Фланец: это что такое, для чего нужно фланцевое соединение трубопроводов

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы для трубы ― 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:

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

Виды фланцев

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — +600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — +300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
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.
Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

При установке фланцевых соединений на стальных трубопроводах их материал должен быть идентичным или близким по составу металлу труб. Это нужно для предотвращения повреждений при изменениях температуры. Фланцы бывают из серого и ковкого чугуна, легированной, углеродистой и нержавеющей стали. Для трубопроводов из иных материалов выпускаются бронзовые, алюминиевые, латунные разновидности. Безнапорные системы из полиэтиленовых труб часто собирают на полипропиленовых фланцах.

Выбор

Как и любая другая фурнитура, используемая для сборки трубопроводов, фланцы выпускаются разных типоразмеров.

Разберемся, на какие характеристики нужно обращать внимание.

Проход условный

Это очень важная характеристика. Условный проход фланца – это, по сути, внутренний диаметр трубы, на которую эта деталь устанавливается. Обозначается этот параметр буквенным обозначением Ду, измеряется в мм. Для приварных фланцев вместе с размером условного прохода указывается латинская буква, буквой обозначается наружный диаметр трубы.

Ряд

Детали, имеющие одинаковый условный проход, далеко не всегда одинаковые. Еще одним важным параметром является рядность. Отличия моделей:

в разнице межосевых расстояний крепежных отверстий;
диаметром крепежных отверстий.

Рабочее давление

При выборе арматуры очень важно обращать внимание на такой показатель, как рабочее давление в трубопроводе. Этот показатель определяется максимально возможным давлением, при котором трубопровод может функционировать без образования протечек в местах разборных соединений. Показатели условного давления зависят от следующих параметров:

геометрические размеры деталей;
материал изготовления;
наличия и материала уплотнительной прокладки.

Рабочая температура

Этот показатель не менее важен, так как при превышении максимальных показателей, в местах фланцевых соединений может образоваться течь. Параметры рабочего давления и рабочей температуры зависят друг от друга, поэтому эти показатели указывают в специальных таблицах в сопроводительной документации к изделию.

Как выполняется соединение фланцевого типа?

Когда нужно объединить две детали трубопровода применяется приварка стального фланца к трубе. Данная фиксация именуется соединением фланцевого типа и в перспективе позволяет разобрать трубопровод, чтобы сделать ремонт. Чтобы понимать, как происходит сборка, нужно детально рассмотреть процесс:

Для состыковки 2-ух компонентов используются плоские детали, имеющие в самом центре отверстие, куда ставится торец трубы.
Вдоль периметра кольца расположены отверстия – в них ставятся элементы крепежа: болты или шпильки с гайками.
Место соединение будет разъемным, чтобы оно было непроницаемым применяют прокладки для уплотнения. Соединение фланцевого типа призвано состыковывать 2 трубы или подсоединять трубу к емкости, оборудованной вводящим отрезком трубы с фланцем.

Фланец можно создать собственными руками – подобная деталь прекрасно подойдет на точило для станка по заточке предметов.

Инструменты для изготовления соединения

Чтобы без посторонней помощи выполнить соединение 2-ух деталей трубы, нужно приготовить инструменты. Как правило это оборудование, которое предназначено для завинчивания болтовых соединений по окружности фланцев:

ручной ключ;
накидной ключ;
пневматический гаечный ударный ключ;
гидравлический динамометрический ключ;
болтовой натяжитель гидравлического типа.

По мимо этого понадобится специализированная смазка, которая наносится на две поверхности, во избежание трения деталей и обеспечить легкость крутящего момента. Очередность работы проста: в первую очередь завинчивают первый болт, потом переходят к закрутке того, который находится вдоль диагонали на 180 градусов от первого. Дальше переходят к болту, размещенному под угол 90 градусов от второго, а от него – к противоположному.

Область применения

Что такое фланец? Это вид фитинга для соединения отрезков труб. Наружная образующая такого соединителя может иметь любую форму, но чаще всего также бывает круглой. Круглые детали, фото которых часто можно видеть в инструкциях, предпочтительнее квадратных или шестигранных потому, что они технологичнее в производстве и менее трудоёмки при монтаже.

