Фланцы что это такое фото

Без фланцевых соединений просто невозможно представить ни один вид промышленности. С их помощью обеспечивается прочность конструкции, создаётся её герметичность. Главной деталью такого соединения считается фланец, определение которого зависит от многих факторов. По своему внешнему виду он напоминает металлический диск, обеспечивающий прочное, одновременно разъёмное соединение.

В основном такие детали используются в коммунальной отрасли и прокладке трубопроводов. Они изготавливаются из самых разных материалов, поэтому считаются универсальной деталью.

Основные виды

Так как трубопроводы имеют очень много технологических особенностей, конструкция фланцев также имеет несколько различий. Она состоит из нескольких деталей:

Основной задачей подобной конструкции, считается соединение нескольких деталей трубопровода, или подсоединения к ним дополнительных систем. В соответствии со своими параметрами и конструкцией, фланцы делятся на несколько групп:

Основным отличием является возможность цельных деталей испытывать одинаковые нагрузки совместно с корпусом. Они изготавливаются методом штамповки, могут отливаться в печи или привариваться к арматуре. Свободные детали, имеющие форму диска, крепятся к заранее приваренному фланцу. В отличие от цельных, свободные намного проще монтировать и обслуживать. Однако их основным недостатком считается невысокая прочность, в сравнении с цельными конструкциями.

Назначение

Соединяют детали арматуры, линии трубопроводов. Применяются в различных отраслях промышленности:

Объединение сосудов и приборов. Соединения используются для транспортировки нефтяных продуктов, системы теплообеспечения, создания герметичности резервуарных ёмкостей.

Виды фланцев согласно действующим стандартам

Литые. Привариваются или отливаются совместно с корпусом. Для изготовления обычно используется чугун или металлические сплавы.

Стальные, имеющие на шейке нарезанную резьбу. Применяется достаточно редко. В основном устанавливаются на трубопровод, работающий под небольшим давлением.

Воротниковые. Стальная конструкция, приваренная встык. Применяется в трубопроводах, работающих с высоким давлением. Отличаются простотой монтажа, высокой экономичностью. Преимущество такой конструкции заключается в облегчённом монтаже, а также высокой экономичности.

Приварные плоские. Изготавливаются из стали, используются для прокладки специальных трубопроводов.

• Свободные. Конструкция отличается некоторыми особенностями, делится на несколько групп:
• Имеют бурт. Устанавливаются на трубопроводы, предназначенные для перегонки агрессивных веществ. От их воздействия деталь защищает сам бурт.
• Крепятся к трубе с отбортовкой.
• Устанавливаются на сварном кольце. Применяются в трубопроводах, изготовленных из различных цветных металлов:

1. Медных сплавов.
2. Алюминия.
3. Нержавейки.

По каким параметрам выбирается фланцевое соединение

В зависимости от формы, встречается фланец виды которого делятся на несколько групп:

Условный проход. Зависит от внутреннего диаметра детали.

Конструктивный вид. Изготавливается по ГОСТ 12815– — 80.

Параметры давления. Фланцевое жёсткое соединение способно выдержать определённое давление, если правильно подобраны размеры и форма детали. Этот параметр регламентируется нормативными документами.

Вид материала. Деталь может изготавливаться из:

• Углеродистой стали.
• Нержавейки.
• Легированного металла.
• Чугуна.

Подбор нужного материала основан на среде применения. Иногда используются очень дорогие металлы.

Другие фланцы

Соединения измерительные. Предназначены для соединения линий трубопроводов с приборами и дополнительными системами.

Фланцы для высокого давления. Выдерживают переменное давление, создаваемое работающими механизмами. Для получения высокой прочности применяются линзовые прокладки. Для получения наивысшей прочности для такого оборудования используют резьбовые фланцы. Кроме того, совместно с линзовой усиливающей прокладкой, применяют также плоское, стальное уплотнение. Чтобы обеспечить максимальную плотность, для изготовления плоских прокладок используют цветные металлы:

Фланцевый замок. Такая конструкция отличается только методом крепления. Вместо шпилек с гайками, применяется стальная полоса, обжимающая фланцы, затягивающаяся болтами. Такие замки применяются в узлах, где требуется частая разборка соединения.

Накидной фланец. Эти детали часто используют в декоративных целях, например, для украшения решёток. Нашли применение накладные конструкции и в трубах бетоновода, в качестве присоединительной детали. Дисковые накидные фланцы можно использовать для создания самых разных конструкций, где требуется надёжность и герметичность.

Заключение

Как выбрать фланцы, чтобы конструкция сохранила прочность и герметичность? Для этого существует очень много нормативных материалов, согласно которым можно легко подобрать нужную конструкцию фланцевого соединения.

Назначение фланцев

Итак, разберёмся, что такое фланец, для каких целей его используют? Какие типы фланцев бывают?

Фланец – это металлическая деталь различной геометрической формы, используемая в трубопроводных арматурах для герметичного и прочного присоединения элементов трубопроводов друг к другу и к специальному оборудованию. Равномерно по периметру фланец имеет отверстия для обеспечения прочного соединения деталей с помощью шпилек, болтов и других крепежных элементов. В настоящее время производят 9 вариантов фланцев разной формы и размеров площади стыка.

