Технология фланцевого соединения стальных труб: Пошаговая инструкция +Фото и Видео

17.04.2018

Слово «фланец» пришло в русский язык из немецкого языка, также как и непосредственно само фланцевое соединение. В немецком существительное Flansch обозначает ровно то же самое, что и производное от него русское слово «фланец», ─ плоскую металлическую пластину на конце трубы с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек с гайками).

Фланцы являются одним из самых распространенных разъемных соединений, которые используются в промышленности. Они служат для соединения отдельных частей аппаратов. Также они используются для присоединения к аппарату трубопроводов, трубопроводной арматуры, датчиков контрольно-измерительных приборов, для соединения между собой отдельных участков трубопроводов и т д.

Распространенность фланцевых соединений трубопроводной арматуры обусловлена множеством присущих им достоинств. Самое очевидное из них ─ возможность многократного монтажа и демонтажа.

Рис. 1. Фланцы

Фланцевые соединения отличаются прочностью и надежностью, что позволяет использовать их для комплектации трубопроводных систем, работающих под высоким давлением. При соблюдении ряда условий фланцевые соединения обеспечивают очень хорошую герметичность. Для этого стыкуемые фланцы должны иметь аналогичные, не выходящие за рамки допустимой погрешности, присоединительные размеры. Еще одно из условий ─ обязательная периодическая подтяжка стыков, позволяющая поддерживать на должном уровне «хватку» болтовых соединений. Это особенно важно при постоянном воздействии на них механических вибраций или наличии существенных колебаний температуры и влажности окружающей среды. И чем больше диаметр трубопровода, тем это актуальнее, ведь по мере его увеличения усилие на фланцы возрастает. Герметичность фланцевых соединений во многом зависит от уплотнительной способности устанавливаемых между фланцами прокладок.

Способность фланцевого соединения противостоять давлению, температурам, а в случае применения особых материалов, агрессивным средам, с возможностью перераспределения нагрузок в местах соединений (паропроводы, предприятия химической промышленности и пр.) делает данный вид соединения просто незаменимым при больших диаметрах трубопроводов. При малых диаметрах трубопроводов фланцевые соединения не оправданы, так как муфтовые (резьбовые) соединения отвечают всем требованиями при своей экономичности.

Как правило, фланцевые соединения имеют круглую форму, так как она наиболее надежна и проста в исполнении. Однако, при необходимости, фланцевые соединения могут быть изготовлены с квадратной или прямоугольной формой патрубка.

Прямоугольные и квадратные фланцевые соединения достаточно сложны в обработке и не всегда обеспечивают необходимую герметичность, поэтому применять их следует только в случае крайней необходимости.

Общие сведения

Существует несколько видов фланцевого соединения, каждое из которых делается строго в соответствии ГОСТа:

1. Плоские фланцы –ГОСТ 12820-81
2. Воротниковые – ГОСТ 12821-81
3. Свободные фланцы на приварном кольце –ГОСТ 12822-80
4. Фланцы для сосудов и аппаратов ГОСТ 28759,2-90
5. Кольцевая заглушка ГОСТ 12836-80

Чтобы соединение деталей было герметичным применяют уплотнители:

При помощи фланцев соединяются не только трубы между собой, но и производится монтаж труб к другим конструкциям. Например, к емкости, на патрубок которой установлен фланец или чтобы произвести стыковку изделий из разного материала.

Соединительные детали изготавливают из:

1. Ковкого чугуна. Фланцы отливаются. Допустимое давление 4МПа. Допустимая температура жидкости от -300 до +4000
2. Стали. Литые соединительные детали с допустимым давлением 20МПа и рабочей температурой от -2500 до +6000 . Применяются для монтажа изделий из разного материала.
3. Стали. Приварные фланцы. Предназначены, для труб с небольшим давлением 2,5 МПа.
4. Чугун серый. Литые фланцы используются, для труб с максимальным рабочим давлением 16МПа. Допускается транспортировка жидкости температурой от -150 до +3000.