Ранее фланцем называли уступы круглой или прямоугольной формы для стыкового соединения любых (в том числе, и неподвижных) частей изделия. Бытовало даже соответствующее обозначение для технологического перехода штамповки таких уступов — фланцовка. Однако из ныне действующего ГОСТ 18970-84 этот термин был исключён и заменён термином «отбортовка».

Используемые материалы

Фланцевое соединение — очень важный участок трубопровода, поскольку соединение труб является наиболее слабым звеном системы. Если соединение подвергается коррозии, а кроме того, трубопровод работает при высоких температурах и давлениях, то фланцы должны быть сделаны из высококачественного материала. Таким материалом является чаще всего нержавеющая сталь. Она не требует предварительной .

Поскольку нержавейка — довольно дорогой материал, то нержавеющие фланцы применяются при наличии определенных условий. Например, они могут быть использованы при высоких рабочих давлениях или температурах. Такие фланцы становятся незаменимыми при работе в условиях наличия среды с повышенной опасностью коррозии.

Нержавеющие фланцы используются для герметичных разборных агрегатов и трубопроводов в различных отраслях хозяйства. Такие фланцы часто изготавливаются из нержавеющей стали марок 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 10Х17 Н13М3Т.

При этом из первой марки стали изготавливаются фланцы, работающие в линиях пищевой или фармацевтической промышленности, а также в условиях агрессивной химической среды. Фланцы из второй марки стали используются в агрессивной воздушной среде, а фланцы из третьей марки стали могут работать при высокой температуре в среде серной или уксусной кислот.

Свойства обусловлены наличием в ней легирующих присадок (никель и хром) и наноприсадок (титан, молибден и т.п.). Например, добавка в сталь марки 12Х18Н10Т титана делает эту сталь хладостойкой, и она может нормально работать в криогенных системах, температура которых около -270 ºС.

Процесс изготовления фланцев из нержавеющей стали состоит в выплавке в дуговой печи , которая разливается в изложницы. Из слитков путем , штамповки, резки, гибки и сварки изготавливаются фланцы.

Классы давления фланцев

Детали, изготавливаемые согласно стандартам Asme (Asni) всегда характеризуются рядом параметров. Одним из таких параметров является номинальное давление. При этом диаметр изделия должен соответствовать его давлению согласно установленным образцам. Условный диаметр обозначается комбинацией букв «ДУ» или «DN», после чего стоит цифра, характеризующая сам диаметр. Условное давление измеряется в «РУ» или «PN».

Чертеж фланца с различными обозначениями

Классы давления американской системы соответствуют переводу в МПа:

150 psi — 1,03 МПа;
300 psi — 2,07 МПа;
400 psi — 2,76 МПа;
600 psi — 4,14 МПа;
900 psi — 6,21 МПа;
1500 psi — 10,34 МПа;
2000 psi — 13,79 МПа;
3000 psi — 20,68 МПа.

В переводе с МПа каждый класс будет указывать на давление фланца в кгс/см². От класса давления зависит, где будет использоваться выбранная деталь.

Крепежные детали

Роль крепежа во фланцевых соединениях нельзя недооценивать. Болтам или шпилькам приходится «держать удар» механических нагрузок, стремящихся разорвать соединение. Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) обычно изготавливают из того же или близкого по свойствам материала, что и сами фланцы. Избегая значительной разницы коэффициентов линейного расширения, удается обеспечить важную в процессе эксплуатации синхронность реакции фланца и крепежных деталей на изменения температуры.

Отверстия под крепежные детали во фланцах трубопроводной арматуры должны быть расположены симметрично по отношению к обеим ─ вертикальной и горизонтальной ─ главным осям. Но только не на них самих.

Чтобы сберечь время, затрачиваемое на подбор, и сократить расходы на доставку необходимого крепежа, его удобно заказать в комплекте с фланцами в одной компании. Это, кроме того, послужит гарантией их полной совместимости. Такую возможность получают заказчики, обратившиеся в компанию АРМАТЭК. Здесь также помогут укомплектовать фланцы межфланцевыми прокладками из различных материалов. Ведь от их свойств и качеств в значительной степени зависит герметичность фланцевого соединения.

