Фланец — типы, размеры и давление


Использовать сварку при прокладке трубопровода в некоторых случаях неудобно. В отдельных местах нужна установка насоса, перегородки, задвижки, или фланца.

Фланец – это металлическая деталь с плоской поверхностью, имеющая сквозные отверстия, которая выполняет роль соединительной арматуры при монтаже трубопровода.

Через сквозные отверстия устройство крепится к основной конструкции шпильками или болтами. Размеры арматуры зависят от диаметра трубы.

Главные требования к соединителю – это герметичность и прочность. Проблема устройства в том, что нельзя обеспечить 100% водонепроницаемость по нескольким причинам:

  • Соединитель и уплотнитель не одно целое.
  • Ошибки монтажа.
  • Сложность в определении и установке предварительной нагрузки на болты, чтобы она всегда была выше, чем давление внутри фланца.

Однако соединительная арматура упрощает обслуживание трубопровода, легко монтируется, ремонтируется и заменяется.

Фланцы используют при сборке трубопроводов:

  • Гражданского назначения.
  • Для транспортировки газа.
  • Системы подведения воды.
  • Выполняющих роль теплотрасс.
  • Промышленных сетей, систем и коммуникаций.

Поговорим подробнее об особенностях конструкции, а также основных типах фланцев.

Конструктивные особенности фланцев

Соединительная часть трубопровода создается в виде диска (кольца), в котором проделаны сквозные отверстия для крепежных шпилек или болтов. Чаще изделия поставляются из легированной, углеродистой или нелегированной стали.

Есть несколько видов изготовления фланцев:

  1. Горячая штамповка – разогретая сталь под прессом формируется в заготовку. Повторным ударом создается внешняя сторона изделия. Раскаленный металл перемещается под пресс, где удаляются излишки, вырубаются отверстия. Процесс завершается механической обработкой.
  2. Газовая вырезка – заготовка под фланец вырезается из цельного куска стали заданной толщины. Далее металлорежущим оборудованием придается ей нужная форма и размер.
  3. Центробежное электрошлаковое литье – расплавленный металл заливается в формы, и происходит литье под давлением.

Фланец. Болтовое соединение

Монтаж соединительной арматуры зависит от типа, однако унифицированная последовательность действий следующая:

  1. Устройство надевается на трубу, которая вдевается в кольцо. Конструкция со всех сторон обваривается.
  2. Концы направляют друг к другу. За счет их вращения добиваются совпадения контурных отверстий. Остается затянуть изделие шпильками или болтами, и подтянуть их гайками.

Основные виды фланцев

Рассмотрим несколько типов конструкций фланцев, представленных на отечественных рынках в соответствии с ГОСТ 12815-80:

  1. Литые из серого чугуна – это конструкция литого типа, которая рассчитана на условное давление 0.1-1.6 Мпа и температурный режим от 15 до +300 градусов.
  2. Литые из ковкого чугуна – за счет более качественного материала у арматуры увеличены эксплуатационные параметры. Условное давление 1.6-4.0 МПА, а температура от -30 до +400 градусов.
  3. Литые стальные – сталь более прочная и устойчивая к температурным перепадам. Поэтому диапазон условного давления от 1.6 до 20 Мпа, а рабочая температура от -253 до +600 градусов.
  4. Стальные плоские приварные – условное давление не должно превышать 2.5 МПа, а температура быть в пределах -203 градусов и +573.
  5. Стальные приварные встык (воротниковые) – соединительная арматура используется в частях машин, трубопроводах, как патрубков для аппаратов. Условное давление не превышает 20 Мпа, температура работы от -253 до + 600 градусов.
  6. Стальные свободные на приварном кольце – этот тип фланца менее устойчив к давлению (оно не должно превышать 2.5 Мпа), а температурный режим сопоставим с воротниковым типом.

Также изделия классифицируются по использованному сырью, поверхности фланца, его отделке и размерам.

Классы давления фланцев

Расчет и подбор соединительной арматуры проводится на основе номинального давления, которому соответствует стандартный диаметр трубопровода. По унифицированной системе различают следующие классы давления:

  • 150 мм – 1.03 Мпа;
  • 300 мм – 2.07 Мпа;
  • 400 мм – 2.76 Мпа;
  • 600 мм – 4.14 Мпа;
  • 900 мм – 6.21 Мпа;
  • 1500 мм – 10.34 Мпа;
  • 2000 мм – 13.79 Мпа;
  • 3000 мм – 20.68 Мпа.

Из чего производят фланцы

На промышленных предприятиях используют стальные фланцы, однако сырье для них подбирается, исходя от особенностей среды, давления и температурного режима. Вот несколько марок стали, которые можно увидеть в соединительной арматуре чаще всего:

  1. Сталь 20 – самая распространенная углеродистая сталь, применяется для производства фланцев, которые допустимо использовать в температурном режиме не ниже -40 и не выше +475 градусов.
  2. Сталь 09г2с – это сплав, состоящий из никеля, хрома и молибдена. Материал устойчив к температурным перепадам, и хорошо себя чувствует и в -70 градусов.
  3. 12х18н10т – криогенная сталь, которая работает с щелочами и кислотами в температурном режиме от -196 до +350 градусов.
  4. 10х17н13м2т – этот сплав устойчив к коррозии, в том числе, под напряжением. Нижняя граница рабочей температуры -196 градусов, а верхняя +600 градусов.
  5. 15х5м – это жаропрочный материал низколегированного типа, который успешно противостоит окислению при температурных показателях +600-650 градусов.

В создании фланцев используется пропилен, а также ковкий и серый чугун.

Заключение

Фланцы часто используются в промышленных объектах, коммунальном хозяйстве и частных хозяйствах для организации коммуникаций и трубопроводов. На рынке изделие делится на категории по используемому материалу, допустимых нагрузках, а также классах прочности.

Изделие подбирается под условия окружающей среды и давление перемещаемого вещества. Для достижения герметичности соединения, важно следить за нагрузкой на крепеж (болты или шпильки).