Внимание! Стальные фланцы отливаются из легированной, углеродистой и нержавеющей стали.

Также выпускаются полипропиленовые фланцы, для монтажа пластикового трубопровода с незначительным давлением:

• Проходные – соединительные фланцы для труб
• Глухие – предназначены для установки в тупиковых ветках трубопровода.

Для того, чтобы соединить две детали потребуется два одинаковых фланцы, которые плотно прикреплены к срезу трубы.

Присоединяются фланцы двумя способами:

• Сажаются на резьбу. Такой вид установки соединительного элемента применим только для безнапорной магистрали.
• Крепятся путем приваривания.

Фланцы предназначенные для одной стыковки называют ответными. Когда элементы установлены, производится их соединение и закрепление при помощи болтов или шпилек. Шпильки закреплять проще и быстрее, так как резьба с двух сторон и затягивать гайки можно сразу с обоих концов.

Условный проход. Особенности его обозначения

Очень важно отметить, что условный проход не является внешним диаметром трубы, а обозначает проход (сечение), по которому протекает среда через фланцевое соединение. Одной из особенностей фланцев стальных плоских приварных и стальных свободных на приварном кольце на диаметры условного прохода Ду 100,125 и 150 мм является то, что возможны три их конструкции под различные наружные диаметры трубы.

Поэтому при заказе этих фланцев на Ду 100,125 или 150 мм необходимо указывать букву, соответствующую требуемому диаметру трубы. Если в заявке (спецификации) на данные типоразмеры фланцев буква не указана, то фланцы изготавливаются под следующие диаметры трубы: 100А, 125А, 150Б (табл. 2).

Таб. 2. Соответствие условного прохода Ду 100,125 и 150 наружному диаметру трубы.

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.

Фланцевые соединения: виды, исполнения и требования

Фланцевое соединение – разъемный (болтовой) способ монтажа стальных трубопроводов. Фланец имеет плоский корпус с большим отверстием по центру и несколькими маленькими по периметру. Самая функциональная форма детали – круглая, реже производят прямоугольную или квадратную. Для герметичной фиксации применяют уплотнители, сам крепеж осуществляют шпильками, болтами.

Изображение фланцевого соединения

ГОСТ 33259-2015 регламентирует фланцы с номинальным давлением PN не более 250 кгс/см2. Выделяют 6 конструкционных типов арматуры.

• Плоский приварной (01) – круглый элемент, которое свободно надевается на трубу и крепится к ней свариванием двумя угловыми швами. Внутренний диаметр – не более 2400 мм.
• Приварной встык (воротниковый, устьевой) (11) – приплюснутое кольцо с конической горловиной, торец которой совмещается с трубным сваркой встык одним швом. DN – до 4000 мм.
• Корпуса арматуры (литой) (21) – продолжение трубы, ее часть. Номинальное сечение оборудования – не более 2000 мм.

Следующие три разновидности относят к свободным фланцам. Они состоят из заглушки, которая крепится к трубопроводу и совпадает с ним по материалу. Для изготовления корпуса берут более бюджетные сплавы.

Конструктивные.

Основой этой группы характеристик является конструкция фланца. На территории Российской Федерации и стран СНГ наибольшее распространение получили три фланцевых стандарта:

• 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 трем наиболее распространенным стандартам, упомянутые выше, предназначены для соединения трубопроводной арматуры и оборудования. В силу конструктивных особенностей условия монтажа этих фланцев различаются.

• Фланец стальной плоский приварной. При монтаже фланец «надевается» на трубу и приваривается двумя сварными швами по окружности трубы.
• Фланец стальной приварной встык. Монтаж такого фланца по сравнению с плоским приварным фланцем предусматривает только один соединительный сварной шов (при этом необходимо соединить встык торец трубы и «воротник» фланца), что упрощает работу и сокращает временные затраты.
• Стальной свободный фланец на приварном кольце
  Кроме того, положительным является то, что при подборе свободных фланцев под трубу из нержавеющей стали, в целях экономии, допускается использование кольца из нержавеющей стали, а фланца — из углеродистой (табл. 1).

