Какие бывают фланцы? Типы, виды, исполнения и соединения фланцев

Фланцевое — одно из самых популярных разъемных соединений. Служит для соединения двух элементов трубопровода, присоединения запорной арматуры, подключения части трубопровода к тем или иным аппаратам и емкостям.

Фланцы применяют в коммунальном хозяйстве и во многих промышленных отраслях: машиностроении, химической, пищевой, нефтеперерабатывающей. Они имеют большое значение для организации надежных и герметичных трубопроводных систем.

Узнаем, какие бывают фланцы, рассмотрим их типы и исполнения, а также особенности соединения.

Классификация

Все виды фланцев объединяются в две общие категории:

• для арматуры, соединения частей труб с патрубками;
• для стыковки частей аппаратов.

Стандарты

В нашей стране действует несколько фланцевых стандартов. Основной — ГОСТ 33259-2015. Он объединил и заменил используемые ранее стандарты.

Этот ГОСТ распространяется на фланцы трубопроводов с давлением не выше 25 МПа. В нем установлена конструкция и размеры фланцев из стали и чугуна, определены их типы, разновидности форм уплотнительных поверхностей, установлены требования к изготовлению, маркировке, контролю. В стандарте также даются рекомендации по выбору материала для этих деталей, их крепежа и уплотнительной поверхности с учетом особенностей рабочей среды.

Другой тип фланцев (для аппаратов) регламентируется ГОСТом 28759.1-90. В стандарте установлены типы и главные параметры деталей с учетом диаметров аппаратов и условного давления.

Типы фланцев трубопроводов

Фланцы для труб бывают следующих типов:

• плоский приварной;
• свободный на приварном кольце, отбортовке, хомуте;
• приварной встык.

Отдельно выделяют фланец корпуса арматуры.

Рассмотрим самые часто используемые разновидности.

Плоские

Широко используются в стальных трубопроводных системах. Их надевают на трубу внахлест. Внутренний диаметр таких деталей чуть больше диаметра трубы. Соединение выполняется посредством двойного сварного шва.

Фланцы этого типа используются преимущественно для жидких сред с давлением в пределах 0,1–2,5 МПа, с температурой транспортируемой среды до 300 °C. Наиболее типичные сферы применения: трубопроводы, транспортирующие воду, сжатый воздух, масло, газ, нефтепродукты.

Расточенные под втулку

Особой востребованностью пользуются плоские фланцы, расточенные под втулку ПНД (бурт). Они предназначены для соединения ПНД труб с трубами из других материалов, монтажа запорной и соединительной арматуры с фланцевым соединением, создания разборного соединения ПНД труб друг с другом.

Соединение выполняется с помощью полиэтиленовых втулок (буртов), которые присоединяют к трубе с помощью сварки.

Изготавливаются методом растачивания — увеличения диаметра отверстия стандартного приварного фланца. Благодаря этому получается «насадить» деталь на втулку. Затем торец втулки приваривают к концу трубы.

Воротниковые

Их также называют юбочными. Нормативное название, закрепленное в ГОСТе, — «стальные приварные встык». Воротник (юбка) представляет собой выступ в виде усеченного конуса, которая находится с внутренней стороны кольца.

Юбочные фланцы обеспечивают высокую механическую прочность и целостность системы. Форма выступа способствует плавному распределению давления по переходу от трубы к фланцевому основанию. За счет этого соединение выдерживает повышенное давление (до 20 МПа).

Свободные

К этому типу относятся стальные плоские свободные фланцы трех видов:

• на приварном кольце;
• на отбортовке;
• на хомуте под приварку.

Свободные на приварном кольце — состоят из двух отдельных деталей: основного кольца с крепежными отверстиями и приварного, у которого меньший диаметр. При монтаже на трубопровод устанавливают диск большего диаметра, затем приваривают меньшее кольцо. Приварной элемент впоследствии легко заменить.

Незаменимы в случаях частых ремонтных работ или проверок соединений трубопровода. Используются при PN от 0,1 до 2,5 МПа, при температуре внутренней среды до 300 °C.

Свободные на отбортовке — используются на аппаратах из алюминия и другого цветмета, а также из пластмасс, которые поддаются отбортовке. Их также применяют, когда надо сэкономить конструкционный материал. Предназначены для работы при PN до 0,6 МПа.

На хомуте под приварку — аналогичны деталям на приварном кольце, но в роли последнего выступает хомут.

