота в обработке.

Фланцевые соединения можно встретить в любой сфере. Большое разнообразие материалов для производства данных устройств дает возможность эффективно использовать любую магистраль.

Некоторые виды систем предусматривают наличие специального углубления под прокладки. Особенно тщательного контроля требуют фланцевые крепления в сети, транспортирующей газ. Здесь понадобятся фланцы, прошедшие детальную проверку на качество.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, которую вставляют между фланцами. В зависимости от характеристик среды, температуры и давления ее делают из соответствующих материалов:

• резины, стойкой к продуктам нефтепереработки:
• паронита общего назначения;
• теплостойкой резины;
• асбестового картона;
• паронита, стойкого к маслу и бензину;
• кислото и щелочеустойчивой резины;
• графита;
• фторопласта;
• металла (алюминия, меди);
• металлографита.

Области применения деталей для соединения

Одним из главных преимуществ является герметичное соединение фланцев. Благодаря этому стыки выдерживают высокое давление и температуру, не пропускают транспортирующийся по трубам наполнитель, даже если в нем содержатся агрессивные компоненты. Поэтому стыковка труб с помощью фланцев широко применяется при строительстве таких объектов:

• центральные трубопроводы;
• газопроводы;
• системы для водоснабжения;
• теплотрассы;
• промышленные системы и коммуникации.

Кроме того, фланцевые крепежи являются частью корпусов арматуры и приборов, предназначенных для работы на трубопроводах. К числу таких элементов относятся:

• задвижки;
• обратные клапана;
• вантузы;
• расширительные компенсаторы;
• приборы учета наполнителя трубопровода;
• другие приборы или арматура.

Кроме этого, многие виды фланцев являются оптимальным вариантом для подключения трубопроводов к технологическим устройствам. На трубопроводах с диаметром, меньше 32 мм, фланцевые соединения не применяются.

Содержание

• 1 Фланцевое соединение
  • 1.1 Трубы и трубопроводная арматура
    • 1.1.1 Стандартные размеры плоского фланца
  • 1.2 Строительные конструкции
• 2 Примечания
• 3 Литература
  • 3.1 Литература для труб и трубопроводной арматуры
  • 3.2 Литература для строительных конструкций
• 4 См. также

Трубы и трубопроводная арматура Править

Фланцы используют попарно (комплектом). Исполнение фланцев осуществляется по ГОСТ 33259-2015, и оно зависит от рабочего давления, на которое рассчитывается фланец или фланцевое соединение, и от перемещаемой среды:

• Исполнение B — с соединительным выступом.
• Исполнение E — с выступом.
• Исполнение F — с впадиной.
• Исполнение C — с шипом.
• Исполнение D — с пазом.
• Исполнение K — под линзовую прокладку.
• Исполнение J — под прокладку овального сечения.
• Исполнение L — с шипом под фторопластовую прокладку.
• Исполнение M — с пазом под фторопластовую прокладку.

Фланцы различаются по типам: стальные плоские приварные (тип 01); стальные приварные встык (воротниковые фланцы) (тип 11); стальные плоские свободные на приварном кольце (тип 02); фланцы корпуса арматуры (сосудов и аппаратов) (тип 21); фланцы стальные плоские на отбортовке (тип 03); стальные плоские свободные на хомуте под приварку (тип 04).

Российские стандарты регламентируют давление среды трубопроводов и соединительных частей, а также на присоединительных фланцев арматуры, соединительных частей машин, патрубков аппаратов и резервуаров на условное давление Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 )

Распространённые способы изготовления фланцев:

• штамповка фланцев в закрытых штампах,
• ковка на подкладном кольце (штамповка),
• центробежное электрошлаковое литьё (ЦЭШЛ),
• изготовление из раскатных колец (поковки),
• плазменная (лазерная или газовая) резка из листа.

Производительным методом изготовления фланцев является штамповка фланцев в закрытых штампах, данный метод позволяет изготавливать фланцы до Ду 700 Pу 2,5 МПа. Фланцы большего диаметра изготавливаются из раскатных колец либо методам ЦЭШЛ.

Себестоимость изготовления плоских фланцев, диаметром до Ду 2200, позволяет снизить нарезка полос листового металла с последующим нагревом и прокаткой на фланцегибе. Для данного метода обязателен контроль ультразвуковой дефектоскопией сварных швов. Данная технология позволяет снизить себестоимость изготовления на 50—70 % в отличие от изготовления фланцев из цельного листа.

В последнее время в связи с переходом многих российских предприятий на оборудование, изготовленное по американским и немецким стандартам (ANSI/ASME, DIN/EN), появилась потребность в нестандартных «переходных» фланцах. На «переходных» фланцах присоединительная поверхность изготавливается по импортному стандарту, а «воротниковая» (юбочная) часть фланца по ГОСТ (под российский размер трубопроводов).

Стандартные размеры плоского фланца Править

Точные параметры всех типоразмеров фланцев в зависимости от номинального давления представлены в ГОСТ 12820-80. Основные размеры варьируются в следующих диапазонах:

• диаметр внутреннего отверстия: от 10 мм до 1000 мм;
• наружный диаметр: от 75 мм до 1175 мм;
• наибольшая толщина: от 8 мм до 25 мм;
• номинальная масса: от 0.25 кг до 52.58 кг.

Строительные конструкции Править

Для соединения отдельных малогабаритных строительных конструкций в целые огромные структуры, например, фермы, балки и др. в узлах растянутых конструкций применяются фланцевые соединения на болтах со следующими профилями [1] :

• открытого профиля — тавры, двутавры, парные уголки;
• замкнутого профиля — круглые и квадратные трубы.

Как соединить трубы фланцами

Технологические переходы для получения болтового фланцевого соединения таковы:

1. Выравнивают оси соединительных отверстий, а также оси соединяемых трубопроводов или воздуховодов.
2. Устанавливают прокладки в пазы/шипы торцевой плоскости.
3. Центрируют, если нужно, соединение штифтом.
4. Вводят крепёжные болты иди шпильки в соответствующие отверстия.
5. Производят равномерную и симметричную затяжку.
6. Проверяют плоскостность соединения и наличие зазоров, используя универсальный измерительный инструмент (штангенциркуль, щуп).

Проверенное соединение должно крепиться на кронштейнах или других надёжных опорах.

Изделия с резьбой навёртывают на соединяемые участки трубы, после чего крепят аналогичным образом к потолку или стене.