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:
- 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.
- Газовая вырезка – заготовка под фланец вырезается из цельного куска стали заданной толщины. Далее металлорежущим оборудованием придается ей нужная форма и размер.
- 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:
- Устройство надевается на трубу, которая вдевается в кольцо. Конструкция со всех сторон обваривается.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Стальные плоские приварные – условное давление не должно превышать 2.5 МПа, а температура быть в пределах -203 градусов и +573.
- 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.
- 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:
- Сталь 20 – самая распространенная углеродистая сталь, применяется для производства фланцев, которые допустимо использовать в температурном режиме не ниже -40 и не выше +475 градусов.
- Сталь 09г2с – это сплав, состоящий из никеля, хрома и молибдена. Материал устойчив к температурным перепадам, и хорошо себя чувствует и в -70 градусов.
- 12х18н10т – криогенная сталь, которая работает с щелочами и кислотами в температурном режиме от -196 до +350 градусов.
- 10х17н13м2т – этот сплав устойчив к коррозии, в том числе, под напряжением. Нижняя граница рабочей температуры -196 градусов, а верхняя +600 градусов.
- 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).