  состоит из двух частей — фланца и кольца. При этом, естественно, фланец и кольцо должны быть одного условного диаметра и давления. Такие фланцы отличаются по сравнению с вышеперечисленными удобством монтажа, т. к. к трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, что обеспечивает легкую стыковку болтовых отверстий свободного фланца с болтовыми отверстиями фланца арматуры или оборудования без поворота трубы. Они часто используются при монтаже трубопроводной арматуры и оборудования в труднодоступном месте или при частом ремонте (проверке) фланцевых соединений (например, в химической промышленности).

• Помимо этих трех стандартов следует особо выделить фланцы, изготавливаемые по чертежам заказчика (нестандартные фланцы). В отличие от первых трех вышеупомянутых фланцев данная конструкция не является постоянной и может изменяться в зависимости от ожиданий и требований клиента. Такие фланцы являются индивидуальными и служат для удовлетворения любых потребностей заказчика.
• Фланцы, изготовленные по зарубежным стандартам, отличаются от российских конструктивно. Среди импортных, наибольшее распространение в России получили фланцы, выполненные по немецким стандартам DIN (стандарт принят по всей Европе) и американским ANSI.

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).

Из чего производят деталь?

В промышленности используются стальные фланцы, однако сталь, из которой изготавливают деталь, также бывает разной. Маркировка стальных фланцев будет определять, в каких условиях лучше использовать данную деталь:

1. Сталь 20 – самое применяемое сырье. Это углеродистая сталь, детали из нее применяются для сборки арматуры на магистралях, где внешняя температура не ниже –40 градусов, а внутренние показатели не выше +475 градусов.
2. Сталь 09г2с – сталь из сплавов никеля, хрома и молибдена, предназначенная для осуществления сварки. Изделия из данного материала могут эксплуатироваться при внешней температуре от –70 градусов.
3. 12Х18Н10Т – криогенная сталь. Детали из данного материала могут использоваться в агрессивной среде, например со щелочами и кислотами. Допустимая температура от – 196 градусов до +350 градусов.
4. 10Х17Н13М2Т – коррозийно-стойкая обыкновенная сталь. Крепления из нее эксплуатируются в особо экстремальных условиях, ведь она сохраняет стойкость к коррозии под напряжением. Рабочие температуры от -196 до +600 градусов.
5. 15Х5М – низколегированная жаропрочная сталь. Такие изделия имеют высокое сопротивление к окислению при показателях +600-650 градусов.

Данные марки являются самыми используемыми, однако кроме них производители применяют другое сырье. Существуют полипропиленовые модели – они предназначены для стыковки полипропиленовых труб с металлической запорной арматурой. Рабочая температура у такого материала значительно ниже — +80 градусов. К ним в комплекте могут продавать бурт под фланец – специальную деталь для создания фланцевого соединения из полипропилена.

Полипропиленовый фланец

Кроме стали и пропилена используют чугун двух видов – ковкий и серый. Детали из ковкого чугуна используются при рабочих температурах от -30 до +400 градусов, а из серого чугуна – при температуре от -15 до +300 градусов.

Технология производства

При производстве фланцев используют несколько способов:

• Центробежное литье
• Штамповка или ковка
• Резка из листа стального проката с использованием лазерного инструмента.
• Горячая поковка из заготовок в виде прокатных колец.
• Полуручной способ с использованием станков ЧПУ или токарно-фрезерных полуавтоматов.

Наиболее производительным способом, часто используемым для выпуска серийной партии, является штамповка, осуществляемая в закрытых формах – штампах. Наименее затратным является способ резки деталей из листовой стали. Способ требует дополнительного ультразвукового контроля на отсутствие каверн.

