Фланцы

Фланцы предназначены для соединения труб, арматуры и других частей трубопровода. Фланцевое соединение состоит из двух фланцев, прокладки или уплотнительного кольца, соединительных болтов (или шпилек) и гаек. Для технологических трубопроводов применяют фланцы различных типов: приварные, свободные, резьбовые и литые. Недостатками фланцевых соединений являются: высокая трудоемкость и стоимость изготовления, а также сравнительно малая надежность в эксплуатации — при частом изменении температуры или давления транспортируемой среды возможно их ослабление и, как следствие, возникновение мест утечки.

В то же время фланцевые соединения очень удобны для разборки и присоединения арматуры, поэтому их применяют во всех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется частая разборка трубопровода для промывки, прочистки, а также при монтаже трубопроводов в действующих огне- и взрывоопасных цехах, где по характеру производства сварка запрещена.

Конструкции, размеры и материал основных типов фланцев трубопроводов, арматуры и соединительных частей регламентированы соответствующими стандартами. В табл. 5 приведены существующие типы фланцев и пределы их применения.

В целях обеспечения взаимозаменяемости фланцев всех типов их присоединительные размеры для условных давлений до 200 кгс/см²установлены одинаковыми при одних и тех же давлениях независимо от конструкции и материала фланца. На рис. 6 приведены все основные типы фланцев.

Литые фланцы (рис. 6,а) изготовляют из чугуна и стали; они предназначены для элементов арматуры, фланцевых труб и соединительных частей, составляющих с изделием одно целое.

Стальные фланцы с шейкой на резьбе (рис. 6, б) для технологических трубопроводов применяются весьма ограниченно (трубопроводы низкого давления). Такие фланцы используют преимущественно для сантехнических трубопроводов, прокладываемых из водогазопроводных труб (водопроводы, воздуховоды, отопление).

Фланцы стальные плоские приварные (рис. 6, в) получили широкое применение в технологических трубопроводах. Их изготовляют из стали МСт. 3 и МСт. 4. По своему конструктивному оформлению плоские приварные фланцы подразделяются на круглые и квадратные (наружная образующая фланца выполнена в виде квадрата). Квадратные фланцы более экономичны с точки зрения расхода металла, однако их применение возможно только при четырех болтовых отверстиях во фланце, т. е. лишь для трубопроводов на условное давление 2,5—25 кгс/см², имеющих небольшой условный проход (до 100-мл).

* Для фланцев из углеродистой стали. Фланцы на условное давление 40 кгс/см²и выше могут быть изготовлены из легированной стали и применены на трубопроводах с температурой транспортируемого продукта до 530° С.

В последние годы широкое применение получил новый способ изготовления стальных плоских приварных фланцев с условным проходом от 200 мм и выше гнутьем стальной полосы на ребро в холодном и горячем состоянии на фланцегибочных станках с последующей сваркой стыка. Этот высокоэффективный способ позволил резко увеличить производительность труда и повысить коэффициент использования металла до 75%. Фланцы меньших диаметров изготовляют штамповкой на прессах и молотах. Фланцы плоские приварные квадратные изготовляют путем вырубки из полосовой стали в штампах двойного действия.

Фланцы стальные приварные встык — воротниковые (рис. 6, г) широко применяются в технологических трубопроводах из углеродистой и легированной стали, особенно для трубопроводов среднего и высокого давления. Соединения с применением фланцев приварных встык очень удобны в монтаже и экономичны. Трудоемкость сборки такого соединения в среднем на 20% меньше, чем сборка с применением плоских приварных фланцев. Кроме того, использование фланцев приварных встык в два раза сокращает объем сварочных работ. Фланцы приварные встык с условным проходом от 25 до 200 мм изготовляют из круглой стали путем штамповки на горячештамповочных прессах; коэффициент использования металла составляет до 75%. Внедрение поточных механизированных линий штамповки таких фланцев на прессах позволило значительно увеличить производительность труда и снизить себестоимость изделий. В настоящее время себестоимость изготовления 1 тыс.фланцев приварных встык и плоских приварных одинакова.

Рис. 6. Основные типы фланцев:

а - литые, б — с шейкой на резьбе, в — стальные плоские приварные, г — приварные встык, д — свободные с буртом, е — свободные на приварном кольце, ж — свободные на отбортованной трубе

Изготовление фланцев приварных встык с условным проходом от 200 до 800 мм целесообразно производить на раскаточных машинах или путем горячей гибки специального фланцевого угольника на гибочных станках с последующей сваркой стыка на стыкосварочных машинах.

Фланцы стальные свободные бывают с буртом (рис. 6, д), на приварном кольце (рис. 6, е)и на отбортованной трубе (рис. 6,ж).