Разновидности фланцев

На официальном сайте нашей компании представлен виртуальный каталог, в котором размещены по тематическим разделам все реализуемые фитинги. В нем отдельное место выделено фланцам, которые отличаются между собой не только по модификации, но и по следующим параметрам:

по способу монтажа;
по сфере применения;
по материалам, которые были использованы при их изготовлении;
по рабочим параметрам.

Для клиентов нашей компании сегодня доступны плоские и воротниковые фланцы. Они активно используются субъектами предпринимательской деятельности, специализирующимися в области производства и добычи полезных ископаемых.

Особенности воротниковых фланцев

В процессе изготовления воротниковых фланцев производителями задействуется в качестве основного сырья высокопрочная сталь разной маркировки. Готовые изделия способны выдерживать давление 1-10 МПа и могут эксплуатироваться при различных рабочих температурах, поэтому классифицируются следующим образом:

марка стали № 20 и 25 – фланец будет выполнять возложенные на него функции при температурном режиме до – 30 градусов;
конструкционные марки стали – фланцы могут эксплуатироваться при предельно низкой температуре до – 70 градусов.

К конструкционным особенностям воротниковых фланцев можно причислить наличие на их поверхности усеченных выступов. Функции этого элемента заключаются в обеспечении герметичного соединения труб.

Технические возможности плоских фланцев

Плоские фланцы изготавливаются в условиях производства, на котором установлено высокотехнологичное оборудование и задействуются современные технические стандарты. Готовые изделия в полной мере соответствуют государственным нормам и стандартам, и в реализацию поступают вместе с сопроводительной документацией и соответствующими сертификатами. Основное предназначение плоских фланцев заключается в обеспечении разъемных соединений труб, при монтаже трубопроводов и узлов управления запорной арматурой и системой. При этом стоит отметить, что, не смотря на возможность быстрого демонтажа таких фланцев, их использование гарантирует инженерной коммуникации максимально герметичное соединение. Данные фитинги способны выполнять свои функции на протяжении многих десятков лет при широком температурном диапазоне: от + 300 до – 70 градусов. Посетителям сайта компании ТК Инжиниринг доступны различные модификации плоских фланцев из стали, которые изготовлены из следующих её видов:

термостойкой;
нержавеющей;
легированной и т. д.

Также мы предлагаем:

Фланцы плоские Фланцы стальные плоские приварные

Накидной фланец

Установленная прочность такого типа фланца под воздействием давления, находящегося внутри изделия, равняется двум третьим от показателя прочности изделия, имеющего приварную горловину (воротник). Продолжительность службы накидного продукта также значительно меньше воротникового.

Состыковка труб происходит в двух сварных швах, расположенных по углам на наружной поверхности, а также на внутренней поверхности изделия.

Между концом трубы и внешним концом фланца имеется трехмиллиметровое расстояние. Оно не допускает повреждение поверхности изделия в момент проведения сварочных работ.

Фланцевые соединения – собираем трубопровод быстро и качественно

Фланец изготавливается в виде резьбовой детали. Она чаще всего применяется для соединения металлических и полиэтиленовых водопроводов, а также газовых коммуникаций без сварки. Фланцы для сборки бытовых сетей из разных материалов имеют не только резьбу на одной стороне, но еще и обязательный уплотнитель. Последний расположен на втором конце описываемого элемента. Уплотнитель гарантирует получение герметичного и по-настоящему прочного соединения, которое при необходимости всегда можно разобрать.

Пример фланцевого соединения

Для прокладки коммуникаций можно использовать:

металлические накидные фланцы;
фланцы под специальные втулки (их называют буртами).