В процессе изготовления деталей производятся регулярный контроль качества. От качества фланца зависит работоспособность магистралей, при выходе из строя которых или авариях пользователь будет нести существенные потери. Одним из основных тестов является проверка на механическую целостность и ровность поверхности.

В настоящее время закупается большое число импортного оборудования, адаптированного под международные стандарты. На предприятиях налажен выпуск фланцев «переходного типа», сочетающего параметры разных систем стандартизации.

Для защиты фланцевых соединений от воздействия агрессивных сред, фланцы покрывают специальными материалами, которые увеличивают срока эксплуатации. Поверхностный слой стали обрабатывается никелем, хромом, цинком и иными материалами, препятствующими преждевременному разрушению. Вид покрытия определяется заказчиком.

Характерная конструкция

Фланец — металлический диск круглой или, что встречается реже, квадратной формы с перфорированной плоскостью. В комплект арматуры такого типа входят:

• парные диски;
• болты и гайки для крепления и стягивания этих плоскостей;
• прокладка из паронита, фторопласта или терморасширенного графита, обеспечивающая герметичность.

Пластиковые фланцы для ПВХ труб

Диски фланцев, поступающие конечному потребителю в том виде, в котором вышли из штамповочного станка, могут быть как гладкими, так и имеющими характерные насечки. Эта модель обеспечивает большую герметичность, необходимую для безаварийной эксплуатации водо- и газопроводов. На диски попарно могут быть нанесены:

• шипы и пазы;
• выступы и соответствующие впадины.

Отдельные конструкции предусматривают углубления под прокладки разных типов и форм. Изолирующие фланцевые соединения газовых труб требуют особенно тщательного контроля качества этого элемента.

Размеры и количество болтовых отверстий устанавливаются производителем в соответствии с ГОСТом. Крепление арматуры к самой трубе производится, как правило, сварочным аппаратом. Отдельные виды фланцевых соединений трубопроводов могут крепиться и при помощи резьбы, нанесенной на фланцевый диск с внутренней стороны. Специалисты отмечают, что в конструкциях такого типа преимущество прочности фланцевого соединений практически утрачивается.

Сварка фланца и стальной трубы

Ряды

• Если при заказе не оговорены особенности конструктивного исполнения присоединительных размеров (ряд 1 или 2), то изготовление фланца по умолчанию осуществляется в соответствии с рядом 2. Конструктивным отличием фланцев ряда 1 от фланцев ряда 2 является разное количество отверстий в нем под крепежные болты (шпильки) и их диаметры.
• Например, фланец на Ду 300 мм и Ру 63 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 36 мм , а ряда 2—39 мм. Аналогично, фланец на Ду 80 мм и Ру 10 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 18 мм с общим их количеством 8 шт., а ряда 2 соответственно — 18 мм и 4 шт. Поэтому эту особенность необходимо учитывать при заказе фланцев в качестве ответных под запорную арматуру.

Дефектовка крепёжных изделий

Осмотром проверяют наличие дефектов поверхностей, состояние резьбы, наличие изгиба стержней. При наличии вмятин, забоин, выкрашивании, срыве более двух ниток резьбы, изгибе стержней и заметном износе крепёжные детали бракуют. Опробованием вручную определяют пригодность резьбы, завертывая и отвертывая болт или гайку.

Последовательность сборки резьбовых соединений:

• проверяют стык соединяемых деталей на прилегание стыкуемых поверхностей;
• при необходимости пригоняют стыкуемые поверхности;
• совмещают оси отверстий под крепёжные детали;
• в отверстия вставляют болты или ввёртывают шпильки;
• надевают шайбы и подкладочные стопорные элементы;
• наворачивают гайки и предварительно их навинчивают;
• замеряют зазор по опорным поверхностям гаек (прилегание опорных поверхностей должно быть не менее 75% по всей длине окружности);
• окончательно затягивают гайки;
• контролируют в соответствии с рабочими чертежами правильность взаимной ориентации соединяемых деталей и плотность стыка.

