Фланцы стальные плоские давление Ру16 ГОСТ 12820-80

Для чего нужны фланцевые соединения. Фланец - что это? Изготовление, устройство, виды фланцев

Из предыдущей статьи стало понятно, что фланец - это отличный способ соединения труб, задвижек, клапанов и других предметов, для создания системы трубопроводов. Данный метод соединения оборудования дает простой доступ для очистки, осмотра или модификации трубопроводной системы.

Все фланцы различают по типам: плоские, воротниковые, свободные на приваренном кольце. Данные типы регламентируются по ГОСТам соответственно ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80 и ГОСТ 12822-80 (см. Полезная информация --―> ГОСТы).

Также фланцы могут изготавливать по 2 стандартам:

DIN - немецкий институт стандартизации;

ANSI/ASME - американский стандарт.

Также фланцы можно разделить по типам исполнения.

Исполнением фланцев являются геометрические параметры соединительной поверхности. Фланцевые исполнения бывают разных геометрий. По всем ГОСТам первое исполнение является самым распространенным. Первого фланцевое исполнение считается базовым, так как из него можно произвести и изготовить любое другое исполнение.

Всего существует 9 разных исполнение для плоских и воротниковых фланцев.Фланцевые исполнения регламентируются ГОСТом 12815-80:

• Исполнение 1. с соединительным выступом.

• Исполнение 2. с выступом.

• Исполнение 3. с впадиной.

• Исполнение 4. с шипом.

• Исполнение 5. с пазом.

• Исполнение 6. под линзовую прокладку.

• Исполнение 7. под прокладку овального сечения.

• Исполнение 8. с шипом под фторопласт прокладку.

• Исполнение 9. с пазом под фторопласт прокладку.

Выбор того или иного исполнения фланца обусловлен, прежде всего, технологическими особенностями применения исполнения фланца . Это зависит и от геометрии уплотнительной поверхности присоединяемого элемента, рабочего давления, условного диаметра, материала изготовления фланцевых соединений и т.д.
Практически для каждого ГОСТа на фланцы существует свой ГОСТ на исполнения уплотнительных поверхностей. К примеру, для ГОСТ 28759.4-90 (фланцы сосудов и аппаратов под прокладку восьмиугольного сечения) исполнение уплотнительных поверхностей размеров фланцев существует только два

1 - под прокладку восьмиугольного сечения монометаллические;

2 - под прокладку восьмиугольного сечения наплавленные коррозионный-стойкой сталью.

Основной задачей исполнение фланцев является обеспечение герметичности фланцевого соединения , причем для этого могут применяться различного вида прокладочные круги. Прокладки могут быть металлические (прокладки линзовые, овального сечения, восьмиугольного сечения), а могут быть изготовлены из неметаллических материалов (паронит, фторопласт). Применение уплотнительных прокладок для фланцев с различными типами исполнения, положительно влияет на обеспечение герметичности фланцев и фланцевых соединений . Как правило, неметаллические прокладки применяются до 6,18 МПа рабочего давления, а металлические прокладки - свыше 6,18 МПа рабочего давления фланцевых соединений . Применение прокладочных материалов и различных исполнение фланцев , а также крепежных элементов (гайки, шпильки, болты), обеспечивают надежное герметичное фланцевое соединение .

Фланец - это метизная деталь. Его предназначение - соединять трубы, сальники или подобные пустотелые металлические конструкции цилиндрической формы. Чтобы прочно и надежно соединить два предмета, нужно дополнительно использовать мягкие прокладки. Для их изготовления используют мягкие материалы. И на вопрос: "Фланец - что это за деталь?" - можно ответить, что это метиз (сокращение от "металлическое изделие"), который создает хорошую герметизацию в местах соединений цилиндрических элементов.

Устройство

Стандартные фланцы по внешнему виду напоминают металлическое кольцо, на котором расположены специальные отверстия для шпилек либо болтов. На некоторых видах этих элементов могут быть выступы, впадины, шипы, пазы.

