Характеристики, конструкции и монтаж приварных фланцев

Фланец приварной — соединительный элемент для магистральных трубопроводов и производственных участков. Стальные кольца монтируют в местах стыка с арматурой, оборудованием, резервуарами, КИП, блоками управления.

Цель установки сопрягаемых деталей — создать быстроразъемное соединение. Когда производят монтаж или переналадку, изделие многократно откручивают и снимают. Фланцевое соединение обеспечивает герметичность стыка в широком диапазоне давлений и температур.

К недостаткам способа относят трудоемкость монтажа, обслуживания и разборки. Со временем между прокладкой и сопрягаемыми основаниями образуются зазоры. Когда проверяют затяжку шпилек и гаек, крепеж поджимают.

Существует прямая зависимость между условным давлением в технологической сети и размерами быстросъемной арматуры. Чем больше PN, тем мощнее соединительные круги.

Значительный вес увеличивает нагрузку на опоры и все элементы трубопроводной системы. Крупные приварные диски занимают свободное пространство. Детали неудобно откручивать и возвращать на место.

Классификация приварных фланцев

Основные параметры трубопроводных пластин — условный проход и предельное давление. Выпускают универсальную и специальную продукцию.

В первую категорию входит две группы:

• Для соединения с арматурой трубопроводов многоцелевого назначения и патрубками производственного оборудования: маслоохладителями, теплообменниками. Назначение металлических пластин — подать или отвести рабочий поток. Требования к продукции содержит ГОСТ 12815-80.
• Для соединения частей аппаратов и сосудов между собой. Например, корпуса и камеры маслоохладителя.

Соединительные шайбы специального назначения используют в судоходстве, на атомных энергетических установках, подводных трубопроводах.

Конструкции приварных фланцев

Трубопроводные элементы отличаются расположением в пространстве. Воротниковые конструкции выдерживают значительное давление (P_y или PN) и берут на себя часть усилий.

По регламенту № 12815-80, стальные кольца работают при давлении: 1-20 МПа. Проход (D_y или DN): от 10 до 3000 единиц. Условное давление измеряют в МПа или кгс/см², соотношение численных значений: 10/1.

Второе название изделий — «фланцы стальные приварные встык». Один торец соединяют крепежом. Противоположную сторону приваривают «в кольцо». По стандарту, изделия относят к 11 типу.

Плоские стальные кольца ценят за легкий монтаж. По регламенту № 12820-80, номинальное давление: PN 0,1-PN 2,5 МПа. Условный проход: DN 10-DN 2400. Официальное название дисков — «фланцы плоские приварные». В стандарте конструкция числится как тип 01.

При монтаже стальное кольцо надевают на трубу. Окружности вверху и внизу сваривают. Чтобы подвести к оборудованию рабочую среду, свободную часть диска соединяют с другой деталью, вставляют крепеж, проворачивают. Образуется быстроразъемное соединение из двух элементов типа 01.

Выпускают цельнометаллические и сборные приварные диски. Стальные шайбы бывают с накладками, утолщениями, резьбой.

В зависимости от формы проката, изготавливают детали с круглым и квадратным основанием. На одинаковом расстоянии от центра расположены монтажные отверстия (под шпильки или гайки с шайбами).

Минимальное количество пазов — 4 (используют в трубопроводах с PN ≤ 40 кгс/см²). Приварные фланцы с квадратными основаниями соответствуют DN 10-DN 100.

Для крепежа используют шпильки и гайки М10-М45. Выбор зависит от габаритов соединительного элемента.

Герметичность сопряжения трубопроводной арматуры

Стандарт представляет 10 исполнений уплотнительных поверхностей: «Плоскость», с шипом, пазом, впадиной. Каждой модификации присвоена буква латинского алфавита: «K», «J», «A», «»T, «L», «B», «F, «C», «M» и «D».

Стандарт содержит рекомендации по выбору конструкций. Если РN ≤ 63, приварные фланцы изготавливают с уплотнительной поверхностью типа «B» и «A». Для других номинальных давлений выбирают одну из модификаций: «М», «L», «С», «Е», «К», «J», «F» или «D».

Для герметичности между двумя основаниями колец располагают прокладку из фторопласта, металла, резины, графита и других материалов. Конфигурации вкладышей: плоские, волнообразные, спирально-навитые.

Уплотнительную поверхность подбирают под размеры и форму конкретной прокладки. Примеры использования:

• для фторопласта, — типы: «М» или «L»;
• для овальных, линзовых и восьмиугольных уплотнителей, — поверхности: «K» и «J».

К вкладышу предъявляют требования: способность располагаться по центру стального диска, не смещаться при закручивании гаек, обеспечивать герметичность, когда проводят испытания или возникают гидравлические удары.

Критерии выбора трубопроводной соединительной арматуры

На режим работы приварного шва влияет выбор сплава. Изделия производят из материалов:

• серого и ковкого чугуна;
• стали: нержавейки, углеродистой, легированной, коррозионно-стойкой, теплоустойчивой.

В таблице представлены рекомендации по выбору сплава в зависимости от условий работы.

Масса приварных фланцев зависит от величины напора и условного прохода. Таблица содержит примеры стальных колец с минимальными, средними и максимальными параметрами.

Приварные фланцы различают по признакам:

1. размерам и точности изготовления;
2. комплектации: в сборе с трубой, ответными фланцами;
3. номерам регламентирующих документов: ГОСТ, DIN, EN.

Приварные фланцы по зарубежным регламентам

Американские стандарты качества: ASME/ANSI B16.5 и B16.47. Наиболее востребованная продукция — плоская (SO) и воротниковая (WN) соединительная арматура. Изделия изготавливают литьем, ковкой и штамповкой.

В документах указаны требования к нахлесточным (LP), глухим (BL), свободным (SO), резьбовым (TH) и сварным переходным (SW) конструкциям.

Перечислены уплотнительные прокладки ASME B16.20: графитового, спирально-навитого, зубчатого и плоского типа, а также стальные кольца-вкладыши: BX, RX, R

Американские стандарты рекомендуют использовать стали, которые по характеристикам похожи на российские марки.

В странах ЕС выпускают продукцию по регламенту EN 1092-1. документ распространяется на приварные фланцы DN 10-DN 1200, которые работают при давлении: 2,5 – 100 МПа.

Форма приварных фланцев — как в ГОСТ и ASME. Размеры изделий в документах ASME, EN и ГОСТ отличаются.