При постановке шпильки необходимо:

• обеспечить плотную посадку в корпусе;
• установить ось шпильки перпендикулярно поверхности детали (неперпендикулярность вызывает значительные напряжения в резьбе).

В зависимости от инструментального обеспечения при сборке резьбовых соединений применяют:

• традиционную затяжку с приложением к гайке крутящего момента;
• предварительный нагрев болтов;
• приложение к болту осевых сил.

Традиционная технология с приложением крутящего момента к гайке

осуществляется с помощью гаечных ключей, ключей предельного момента, динамометрических ключей, ключей мультипликаторов, гидравлических, пневматических, электрических гайковертов. Данные инструменты не имеют приборов для измерения сил (за исключением динамометрических ключей). Традиционная технология приводит к возникновению в стержне болта касательных напряжений.

Технология сборки резьбовых соединений с предварительным нагревом болтов (до 100 °С) исключает возникновение касательных напряжений, однако трудно учесть потери тепла при сборке – это не позволяет обеспечить создание в болтах заданных сил предварительной затяжки.

Технология сборки резьбовых соединений с приложением к болтам осевых сил

исключает возникновение в стержнях касательных напряжений, а использование гидравлического инструмента позволяет обеспечить контроль усилий затяжки при помощи манометров на маслостанции.

Группы болтов (шпилек) затягивают с одинаковым усилием. Для неответственных (конструктивных) болтов и шпилек затяжку производят в 2 “обхода”, а для ответственных (расчётных) – не менее, чем в 3 “обхода” (0,5; 0,7; 1,0 усилия затяжки). Затяжку следует проводить в шахматном порядке симметрично относительно продольной оси стыка.

Рекомендуется сборку соединений проводить в два этапа. На первом этапе с помощью ключей, гайковертов и специальных накидных головок проводят навинчивание гайки до упора. На втором этапе с помощью устройств, ключей-мультипликаторов, гайковертов, гидравлических ключей или специальных домкратов окончательно затягивают гайки. Резьбовые соединения с предварительным растяжением собирают в 2 “обхода”.

Сборку резьбовых соединений фланцевых стыков проводят в определённой последовательности путём одновременной затяжки симметрично расположенных пар гаек (попарная сборка) либо диаметрально расположенных гаек (рисунок 4.4).

Обозначения резьбы:

• М24 – метрическая диаметр 24 мм;
• М24×1,5 – метрическая диаметр 24 мм, шаг 1,5 мм;
• М24LH – метрическая диаметр 24 мм, левая, с крупным шагом.

Винты и гайки обычно выполняются из Ст3, Ст4, Ст5, Ст35, Ст45. Болты для напряжённых соединений выполняют из Ст40, 40ХН. Выбор материалов и параметров резьбовых соединений определяется расчётом на прочность. В обозначениях болтов дополнительно указывают длину, класс прочности.

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898/1-78) при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Первое число, умноженное на 100, определяет номинальное временное сопротивление в Н/мм2, второе число (отделённое точкой от первого), умноженное на 10, – отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм2.

Диаметр резьбы

• Все резьбовые крепежные детали имеют внутренний (гайки) и наружный (шпильки и болты) диаметр резьбы. В зависимости от назначения и нормативного документа, по которому изготавливается продукция, резьба может быть метрической и дюймовой. Метрический шаг резьбы измеряется в миллиметрах, а дюймовый — в дюймах. Пример: М12 — метрическая резьба с номинальным диаметром 12 мм ; 3 / 4 » — дюймовая резьба с номинальным диаметром 3 / 4 дюйма.