Изготовление фланцев

Для изготовления применяются различные марки стали: 13ХФА, 20/09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5 М и другие. Кроме того, они могут быть стальными и нержавеющими. Технология используется различная. Производители используют ковку, штамповку, литье. Для каждого способа применяется специальное оборудование, формы. Выпуская свою продукцию, производители тщательно проверяют ее на качество. Применяя в своей работе специальные тесты, сотрудники ОТК проверяют их на прочность, надежность. Также проверяются на водоустойчивость фланцы. Что это такое? Так как они относятся к крепежным элементам и участвуют в соединении металлических деталей, которые могут контактировать с водой, важно, чтобы они не были подвержены коррозии. Именно поэтому используются водоустойчивые металлические сплавы. Часто производители покрывают поверхность фланцев дополнительным защитным слоем.

Виды фланцев

Итак, фланец - прежде всего, метиз. В зависимости от применения данные детали могут быть плоскими, воротниковыми, свободными. Конструктивное исполнение не сильно отличается. На воротниковых фланцах имеется небольшой выступ, напоминающий конус. Часто его и называют воротником. Такой тип фланцев применяют тогда, когда нужно приварить детали встык. Этот выступ помогает плотно соединить между собой соединительные части у трубопроводов. Также они необходимы тогда, когда трубопроводы подводятся к емкостям или другому техническому оборудованию. Главным достоинством таких фланцев является то, что их можно использовать несколько раз. Изготовлены данные метизы из прочных материалов, и это позволяет их применять в работе, где температура колеблется от -253 и до +600 градусов по Цельсию.

Плоский фланец - что это? Это метиз, который напоминает плоский диск с отверстиями. Его используют, когда нужно соединить части арматуры, валы, сосуды, трубопроводы, приборы и тому подобное. При помощи этого элемента можно плотно закрепить части трубопроводов.

Свободный фланец - что это? Этот вид не сильно отличается от вышеперечисленных. Он состоит из двух частей: из обычного фланца и кольца. Важно, чтобы они были сделаны из одного материала и имели одинаковый диаметр и давление. Их применяют там, где работы наиболее трудны, где сложно выполнить монтаж. За счет двух частей соединение будет плотным и прочным. Сначала подсоединяется обычный фланец (он приваривается), а другое кольцо затем во время работы можно спокойно поворачивать.

Другая классификация

Для некоторых сделаны особенные виды элементов. Специальный фланец - что это? Это те же метизы, но для того чтобы сделать некоторые работы удобными, конструкция их немного видоизменена. Они также могут быть приварными, свободными, литыми, резьбовыми. Только на них вырезаны пазы или приварены выступы. Для их изготовления сначала разрабатываются специальные чертежи и отливаются формы. Такие метизы делают по заказу предприятий.

Издалека огромные и длинные магистральные трубопроводы (газа, воды, нефти, пара) кажутся сплошными и непрерывными линиями. Но стоит подойти поближе, и становятся заметны стыки труб. Именно там находится ответ на вопрос, что такое фланцы. Они бывают разные: круглые и квадратные, стальные плоские приварные или стальные воротниковые фланцы . Но все очень важны для обеспечения безопасности трубопроводов.

Что такое фланцы?

Они обычно используются попарно. Упрощенно говоря, это круглая или квадратная крепежная деталь, в которую вставляется труба или другие элементы трубопровода. В другой фланец вставляется следующая труба, после чего два крепежных элемента стягиваются болтами. Для этого по внешнему периметру детали предусмотрено большое количество отверстий. Иные виды изделия надеваются на конец трубы. Место соединения трубы и фланца заваривается. Таким образом, это соединительный элемент трубопроводов, резервуаров, сосудов, валов, приборов и т.д. Для него также нужно подобрать правильный фланцевый крепеж (болты, гайки, шайбы, шпильки), вид и прочность которого напрямую зависят все от тех же давления, температуры и типа транспортируемой среды.

