Как производят, контролируют и применяют фланец воротниковый приварной?

Фланец воротниковый приварной — элемент трубопроводной системы, который служит для присоединения запорно-регулирующей арматуры к магистрали высокого давления. Изделие используют для стыковки между собой труб разного диаметра.

Конструкций работают как переходники, когда объединяют в систему емкости, насосы, резервуары, валы, части пневматических и гидравлических машин, контрольно-измерительные устройства и другое технологическое оборудование.

Конструкция фланца воротникового приварного

Внешний вид изделия — пространственная фигура, которая напоминает конус. Распространенные названия отогнутой части: «юбка», «воротник», «шея», «горловина». Второе официальное наименование детали — «фланцы стальные приварные встык». Юбочное кольцо служит для закрепления детали на трубопроводе.

Если рассматривать чертеж горизонтальной плоскости, видна окружность с центральным отверстием. По внутреннему диаметру движется рабочая среда. У большей части продукции центральное отверстие круглой формы. Реже встречаются трубы и соединительная арматура с квадратными проходами.

На равном расстоянии от центра расположены 4 (и более) монтажных отверстий под болты или шпильки. Пользователи деталей ценят возможность сэкономить на крепеже. Когда трубопровод ремонтируют, болты или шпильки выкручивают. Прочищают отверстие и без замены деталей собирают технологическую линию.

Чертеж вида спереди — усеченный конус с основанием. Один конец присоединяют к трубе большего, другой — меньшего диаметра. Для фиксации второго края применяют сварку встык. Чтобы разобрать кольцевой шов, используют газовый резак или УШМ. После ремонта, когда дефект устранен, края зачищают и вновь сваривают.

Первое, что бросается в глаза при сравнении конусных и плоских переходников, — дополнительные кольца. Несмотря на высокую стоимость (на 50-100% дороже аналогов), соединительные детали «с шеей» востребованы. Арматура обеспечивают прочное соединение частей напорных магистралей и берет на себя часть нагрузки. Соединительные элементы используют для перекачки жидкостей и газов. Чтобы повысить герметичность стыка, дополнительно используют прокладки.

Размеры фланца воротникового приварного

Требования к отечественной продукции перечислены в документе № 12821-80. Как национальный стандарт, норматив утратил силу. Кроме изделий по старому ГОСТ, производят продукцию по новому регламенту — № 33259-2015.

Документы содержат незначительные отличия, связанные с размерным рядом и предельным условным давлением (вместо 200 МПА установлена величина 250 МПа). В новом регламенте больше пространственных форм. Запрещено производить соединительные части по технологии электрошлакового литья.

На рынке РФ продают изделия, изготовленные зарубежными производителями. Меньше других стоит продукция из Китая. Ценятся воротниковые приварные фланцы, изготовленные по немецким (DIN) и американским нормативам: ASME/ANSI B16.5 и ASME/ANSI B16.47.

Отечественные трубопроводные элементы занимают «золотую» середину. Продукцию ценят за набор базовых характеристик по приемлемой цене. Согласно нормативу № 12821, форма и размеры конструкций разработаны и испытаны для эксплуатации в условиях:

• при температуре: от -273 до + 600 ⁰С;
• в трубопроводах с условным давлением: Ру = 0,1-20 МПа.

В стандарте представлены 10 таблиц с размерами. Воротниковый приварной фланец с минимальными параметрами рассчитан на работу при P_у = 0,1-0,25 МПа:

• условный проход: Dy = 10-1600;
• внутреннее отверстие: d₁ = 8,00-1592,00 мм;
• диаметр большей части конуса: D_n = 15,00-1628,00 мм;
• габаритная высота воротникового приварного фланца: h₄= 23,00-65,00 мм;
• толщина кольца присоединения: b = 8,00-23,00 мм;
• внешний диаметр меньшей части конуса: D_m = 22,00-1646,00 мм.

Вес трубопроводного переходника зависит от конструкции. По регламенту № 12821, выпускают изделия с соединительным и обычным выступом, шипом, впадиной, пазом;

• минимальная масса (0,28-0,29 кг) — у трубопроводной арматуры, работающей под давлением P_у = 0,1-0,25 МПа;
• наиболее тяжелый — воротниковый приварной фланец с соединительным выступом — 135,37 кг;
• остальные изделия: 51,49-55,50 кг.

Максимальные размеры — у колец с выступом, которые выдерживают давление P_у = 20 МПа:

• Dy = 15-250;
• d₁ = 14,00-254,00 мм;
• D_n = 23,00-230,00 мм;
• h₄= 52,00-300,00 мм;
• b = 24,00-107,00 мм;
• D_m = 40,00-460,00 мм.

Классификация фланца воротникового приварного по материалу

Надежность изделий зависит от соответствия условий эксплуатации и характеристик стали. Продукцию используют в отраслях, связанных с хранением, переработкой и транспортировкой обычных веществ (воды, пара) и химически активных сред, в том числе, пищевых полуфабрикатов, соков и алкогольных напитков.

Кроме базовых требований, материал должен быть жаропрочным, устойчивым к действию кислот, щелочей, коррозии. При разработке технологического процесса отталкиваются от условий эксплуатации. Вся воротниковая арматура отличается хорошей свариваемостью.

По способу использования материал условно разделяют на две группы. Для предприятий машиностроения, нефтехимии, металлургии, энергетической и транспортной отрасли, — применяют изделия из стали обыкновенного качества, конструкционных и легированных сплавов. Кольца с выступом первой группы обеспечивают герметичность, стойкость к агрессивной среде, работу в широком диапазоне температур: от -255 до +600 ⁰C.

Материал второй группы предназначены для предприятий пищевой промышленности и производств, которые используют химически активные вещества. В таблице ниже перечислены популярные марки хромистых сплавов.

Кроме отечественных сталей, для пищевой отрасли и чистых производств используют американские составы: AISI 304, AISI 316. Ко второй группе материалов предъявляют повышенные требования к коррозионной стойкости.

В третьей строке приведен температурный режим работы, в зависимости от марки стали.

Обозначение колец с выступом

Пример маркировки воротникового объемного конуса: «Фланец 1-100-10 Ст 25 ГОСТ 1050-2013»:

• тип исполнения — 1: конструкция с соединительным выступом;
• условный диаметр — 100;
• давление: P_у = 10 МПа;
• материал — Ст 25.

Маркировку указывают в сопровождающей документации и выбивают на ребре кольца с выступом.

Способы изготовления воротникового приварного фланца

Кроме материала, набор характеристик и цена зависит от технологии. Согласно регламенту № 12821, для производства колец с усеченным конусом применяют методы:

• гибки листового проката;
• штамповки (самые дешевые);
• литья;
• изготовления с помощью газового резака или плазменно-дугового аппарата;
• ковки.

Самая большая трудоемкость изготовления — у воротниковых приварных фланцев литого и кованого типа. Стоимость изделий высокая.

После формообразования и зачистки детали подвергают внешнему осмотру (выявляют видимые дефекты), проверяют соответствие механических свойств, испытывают стойкость конических колец на гидравлический удар. Результаты мероприятий отражают в журнале и сопроводительной документации. К партии товара прилагают сертификат соответствия.

Таким образом изготавливают, контролируют, эксплуатируют и ремонтируют воротниковые приварные фланцы.