• Длина болта — длина, которая указывается в обозначении изделия при заказе, в большинстве случаев не является габаритной характеристикой. Преимущественно длина болта, указываемая в обозначении изделия, равна длине стержня болта, т. е. высота головки болта в расчет не берется.
• Пример: для болта М12х120 — длина стержня болта равна 120 мм , при этом общая габаритная длина больше на высоту головки болта на 7,5 мм , т. е. общая габаритная длина равна 127,5 мм . На рис. 3: l — длина болта; l+ к = общая габаритная длина болта.

Длина шпильки

• Для большинства шпилек длина l, указываемая при заказе, обозначает общую габаритную длину шпильки. Однако некоторые нормативные документы предусматривают в обозначении шпилек не всю длину шпильки.
• Пример: ГОСТ 22032-76, распространяющийся на шпильки с ввинчиваемым концом длиной dv предусматривает обозначение длины шпильки, не включающей длину ввинчиваемого конца. l — длина шпильки, b — длина ввинчиваемого конца (рис. 4).

Исполнение 1

• Поле допуска резьбы обозначает точность исполнения резьбы.
• Чем больше значение поля допуска, тем больше отклонение параметров резьбы от номинальных.
• Для большинства крепежных изделий достаточным является поле допуска резьбы для наружной резьбы — 6д, для внутренней резьбы—6Н.
• Длина резьбового конца — длина части болта или шпильки, предназначенная для навинчивания гайки.

Типы резьбовых соединений между трубами

Подобно безрезьбовым способам, резьбовые трубные соединения также могут быть разъёмными и неразъёмными. Хотя, казалось бы, любая резьбовая конструкция в принципе может быть разобрана, но встречаются ситуации, когда две соединённые резьбой трубы дополнительно приварены к неподвижным поверхностям, что препятствует их разъединению. В этом случае говорят о неразъёмном резьбовом соединении.

Тем не менее, вышеописанная ситуация является скорее исключением; в целом же резьбовые способы рассматриваются как разъёмные виды трубных соединений. Разновидностей их существует несколько, однако наибольшее практическое применение находят два: сгон и двунаправленная резьба.

Соединение посредством сгона применяется в тех случаях, когда трубы неподвижны относительно собственной оси, и при этом одна из них имеет длинный резьбовой участок, а другая – короткий. На трубу с длинным отрезком резьбы накручиваются контргайка и муфта. Далее муфта сгоняется с длинной резьбы на короткую до самого конца, поджимаясь с другой стороны контргайкой.

Высота выступа

Если взглянуть на чертеж стального фланца, то он имеет несколько параметров, в том числе и высоту выступа. Она обозначается буквами H и B, измерить ее можно во всех типах изделий, кроме того, который имеет нахлесточное соединение. Следует запомнить следующее:

• модели с классом давления 150 и 300 будут иметь высоту выступа 1,6 мм;
• модели с классом давления 400, 600,900,1500 и 2000 имеют высоту выступа 6,4 мм.

С выступом и впадиной В первом случае поставщиками и производителями деталей учитывается поверхность выступа, во втором случае поверхность выступа не входит в указанный параметр. В брошюрах к деталям эти показатели могут указываться в дюймах, где 1,6 мм это 1/16 дюйма, а 6,4 мм – ¼ дюйма.

Материалы изготовления и виды

Для выполнения соединения металлических труб могут быть использованы фланцы, изготовленные из следующих материалов:

• Чугун серый. Детали изготавливают методом литья. Использовать эти детали разрешено при интервале рабочего давления до 16 МПа. Температура транспортируемой среды должна быть в пределах от -15 до +300.

• Чугун ковкий. Изготавливаются детали методом литья. Разрешено применять для монтажа трубопроводов с рабочим давлением до 4 МПа, а вот рабочий диапазон температур более широкий – от -30 до +400.
• Сталь. Литые стальные фланцы могут быть использованы для соединения труб из разных материалов. Максимальное рабочее давление – до 20 МПа, температурный диапазон очень широк – от -250 до +600 градусов.
• Сталь. Фланцы приварные используют для сборки трубопроводов, работающих при небольшом давлении — до 2,5 МПа.