Для чего они нужны?

– чтобы герметично состыковать между собой трубы, в т.ч. разного диаметра;

– чтобы закрепить на трубопроводе различные устройства или арматуру;

– чтобы безопасно подвести трубу к входу в резервуары, сосуды под давлением или прочие аппараты.

Из чего они сделаны?

Фланцы изготавливают из стали. В зависимости от рабочего давления, температуры и вида перемещаемой среды (пар, газ, нефть, вода) их производят либо из особой легированной, либо из обычных марок углеродистой и нержавеющей стали.

Основные виды:

– наиболее распространены обычные плоские приварные фланцы;

– более прочны и удобны стальные воротниковые фланцы;

– для монтажа в труднодоступных местах чаще всего используют свободный фланец на приварном кольце;

– нестандартные фланцы, которые выполняются по индивидуальным чертежам под конкретный заказ.

Рассмотрим самые популярные варианты изделий.

Стальные плоские приварены фланцы

Основные параметры:

– рабочая температура от -70 С до 450 С;

– рабочее давление от 0,1 МПа до 2,5 МПа;

Бывают в различных исполнения, например, с выступом, с впадиной, с пазом, с шипом и т.д. В процессе монтажа фланец надевают на конец трубы и дважды приваривают по контуру стыка.

Стальные воротниковые фланцы

Основные параметры:

– рабочая температура от -253 С до 600 С;

– рабочее давление от 0,1 МПа до 20 МПа;

– диаметр труб от 10 мм до 1600 мм.

У такого фланца есть выступ в виде усеченного конуса, в который вставляется труба. Здесь нужно сделать лишь один сварной шов, что при большом объеме работ значительно экономит время. При использовании такого типа изделия впоследствии удастся довольно легко провести модернизацию отдельной части трубопровода или полный демонтаж системы. Для этого не понадобится разрезать трубу, нужно лишь снять воротниковый фланец, который можно назвать многоразовым соединительным элементом. Благодаря наличию воротника и тому, что по высоте его конус имеет разную толщину стенок, изделие способно выдержать большее давление, чем обычный плоский приварной фланец.

Теперь вы знаете, что такое фланцы, для чего они нужны и сможете отличить стальные воротниковые фланцы от плоских приварных. Эти знания пригодятся даже в повседневной жизни, ведь такие соединительные элементы есть и на небольших трубопроводах, которые несут в ваш дома природный газ или воду.

Фланец – деталь трубопровода, предназначенная для монтажа отдельных его частей, а также для присоединения оборудования к трубопроводу.

Области применения

Фланец применяется при монтаже трубопроводов и оборудования практически во всех отраслях.

Разнообразие материалов, из которых изготавливаются фланцы сегодня, позволяет использовать эту продукцию в качестве соединительных деталей трубопровода практически при любых условиях внешней среды (температуре, влажности и т. д.) и в соответствии со средой, проходящей по трубопроводу (в том числе и агрессивной).

Отличительные особенности и характеристики фланцев

Существуют определенные характеристики фланцев:

1. Конструктивные.

Основой этой группы характеристик является конструкция фланца. На территории Российской Федерации и стран СНГ наибольшее распространение получили три фланцевых стандарта:

ГОСТ 12820-80 – фланец стальной плоский приварной.

ГОСТ 12821-80 – фланец стальной приварной встык.

ГОСТ 12822-80 – фланец стальной свободный на приварном кольце.

Фланцы по трем наиболее распространенным стандартам, упомянутые выше, предназначены для соединения трубопроводной арматуры и оборудования.

В силу конструктивных особенностей условия монтажа этих фланцев различаются.

Фланец стальной плоский приварной. При монтаже фланец «надевается» на трубу и приваривается двумя сварными швами по окружности трубы.