Домашним умельцам специалисты советуют соединять ПЭ трубы по второй из указанных методик. В этом случае соединение получается максимально качественным. Фланцы под втулки делают из стали 20. Фланцы для полиэтиленовых труб рассчитаны на рабочее давление до 1,6 МПа. Эти детали изготавливаются сечением от 20 до 1200 мм. Поэтому проблем с подбором подходящих элементов для создания разъемных соединений никогда не возникает. Существует несколько тонкостей сборки коммуникаций при помощи фланцев. Приводим их далее:

фланцы с опорой на втулки конусного типа нужно применять при работе с трубами сечением выше 200 мм;
легкие трубные изделия из ПЭ диаметром 150–300 мм, а также тяжелые сечением менее 150 мм лучше всего соединять с помощью фланцев с прямым буртом;
для повышения прочностных показателей соединения труб из разных материалов можно использовать прямые по форме втулки с особым конусным переходом.

При выборе фланцев для создания разъемных соединений обращайте особое внимание на качество крепежных элементов. На них не допускается наличия заусенцев и острых граней. Подобные дефекты могут стать причиной повреждения ПЭ труб. Фланцевое соединение полиэтиленовых труб сечением более 50 мм производится по простой схеме. Вам нужно ровно обрезать трубное изделие в месте, где оно будет состыковываться с другой частью коммуникации. После этого вы аккуратно натягиваете фланец на трубу и надеваете сверху прокладку из резины.

Такой уплотнительный элемент может заходить за сделанный срез максимум на 1 см, не более того. Затем вы надвигаете на прокладку фланец и выполняете его стыковку (используя болты) с ответным фланцем. Болты нужно затягивать очень аккуратно. Если вы будете прикладывать чрезмерные усилия при выполнении этой процедуры, полиэтиленовая труба может треснуть.

Марки материала

Последней отличительной конструктивной характеристикой фланца является используемый материал. Фланцы могут изготавливаться из углеродистых и легированных сталей, а также из нержавеющих сталей. В настоящее время для изготовления фланцев используют большое количество марок стали, наибольшее распространение из которых получили ст.20, СТ.09Г2С, ст.15Х5М и ст.12Х18Н10Т.
Марки стали подбираются с учетом использования фланцев на данную рабочую температуру, условное давление и транспортируемую среду в трубопроводе. Требования на марку стали фланца в зависимости от рабочего давления и температуры среды приведены в ГОСТ 12816-80 (табл. 1).
Крепеж — это детали для неподвижного соединения частей машин и конструкций. К ним обычно относят детали соединений: болты, винты, шпильки, гайки, шурупы, глухари, шплинты, шайбы, заклепки, штифты и многое другое. Крепежные изделия принято делить на две основные группы: 1. Общепромышленный — крепеж, применяемый практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства, не обладающий узкими специализированными характеристиками.
2. Крепеж специального назначения — характеризуется узкоспециализированной областью применения (например, автомобильный, железнодорожный, и др.).

Для таких изделий свойственна четкая направленность на применение в конкретной области или даже продукции (механизмы, изделия и т. п.), обусловленная специальными характеристиками. Фланцевый крепеж — предназначен для соединения деталей трубопроводов. К деталям фланцевого крепежа относятся: болт, шпилька, гайка, шайба.

Этим деталям даны следующие определения:

Болт — крепежная деталь для разъемного соединения частей машин и сооружений в виде стержня с резьбой на одном конце и шести- или четырехгранной головкой на другом.
Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой. Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т. п.
Шайба — деталь, подкладываемая под гайку или головку винта. Шайбы общего назначения применяют для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также, если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра. Косую и сферические шайбы используют для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке. Быстросъемную шайбу применяют в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой. Уплотнительную шайбу из мягкого материала ставят под головку резьбовой пробки для обеспечения герметичности соединения. Пружинная шайба уменьшает опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы. Стопорная (запирающая) шайба путем отгибания ее частей устраняет возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали или вала. Концевые шайбы препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на валу деталей.
Шпилька — крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки. Возможно также соединение деталей шпилькой, на концы которой навинчивают гайки. Существует большое количество нормативных документов, в которых сформулированы технические требования к крепежу. Например, требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях, изложены в ГОСТ 20700-75. Эти требования обусловлены условиями эксплуатации: рабочим давлением, характеристиками среды и т. д. Конструкция и размеры крепежных изделий регламентируются в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75.

Фланец: это что такое, для чего нужно фланцевое соединение трубопроводов

Что такое фланец и какие бывают виды