Совет! Для изготовления фланцев используются разные виды стали – легированная, углеродистая, нержавеющая.

Относительно недавно стали использовать фланцы из полимерного материала. Применяют полипропиленовые детали на пластиковых трубопроводах, работающих без давления (или с незначительным давлением). В зависимости от назначения выделяют два вида фланцев:

• Проходные. Их используют для соединения трубы с другими деталями трубопровода.
• Глухие. Устанавливают в тупиковых ветках магистрали.

Выбор прокладки

Для герметизации соединения обязательно используются прокладки. Особенно важно правильно рассчитать степень герметизации при эксплуатации трубопровода под давлением. Выбор материала для изготовления прокладок зависит от условий эксплуатации и свойств транспортируемой среды. Чаще всего применяют:

• Резину. В зависимости от свойств среды выбирают материал, устойчивый к действию кислот и щелочей, маслу и нефтепродуктам, температуре.
• Паронит. Может быть применен материал общего назначения или маслостойкий.
• Фторопласт.
• Асбестовый картон.

Прокладку вырезают по форме фланца, её толщина зависит от выбранного материала.

Процесс затяжки и последовательность действий

После того как фланцы приварены, и между ними установлена прокладка, следует убедиться, что она не мешает установке стяжных болтов или шпилек.

Чтобы обеспечить равномерную стяжку труб, все болты закручиваются до небольшого усилия. Затем затягивается первый болт, а вторым после него будет противоположный к нему и т.д. Метод затяжки называется «крест-накрест» – это обеспечит максимальную равномерность уплотнения прокладки и предотвратит чрезмерное напряжений труб.

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.

Подготовка фланцев для установки

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку. Она должна стоять по центру не перекрывая крепежные отверстия. Повторное использование старых прокладок нежелательно, но если иного выхода нет, устанавливают несколько штук бывших в употреблении.

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы ― это кольцеобразные пластины из стали, но иногда их делают в виде квадрата или прямоугольника. В центральное большое отверстие вставляют торец трубы, а в равномерно распределенные по внешнему периметру ― болты или шпильки. В перечень разновидностей фланцев включены проходные и заглушки. Первые предназначены для стыковки элементов трубопровода, вторыми закрывают тупики или отсекают ремонтируемые либо заменяемые участки.

Чтобы продукция, сделанная в разных странах, была взаимозаменяемой, разработана унифицированная классификация фланцев. В России это ГОСТ, европейские страны пользуются немецким стандартом DIN, а Америка, Япония и Австралия ANSI/ASME. Однако нередко одинаковые фланцы обозначаются разными символами. Поэтому стандарты переводят с помощью специальных таблиц.

Нормативы по исполнению указаны в ГОСТ 12815-80 цифрами от 1 до 9:

1. С соединительным выступом в виде фаски под наклоном 45⁰.
2. То же, что 1, но выступ под прямым углом.
3. С пазом на внутренней стороне и выступом под углом 45⁰ снаружи.
4. С шипом.
5. С внутренним кольцевым пазом.
6. С фаской под линзовую прокладку (вибровставка) на внутренней стороне.
7. Выборка для овальной прокладки.
8. С шипом для фторопластовой прокладки.
9. То же что 8, но вместо шипа паз.

Виды фланцев
При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

1. Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — +600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
2. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — +300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
3. Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
4. Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
5. Свободновращающиеся состоят из пластины и кольца, которое приваривают к торцу, а фланец свободно крутится на нем. Такое фланцевое соединение устанавливают в труднодоступных местах или там, где необходимо частое проведение профилактических мероприятий на трубопроводе. Рассчитано на давление до 2,5 МПа.
6. Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

Действующие стандарты качества

Для стандартизации продукции существует несколько классификаций, которые работают во всем мире.