Фланец стальной приварной встык. Монтаж такого фланца по сравнению с плоским приварным фланцем предусматривает только один соединительный сварной шов (при этом необходимо соединить встык торец трубы и «воротник» фланца), что упрощает работу и сокращает временные затраты.

Стальной свободный фланец на приварном кольце состоит из двух частей – фланца и кольца. При этом, естественно, фланец и кольцо должны быть одного условного диаметра и давления. Такие фланцы отличаются по сравнению с вышеперечисленными удобством монтажа, т. к. к трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, что обеспечивает легкую стыковку болтовых отверстий свободного фланца с болтовыми отверстиями фланца арматуры или оборудования без поворота трубы. Они часто используются при монтаже трубопроводной арматуры и оборудования в труднодоступном месте или при частом ремонте (проверке) фланцевых соединений (например, в химической промышленности).

Кроме того, положительным является то, что при подборе свободных фланцев под трубу из нержавеющей стали, в целях экономии, допускается использование кольца из нержавеющей стали, а фланца – из углеродистой.

Помимо этих трех стандартов следует особо выделить фланцы, изготавливаемые по чертежам заказчика (нестандартные фланцы). В отличие от первых трех вышеупомянутых фланцев данная конструкция не является постоянной и может изменяться в зависимости от ожиданий и требований клиента. Такие фланцы являются индивидуальными и служат для удовлетворения любых потребностей заказчика.

Фланцы, изготовленные по зарубежным стандартам, отличаются от российских конструктивно. Среди импортных, наибольшее распространение в России получили фланцы, выполненные по немецким стандартам 01М (стандарт принят по всей Европе) и американским АМ51.

К фланцам по другим российским стандартам относятся такие как: фланцы стальные резьбовые, фланцы сосудов и аппаратов, фланцы изолирующие для подводных трубопроводов. Они отличаются от вышеупомянутых по конструкции и областям применения.

Также к конструктивным особенностям относятся (на примере трех наиболее распространенных ГОСТов):

Условный проход. Обозначается как Ду и измеряется в мм.

Условное давление. Обозначается как Ру и измеряется в кгс/см2.

Исполнение с 1 по 9. Определяет вид поверхности под прокладку.

Материал (представлен российскими марками стали).

2. Технологические.

Эти характеристики связаны с особенностями производства (из каких заготовок и по каким технологиям выполняется фланец).

Круглые и квадратные фланцы. В настоящее время выпускается небольшое количество задвижек, клапанов и т. п. трубопроводной арматуры, имеющей в качестве присоединительного узла фланец квадратный. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12815-80 до давления условного Ру 4 МПа (40 кгс/см2) предусмотрены по конструкции фланцы как круглые, так и квадратные. При заказе квадратных фланцев необходимо помнить, что существует прямая зависимость диаметра фланца от условного давления: чем выше давление, тем меньшего диаметра фланец можно произвести.

Условный проход. Особенности его обозначения

Стоит сразу же отметить, что условный проход не является внешним диаметром трубы, а обозначает проход (сечение), по которому протекает среда через фланцевое соединение. Одной из особенностей фланцев стальных плоских приваренных и стальных свободных на приваренном кольце на диаметры условного прохода Ду 100,125 и 150 мм является то, что возможны три их конструкции под различные наружные диаметры трубы.

Поэтому при заказе этих фланцев на Ду 100,125 или 150 мм необходимо указывать букву, соответствующую требуемому диаметру трубы. Если в заявке (спецификации) на данные типоразмеры фланцев буква не указана, то фланцы изготавливаются под следующие диаметры трубы: 100А, 125А, 150Б (табл. 1).

