Что такое фланец?
Фланец, если коротко, это просто общий термин, обычно относится к похожему металлическому телу в форме диска, в котором имеется несколько фиксированных отверстий, используемых для соединения других вещей. Такие вещи широко используются в машиностроении, поэтому они выглядят немного странно, пока их называют фланцами. Их название происходит от английского flange. Для соединения труб и деталей труб, соединенных с концом трубы, фланец имеет отверстие, винты, чтобы плотно прикрепить два фланца, между фланцами имеется уплотнительная прокладка.
Фланец — деталь дисковой формы, наиболее распространённая в трубопроводном строительстве, фланцы применяются парами.
Что касается типов фланцевых соединений, то их можно разделить на три категории:
- Фланцы труб
- Прокладка
- Болтовое соединение
В большинстве случаев прокладки и болты изготавливаются из того же материала, что и фланец трубы. Наиболее распространённые фланцы – это фланцы из нержавеющей стали. Фланцы же доступны из различных материалов, что позволяет подобрать их в соответствии с требованиями объекта. Наиболее распространёнными материалами для фланцев являются монель, инконель и хромомолибден, в зависимости от конкретных требований объекта. Оптимальный выбор материала должен зависеть от типа системы, в которой вы планируете использовать фланец, и от конкретных требований.
7 распространенных типов фланцев
Существуют различные типы фланцев, которые можно выбрать в соответствии с требованиями объекта. Чтобы подобрать идеальный фланец, необходимо обеспечить его надёжную работу и длительный срок службы, а также выбрать наиболее подходящую цену.
1. резьбовой фланец:
Резьбовые фланцы, имеющие резьбу в отверстии, оснащаются наружной резьбой на фитинге. Резьбовое соединение в данном случае призвано исключить сварку в любых случаях. Соединение осуществляется, как правило, с помощью резьбы, соответствующей устанавливаемой трубе.
2. Фланцы с раструбной сваркой
Этот тип фланцев обычно используется для труб небольшого диаметра, где диаметр области низких температур и давления характеризуется соединением, при котором труба помещается внутрь фланца, обеспечивая соединение одно- или многопроходным угловым швом. Это позволяет избежать ограничений, связанных с резьбовыми соединениями, по сравнению с другими типами приварных фланцев, что упрощает монтаж.
3. Свободные фланцы
Свободный фланец — это тип фланца, у которого торец приваривается встык к фитингу для использования с опорным фланцем для образования фланцевого соединения. Такая конструкция сделала этот метод популярным в различных системах с ограниченным пространством, частой разборкой или высоким уровнем технического обслуживания.
4. Раздвижные фланцы
Раздвижные фланцы широко распространены и доступны в широком диапазоне размеров, подходящих для систем с высокой пропускной способностью. Простое соответствие фланца внешнему диаметру трубы значительно упрощает монтаж соединения. Монтаж этих фланцев довольно сложен, поскольку для фиксации фланца на трубе требуется угловая сварка с обеих сторон.
5. Глухие фланцы
Эти типы фланцев хорошо подходят для завершения трубопроводных систем. Глухая пластина имеет форму глухого диска, который крепится болтами. После правильной установки и использования подходящей прокладки она обеспечивает отличную герметизацию и легко снимается при необходимости.
6. Фланцы приварные воротниковые
Приварные фланцы встык очень похожи на свободные, но для установки требуется стыковая сварка. Надёжность этой системы, её способность многократно изгибаться и использоваться в системах высокого давления и температуры делают её основным выбором для технологических трубопроводов.
7. Специальные фланцы
Этот тип фланцев наиболее распространён. Однако существует широкий выбор дополнительных специализированных типов фланцев для различных применений и условий эксплуатации. Существуют и другие варианты, такие как фланцы Nipo, фланцы Weldo, фланцы-компенсаторы, фланцы с отверстиями, длинные приварные фланцы и переходные фланцы.
5 специальных типов фланцев
1. УэлдоФЛанге
Фланцы Weldo очень похожи на фланцы Nipo, поскольку представляют собой комбинацию фланцев, привариваемых встык, и фитингов-отводов. Фланцы Weldo изготавливаются из цельного кованого стального куска, а не из отдельных сваренных деталей.
2. Фланец Nipo
Nipoflange – это отвод с углом наклона 90 градусов, изготовленный путём соединения фланцев, привариваемых встык, и кованого Nipolet. Хотя фланец Nipo представляет собой прочную цельную деталь из кованой стали, он не является двумя разными изделиями, сваренными вместе. Монтаж Nipoflange заключается в приварке к Nipolet оборудования для прокладки трубы и креплении фланца болтами к фланцу патрубка, выполняемом монтажной бригадой.