Свободные фланцы с буртом применяют весьма ограниченно, и в основном в трубопроводах из легированных сталей и сплавов при транспортировании агрессивных сред. Бурт вытачивают из того же материала, что и трубу, и приваривают к ней. Это предохраняет свободный фланец из обычной углеродистой стали от агрессивного действия продукта и дает экономию дорогостоящих легированных сталей. Свободные стальные фланцы на приварном кольце применяют в трубопроводах из нержавеющей стали, алюминия, меди и латуни. Приварное кольцо изготовляют из того же материала, что и основную трубу. Фланцы стальные свободные на отбортованной трубе используют в трубопроводах из цветных металлов и нержавеющих сталей.

Рис. 7. Уплотнительные поверхности фланцев:

а — гладкая с рисками, б — выступ-впадина, в — шип-паз, г — под линзовую прокладку, д — под кольцевую прокладку овального сечения

Использование свободных фланцев значительно облегчает сборку фланцевых соединений при монтаже трубопроводов, так как для точного совпадения болтовых отверстий достаточно провернуть фланец вокруг оси на требуемый угол.

Чтобы создать необходимую плотность фланцевого соединения трубопровода, между фланцами устанавливают прокладки, а соприкасающимся уплотнительным поверхностям придают специальную форму. Материал прокладок выбирают в зависимости от температуры, давления и свойств транспортируемой среды. В зависимости от давления и свойств транспортируемой среды предусмотрено пять типов уплотнительных поверхностей (рис. 7). Фланцы с гладкой поверхностью (рис. 7, а) применяют в трубопроводах на условное давление до 25 кгс/см²и в отдельных случаях до 40 кгс/см².

Фланцы с уплотнительными поверхностями выступ-впадина, (рис. 7,6) и шип-паз (рис. 7, в) используют в трубопроводах на условное давление от 40 кгс/см²и выше, а также во всех трубопроводах, транспортирующих продукты с высокой проникающей способностью (аммиак, фреон). Кроме того, фланцы с поверхностью выступ-впадина применяют в трубопроводах, транспортирующих ядовитые и взрывоопасные продукты, а фланцы с поверхностью шип-паз — в трубопроводах, транспортирующих огневзрывоопасные продукты и работающих под вакуумом.

Фланцы с уплотнительной поверхностью под линзовую прокладку (рис. 7, г) применяют в основном в паропроводах на условное давление от 64 кгс/см²и выше, а также в трубопроводах высокого давления.

Фланцы с уплотнительной поверхностью под кольцевую прокладку овального сечения (рис. 7, д) применяют в трубопроводах, транспортирующих нефтепродукты на условное давление от 64 до 200 кгс/см².

Рис. 8. Фланцевые соединения трубопроводов высокого давления:

а — резьбовое под линзовое уплотнение, б — резьбовое под плоскую металлическую прокладку,
в — на резьбовой втулке под плоскую металлическую прокладку

Для трубопроводов высокого давления наибольшее применение получили резьбовые фланцевые соединения, выполненные под линзовое уплотнение, плоскую металлическую прокладку, а также на резьбовой втулке.

Резьбовые фланцевые соединения под линзовое уплотнение (рис. 8, а) изготовляют на условное давление от 200 до 1000 кгс/см²с условным проходом от 6 до 200 мм. Линзы уплотнительные жесткие и компенсирующие изготовляют из тех же труб, что и основной трубопровод. Торцевые поверхности труб обрабатывают под конус с углом 20°, а линзы — под сферическую поверхность. Уплотнительные поверхности трубы и линзы тщательно шлифуют.

Фланцевое соединение под плоскую прокладку (рис. 8, б, в) выполняют так, чтобы торцы труб образовывали выступ и впадину. Между торцами труб устанавливают прокладку из алюминия или меди, благодаря чему при затяжке соединения достигается требуемая плотность.

Фланцы трубопроводов высокого давления изготовляют коваными.

1. Какие бывают типы фланцев и чем они отличаются?

2. Какие формы уплотнительных поверхностей фланцев применяют? Назовите область их использования.

Все материалы раздела «Изделия» :

● Сортамент труб и область их применения

● Технические требования к стальным трубам

● Сортамент труб технологических трубопроводов по нормалям машиностроения

● Отводы крутоизогнутые и гнутые

● Фланцы

● Тройники, переходы и заглушки

● Опоры, подвески и опорные конструкции

● Компенсаторы

● Трубы и детали трубопроводов из цветных металлов и их сплавов

● Трубы и детали трубопроводов из чугуна и специальных сплавов

● Трубы и детали из пластмасс

● Трубы и детали из стекла, ситалла, фарфора, керамики, аитегмита и фанеры

● Трубы и детали гуммированные, биметаллические и с лакокрасочными покрытиями

● Трубы и детали футерованные и эмалированные

● Назначение, классификация и выбор арматуры

● Приводная и самодействующая арматура

● Условные обозначения и отличительная окраска арматуры

● Крепежные изделия, прокладочные и уплотнительные материалы