Табл. 1

Следующей особенностью фланцев с диаметром условного прохода Ду > 200 мм является то, что из-за различных классов точности изготовления труб и фланцев, расточка внутреннего диаметра фланцев плоского, свободного и его кольца допускается по фактическому наружному диаметру трубы с зазором на сторону не более 2,5 мм, т. е. по всему внутреннему диаметру фланца и кольца не более 5,0 мм. Другими словами, при изготовлении трубы возможно отклонение от идеальной формы круга, таким образом, труба может не соответствовать внутреннему диаметру фланца, что в свою очередь затрудняет соединение трубы и фланца.

Ряды

Если при заказе не оговорены особенности конструктивного исполнения присоединительных размеров (ряд 1 или 2), то изготовление фланца по умолчанию осуществляется в соответствии с рядом 2, Конструктивным отличием фланцев ряда 1 от фланцев ряда 2 является разное количество отверстий в нем под крепежные болты (шпильки) и их диаметры.

Например, фланец на Ду 300 мм и Ру 63 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 36 мм, а ряда 2 – 39 мм. Аналогично, фланец на Ду 80 мм и Ру 10 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 18 мм с общим их количеством 8 шт., а ряда 2 соответственно – 18 мм и 4 шт. Поэтому эту особенность необходимо учитывать при заказе фланцев в качестве ответных под запорную арматуру.

Давление

Еще одной важной конструктивной особенностью всех изделий, составляющих фланцевое соединение, является условное давление, которое может выдержать соединение. Показатели по давлению зависят от геометрических размеров фланца и исполнения уплотнительной поверхности. Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 12820-80) и фланец стальной свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80) выдерживают давление до 25 кгс/см2, а вот фланец стальной приварной встык (ГОСТ 12821-80) может выдерживать давление до 200 кгс/см2.

При этом особенностью данного показателя является то, что он может выражаться в различных единицах измерения: кгс/см2, Па, МПа, атм, бар. Единицей измерения при производстве и обозначении фланцев является кгс/см2. Во избежание недоразумений при заказе продукции всегда указывайте единицу измерения давления.

Исполнения фланца

В соответствии с требованиями ГОСТ имеется девять исполнение поверхности фланца, а для свободного фланца различные исполнения возможны только у приваренного кольца. Поэтому при подборе ответных фланцев трубопроводной арматуры, кроме условных прохода и давления, необходимо указывать исполнение уплотнительной поверхности.

Исполнение 1.Используется при условном давлении не выше 63 кгс/см2. Для трубопроводов, транспортирующих вещества А и Б технологических объектов I категории взрывоопасное™ не допускается применение фланцевых соединений с исполнением 1 уплотнительной поверхности, за исключением случаев применения спирально навитых прокладок с ограничительным кольцом.

При условных давлениях Ру свыше 2,5 МПа (25 кгс/см2) для обеспечения большей герметичности системы чаще используются исполнения уплотнительной поверхности фланца 2,3,4,5,6 и 7. Фланцы различных исполнение между собой соединяются следующим образом:

Исполнение 1 (с соединительным выступом) с исполнением V,

Исполнение 2 (с выступом) с исполнением 3 (с впадиной);

Исполнение 4 (с шипом) с исполнением 5 (с пазом);

Исполнение 6 (под линзовую прокладку) с исполнением 6;

Исполнение 7 (под прокладку овального сечения) с исполнением 7;

Исполнение 8 (с шипом) с исполнением 9 (с пазом) с обязательным использованием фторопласт прокладки.

Марки материала

Последней отличительной конструктивной характеристикой фланца является используемый материал. Фланцы могут изготавливаться из углеродистых и легированных сталей, а также из нержавеющих сталей. В настоящее время для изготовления фланцев используют большое количество марок стали, наибольшее распространение из которых получили ст.20, ст.09Г2С, ст.15Х5М ИСТ.12Х18Н10Т.

Марки стали подбираются с учетом использования фланцев на данную рабочую температуру, условное давление и транспортируемую среду в трубопроводе. Требования на марку стали фланца в зависимости от рабочего давления и температуры среды приведены в ГОСТ 12816-80 (табл. 1).