Важно знать, что фланцы Nipo доступны из различных типов материалов, таких как углеродистая, высоко- и низкотемпературная углеродистая сталь, нержавеющая сталь и никелевые сплавы. Фланцы Nipo в основном изготавливаются по усиленной технологии, что обеспечивает им дополнительную механическую прочность по сравнению со стандартными фланцами Nipo.
3. Эльбофланец и Латрофланж
Elboflange — это комбинация фланца и Elbolet, а Latroflange — комбинация фланца и Latrolet. Коленчатые фланцы используются для ответвления труб под углом 45 градусов.
4. Фланцы поворотного кольца
Применение поворотных фланцев с кольцом облегчает совмещение болтовых отверстий между двумя парными фланцами, что особенно полезно во многих ситуациях, например, при монтаже трубопроводов большого диаметра, подводных или морских трубопроводов и в аналогичных условиях. Эти типы фланцев подходят для работы с агрессивными средами, такими как нефть, газ, углеводороды, вода, химикаты и другие нефтехимические и водохозяйственные процессы.
В случае трубопроводов большого диаметра труба оснащается стандартным фланцем под приварку встык на одном конце и поворотным фланцем на другом. Это достигается простым поворотом поворотного фланца на трубопроводе, что позволяет оператору легко и быстро совместить отверстия под болты.
К основным стандартам для поворотных фланцев относятся ASME, ANSI, DIN, BS, EN, ISO и другие. Одним из наиболее популярных стандартов для нефтехимической промышленности является ANSI, ASME B16.5 или ASME B16.47. Поворотные фланцы – это фланцы всех распространённых стандартных форм. Например, приварные фланцы, свободные фланцы, нахлёстные соединения, сварные соединения враструб и т.д., изготавливаются из любых материалов, в широком диапазоне размеров от 3/8" до 60" и давлений от 150 до 2500. Эти фланцы легко изготавливаются из углеродистой, легированной и нержавеющей стали.
5. Компенсационные фланцы
Компенсационные фланцы используются для увеличения диаметра отверстия трубы от одной конкретной точки до другой с целью соединения трубы с любым другим механическим оборудованием, таким как насосы, компрессоры и клапаны, которые имеют разные размеры входного отверстия.
Компенсаторы обычно представляют собой сварные фланцы с очень большим отверстием на конце без фланца. Их можно использовать для увеличения диаметра трубы всего на один-два размера или до 4 дюймов. Такие фланцы предпочтительнее комбинации переходников со сварными переходниками и стандартных фланцев, поскольку они дешевле и легче. Одним из наиболее распространённых материалов для компенсаторов является сталь марки A105 и нержавеющая сталь ASTM A182.
Компенсационные фланцы доступны по номинальным давлениям и размерам в соответствии со спецификациями ANSI или ASME B16.5, которые, как правило, доступны в выпуклом или плоском исполнении (RF или FF). Переходные фланцы, также известные как редукционные фланцы, выполняют функцию, прямо противоположную компенсаторам, то есть они используются для уменьшения диаметра внутреннего диаметра трубы. Диаметр внутреннего диаметра трубы можно легко уменьшить, но не более чем на один-два размера. Если требуется уменьшить диаметр больше, следует использовать решение, основанное на сочетании приварных встык переходников и стандартных фланцев.
Размеры фланцев и общие соображения
Помимо функциональной конструкции фланца, его размер является фактором, наиболее влияющим на выбор фланца при проектировании, обслуживании и модернизации трубопроводной системы. Для обеспечения правильного размера необходимо учитывать взаимодействие фланца с трубой и используемые прокладки. Кроме того, следует учитывать следующие общие соображения:
- Наружный диаметр: Наружный диаметр — это расстояние между двумя противоположными краями поверхности фланца.
- Толщина: Толщина измеряется по внешней стороне обода.
- Диаметр окружности расположения болтов: это расстояние между соответствующими отверстиями для болтов, измеренное от центра до центра.
- Размер трубы: размер трубы соответствует размеру фланца.
- Номинальный диаметр отверстия: Номинальный диаметр отверстия — это размер внутреннего диаметра фланцевого соединителя.
Классификация фланцев и уровень обслуживания
Фланцы классифицируются в первую очередь по способности выдерживать различные температуры и давления. Обозначение осуществляется буквами или суффиксами «#», «lb» или «class». Эти суффиксы взаимозаменяемы и различаются в зависимости от региона или поставщика. Ниже перечислены наиболее распространённые классификации:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Допуски давления и температуры, как и у других, варьируются в зависимости от используемого материала, конструкции и размера фланца. Однако единственным постоянным параметром является номинальное давление, которое уменьшается с ростом температуры.