• ГОСТ – стандарт качества, действующий в странах СНГ;
• DIN – европейский стандарт;
• ASME/ANSI – стандарт, действующий на территории Японии, США и Австралии.

Согласно приведённым классификациям, созданы таблицы с переводами по указанным значениям.

Рабочая температура

• Одним из важнейших параметров является рабочая температура. Исходя из того, какую температуру имеет среда, которая будет транспортироваться по трубопроводу, а также с учетом внешней среды, зависит и марка стали, из которой будет изготовлен крепеж. Каждая марка стали имеет определенный диапазон рабочих температур, при которых крепежное изделие может обеспечить прочность и надежность соединения.
• Например, при одном и том же номинальном давлении при температуре не ниже -30 °С рекомендуется применять шпильки из стали 35, в то время как при предполагаемой температуре эксплуатации до -70 °С следует применять крепеж, изготовленный из хладостойких марок стали, например, 09Г2С или 10Г2.

Межфланцевое присоединение

Межфланцевое соединение – довольно распространенный вид соединения трубопроводной арматуры. Межфланцевые затворы не имеют собственных фланцев или резьбы, они устанавливаются между двумя фланцами и стягиваются шпильками.

Преимущество межфланцевых соединений

• Широкое распространение. Межфланцевое соединение подходит для большинства технологических узлов и рабочих сред.
• Уменьшение строительной длины изделия, а также уменьшение его веса, как следствие – небольшая нагрузка на трубопровод, и более низкая цена.
• Облегчение монтажа в ограниченных условиях, возможность поворота затвора в нужное положение вокруг оси трубопровода.
• Возможность легко демонтировать нужный узел системы для ремонта и очистки.
• Возможность монтажа в огнеопасных и взрывоопасных участках, за счет отсутствия необходимости сварки.

(Затвор дисковый межфланцевый симметричный, управление – рукоятка)

Сложности при установке межфланцевого затвора заключаются в правильном центрировании, т.е. расположении затвора и фланцев относительно друг друга, а также в равномерном закручивании стягивающих шпилек. При неравномерной затяжке шпилек в межфланцевом присоединении возможно возникновение протечек, а также деформация корпуса затвора.

Сборка и разборка болтовых соединений

1.1. Подготовка к сборке

Сборку болтового соединения начинают с подготовки поверхностей, по которым соединяются детали. Для создания герметичности иногда плоскости пришабривают или притирают. Следует учесть, что герметичность стыка увеличивается в 2-2,5 раза при повторной сборке соединения. Величина зазора между плоскостями разъема должна быть указана в чертежах. Кованые или литые детали должны иметь обработанные поверхности под устанавливаемые крепежные детали.

1.2. Сборка болтовых соединений

Наиболее распространенный тип болтового соединения – соединение, собранное на болтах или винтах. При подготовке соединения к сборке необходимо проверить, что в собираемом соединении крепежных деталей с метрической резьбой (табл. 1) обеспечены запас резьбы, глубина сверления и выход конца винта из гайки с метрической резьбой в соответствии с табл. 1.

Таблица 1. Запас резьбы, глубины сверления и выход конца винта из гайки с метрической резьбой, мм,для крепежных деталей с метрической резьбой (значения эмпирические)

Технологические.

Эти характеристики связаны с особенностями производства (из каких заготовок и по каким технологиям выполняется фланец).

Круглые и квадратные фланцы. В настоящее время выпускается небольшое количество задвижек, клапанов и т. п. трубопроводной арматуры, имеющей в качестве присоединительного узла фланец квадратный. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12815-80 до давления условного Ру 4 МПа (40 кгс/см2) предусмотрены по конструкции фланцы как круглые, так и квадратные. При заказе квадратных фланцев необходимо помнить, что существует прямая зависимость диметра фланца от условного давления: чем выше давление, тем меньшего диаметра фланец можно произвести (табл. 2).