Типы фланцев сосудов и аппаратов

В ГОСТ 28759.1-90 описаны такие типы фланцев:

• Плоские приварные. Диаметр — 400-4000 мм, PN — от 0,3 до 1,6 МПа, температура рабочей среды — в пределах -70...+300 °C.
• Приварные встык (воротниковые). Внутренний диаметр — 400-4000 мм, внешний — от 426 до 720 мм. PN — от 0,6 до 6,3 МПа, температура среды — в диапазоне от -70 до +540 °C.
• Приварные встык под прокладку 8-угольного сечения. Диаметр — от 400 до 1600 мм, PN — от 6,3 до 16 МПа, температура среды — в пределах -70 и +540 °С.

Такие детали применяются в химической промышленности, на нефтехимических, нефтеперерабытывающих предприятиях и в других отраслях.

Исполнения

Исполнением называют характеристики геометрии соединительной поверхности. По ГОСТ, выделяют 8 исполнений фланцев:

При выборе ответных фланцев арматуры указывают не только условный проход и давление, но и исполнение уплотнительной поверхности. Следует учитывать, что для свободных фланцев вариативность исполнений возможна лишь у приварного кольца.

Детали с выступом или впадиной используются при давлении не выше 1,6 МПа. С шип-пазом — при обработке ядовитых, взрывоопасных, коррозионных сред при давлении до 6,4 МПа. С соединительным выступом — при давлении до 6,3 МПа.

Схема стыковки фланцев согласно исполнениям:

Материалы

Фланцы изготавливают из чугуна и стали разных марок.

Сталь 20 — конструкционная углеродистая. Фланцы из этого металла — самые распространенные. Чаще всего используются при монтаже трубопроводной арматуры в магистралях с водой, газом и другими средами: в промышленности и ЖКХ. Рассчитаны на температуру среды не выше +475 °C и не ниже -30 °C.

Сталь 09Г2С — конструкционная низколегированная. Фланцы из этого материала могут использоваться при более низких температурах — до -70 °С. Применяются в трубопроводах, транспортирующих нефть, природный газ с температурой не выше +475 °C.

12Х18Н10Т — нержавеющая сталь. Фланцы из этой марки можно эксплуатировать в агрессивных условиях, таких как растворы кислот и щелочей. Диапазон температур: от -80 до +600 °С. Используются в энергетике, нефтяной, химической, фармацевтической и других отраслях.

Фланцы типа 21 изготавливают не только из стали, но и из серого или ковкого чугуна.

Прокладки фланцевых соединений

На качество соединения во многом влияет выбор прокладки. Это элемент, который заполняет собой полость между деталями, способствуя герметичности фланцевого соединения.

Для таких соединений используют прокладки из различных материалов:

• Неметаллические. Применяются чаще всего. Сюда относятся изделия из резины, фибры, фторопласта и других подобных материалов.
• Металлические. Как правило, из меди или стали. Твердость металла прокладки должны быть меньше, чем у фланца.
• Комбинированные. Производится из нескольких разных материалов. Например, из металла и полимера.

Выбор материала прокладки зависит от назначения трубопровода, характеристик соединения, среды.

Особенности соединения

Для организации фланцевого соединения труб либо патрубков аппаратов используют различные способы — зависит от типа фланца:

• Плоский. В него вставляют трубу и обваривают одним швом внутри и вторым снаружи по торцу. Это наиболее трудоемкий вариант стыковки, поскольку нужно сделать два сварных шва и крутить трубу, чтобы отверстия совпали.
• Воротниковый. Конец трубы прислоняют к воротнику и обваривают одним швом. Такое соединение выполнить проще и быстрее.
• Свободный на приварном кольце. Его надевают на трубу, затем вставляют трубу в кольцо и обваривают. То же проделывают с другой частью соединения. То есть к трубам присоединяют кольца, а сами фланцы оставляют свободно вращающимися. Затем концы подводят друг к другу и вращают фланцы, чтобы отверстия совпали по контуру. После этого вставляют крепеж и всё стягивают гайками. Удобный способ соединения — не нужно вращать трубу, подходит для использования в труднодоступных местах.

Мы рассмотрели, какие фланцы бывают на трубопроводе, какими стандартами они регламентируются, из каких материалов производятся. Приобрести надежные плоские фланцы, расточенные под втулки ПНД, можно в нашей компании. Просто позвоните нам по номеру 8 (342) 27 000 34 или напишите fin@pnd159.ru. Быстро подберем оптимальные решения для вашей задачи.