Тип фланцевого соединения
Тип поверхности фланца также является очень важной характеристикой, оказывающей существенное влияние на конечные эксплуатационные характеристики и срок службы фланца. Поэтому ниже анализируются некоторые из наиболее важных типов поверхностей фланцев:
1. Плоский фланец (FF)
Поверхность прокладки плоского фланца находится в одной плоскости с поверхностью болтового соединения. Изделия, в которых используются плоские фланцы, обычно изготавливаются с использованием пресс-форм, соответствующих фланцу или крышке фланца. Плоские фланцы не следует устанавливать на фланцы с обратной стороны. Стандарт ASME B31.1 гласит, что при соединении плоских чугунных фланцев с фланцами из углеродистой стали необходимо удалить выступ на фланце из углеродистой стали и использовать полнопрофильную прокладку. Это необходимо для предотвращения попадания мелких хрупких чугунных фланцев в полость, образованную выступом фланца из углеродистой стали.
Этот тип фланцевой поверхности используется при производстве оборудования и клапанов для всех применений, где используется чугун. Чугун более хрупкий и обычно используется только в условиях низких температур и низкого давления. Плоская поверхность обеспечивает полный контакт обоих фланцев по всей поверхности. Плоские фланцы (FF) имеют контактную поверхность, высота которой совпадает с высотой резьбы болта фланца. Полнопрофильные шайбы используются между двумя плоскими фланцами и обычно являются мягкими. Согласно ASME B31.3, плоские фланцы не следует сопрягать с приподнятыми фланцами из-за возможной утечки через образующееся фланцевое соединение.
2. Фланец с выступом (RF)
Фланец с выступом — наиболее распространённый тип, используемый производителями, и его легко узнать. Он называется выпуклым, поскольку поверхность прокладки расположена над поверхностью кольца болта. Для каждого типа поверхности требуется использование нескольких типов прокладок, включая различные плоские кольцевые выступы и металлокомпозитные, например, спирально-навитые и двухслойные.
Фланцы с выступом (RF) предназначены для концентрации дополнительного давления на меньшей площади прокладки, тем самым улучшая контроль давления в соединении. Диаметры и высоты в зависимости от уровня давления и диаметра описаны в ASME B16.5. Уровень давления фланца определяет высоту поднимаемой поверхности. Фланцы с выступом (RF) предназначены для концентрации дополнительного давления на меньшей площади прокладки, тем самым улучшая контроль давления в соединении. Диаметры и высоты в зависимости от класса давления и диаметра описаны в ASME B16.5. Номинальные характеристики фланцев.
3. Кольцевой фланец (RTJ)
Когда требуется уплотнение металл-металл между парными фланцами (что является условием для применения в условиях высокого давления и высокой температуры, т. е. выше 700/800 °C), используется фланец с кольцевым соединением (RTJ).
Фланец кольцевого соединения имеет круглую канавку, в которую помещается прокладка кольцевого соединения (овальная или прямоугольная).
При скреплении двух фланцев кольцевого соединения болтами и последующей затяжке, приложенное к болту усилие деформирует прокладку в канавке фланца, создавая очень плотное уплотнение «металл-металл». Для этого материал прокладки кольцевого соединения должен быть мягче (более пластичным), чем материал фланцев.
Фланцы RTJ могут быть герметизированы прокладками RTJ различных типов (R, RX, BX) и профилей (например, восьмиугольными/эллиптическими для типа R).
Наиболее распространённой прокладкой RTJ является прокладка типа R с восьмиугольным поперечным сечением, поскольку она обеспечивает очень прочное уплотнение (овальное сечение — более старый тип). Однако конструкция с «плоской канавкой» допускает использование прокладок RTJ как с восьмиугольным, так и с овальным поперечным сечением.
4. Фланцы с шипом и пазом (T и G)
Два фланца с соединением «шип-паз» (T-образные и G-образные грани) идеально подходят друг к другу: один фланец имеет приподнятое кольцо, а другой — пазы, в которые они легко входят (шип входит в паз и герметизирует соединение).
Фланцы с шипами и пазами доступны в больших и малых размерах.
5. Фланцы с наружной и внутренней резьбой (M и F)
Подобно фланцам с соединением «шип-паз», охватываемые и охватывающие фланцы (с торцами M и F) соответствуют друг другу.
Один фланец имеет область, выходящую за пределы его поверхности (внешний фланец), а другой фланец имеет соответствующие углубления, выполненные на лицевой поверхности (внешний фланец).
Отделка поверхности фланца
Для обеспечения идеального прилегания фланца к прокладке и ответному фланцу поверхность фланца должна иметь определённую степень шероховатости (только для фланцев RF и FF). Тип шероховатости торцевой поверхности фланца определяет тип «обработки фланца».
Обычные типы — это стандартные, концентрические зубчатые, спиральные зубчатые и гладкие фланцевые поверхности.
Существует четыре основных вида обработки поверхности стальных фланцев, однако общей целью любого типа обработки поверхности фланца является получение желаемой шероховатости на поверхности фланца для обеспечения прочного прилегания фланца, прокладки и ответного фланца, что обеспечивает качественное уплотнение.
Время публикации: 08 октября 2023 г.