Фланцы любого типа и назначения в большинстве случаев изготавливают из стали широкого ряда марок. Выбор материала определяется рабочей средой, для использования в которой предполагается фланец.

В настоящее время наибольшее распространение в производстве фланцев получили марки стали:

• углеродсодержащая конструкционная сталь 20 (ст.20). Фланцы из данной марки стали в основном используют при монтаже трубопроводов с жидкой и газовой рабочей средой (пар, вода и др.) при температурах носителя и окружающей среды от минус 40 до плюс 475°С;
• низколегированная конструкционная сталь 09г2с (ст. 09Г2С), широко применяемая для сварных конструкций. Такие фланцы могут выдерживать рабочий диапазон температур от минус 70 до плюс 475°С и предназначены для трубопроводных магистралей нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности;
• криогенная конструкционная сталь 12Х18Н10Т для фланцев, применяемых в трубопроводных конструкциях для агрессивных сред в химической промышленности с рабочим диапазоном температур от минус 196 до плюс 350°С;
• коррозионно-стойкая сталь 10Х17Н13М2Т работоспособна в рабочих средах повышенной агрессивности, имеет продолжительные сроки эксплуатации. Обладает высокой устойчивостью к воздействию коррозии различной природы (электрохимической, химической, межкристаллической, коррозии под напряжением и др.) в интервале температур от минус 196 до плюс 600°С;
• жаропрочная легированная сталь марки 15Х5М применяется для изготовления соединяющих элементов трубопроводов с повышенной устойчивостью к окислительным процессам в температурных условиях до
  600-650°С.

Нормативная отраслевая документация

Способы производства фланцев, используемые материалы, технические характеристики, рекомендуемые области их назначения в Российской Федерации регламентированы государственными и межгосударственными отраслевыми стандартами.

Таблица 1 — Типы фланцев и соответствующие им ГОСТы

На современном этапе существует 2 подхода к классификации фланцев: по типу соединения и способу изготовления.

Типы фланцев по способу соединения

• Воротниковый

Данный тип фланцев предназначен для эксплуатации в температурном диапазоне от минус 253 до плюс 600°С в конструкциях с чрезвычайно высоким давлением. Он имеет конусообразное исполнение, что позволяет обеспечить работоспособность арматуры в указанных условиях. Сглаженный переход воротникового фланца в корпус трубопровода достигается за счёт внедрения конуса фланца, его наибольший диаметр должен соответствовать диаметру корпуса трубопровода. Конструкция фланца эффективно снижает появление возможных препятствий при прохождении рабочей среды, турбулентности потока и способствует распределению возникающих напряжений в трубопроводе.

• Свободный (накидной)

Фланцы данного типа разработаны в таком исполнении, что они свободно вращаются и перемещаются вдоль каркаса трубопровода, что упрощает устройство выемок для крепежных элементов. Их не требуется приваривать или жестко фиксировать. Соединение трубопроводов осуществляется двумя сварными швами по углам на внешней и внутренней поверхностях. Данные фланцы не имеют выпуклой поверхности. Радиус поверхности стыка обычно стандартный и совпадает с радиусом трубы и остальных используемых фланцев. Часто используются в комплекте с фланцами других типов.

Предназначены для невысоких рабочих давлений и температурного диапазона от минус 30º до плюс +300°С. Имеют небольшие сроки службы и не применяется в трубопроводах с жидкой рабочей средой. Тем не менее, сделанный из качественной углеродистой стали, фланец свободного типа эффективен как бюджетный вариант исполнения для применения в коррозийно-устойчивых трубопроводах.

Исторически фланцы раструбного типа были предназначены для труб малого диаметра с высоким рабочим давлением. Сроки их службы по сравнению с фланцами свободного типа значительно выше. В настоящее время используются для соединений арматуры, работающей в температурном диапазоне от минус 20 до плюс 70°С. Соединение с каркасом трубы достигается сваркой с одного угла на внешней поверхности фланца. Недостатком фланца данного типа является высокая вероятность разрыва, особенно в коррозионно-неустойчивых трубопроводах, поэтому их использование ограничено.

• Приварной плоский

Фланцы данного типа применимы в диапазоне рабочих температур от минус 70º до плюс 450ºС и максимальных давлений до 2,5 МПа. Являются наиболее распространенными, просты в изготовлении и имеют относительно низкую стоимость. Обычно, имеют конструкцию различной геометрической формы с отверстием под заданный диаметр арматуры и отверстиями под крепежные элементы.

При стягивании фланцев данного типа болтами или шпильками получается косвенное бесконтактное соединение только за счёт уплотнительной прокладки. Могут применяться, в том числе, и в качестве опорных элементов для трубных конструкций различных технических объектов. Приварные плоские фланцы обеспечивают прочное присоединение опор к основанию и хорошо подвергаются демонтажу путем открепления болтов или шпилек.

Резьбовые фланцы предназначены для объектов, эксплуатируемых в специфических условиях. Главное преимущество состоит в возможности их фиксирования на трубе без применения сварочных работ, только за счёт резьбового соединения, в редких случаях их совмещением. Резьбовые фланцы часто используются в трубах небольшого диаметра и не применимы для конструкций, выполненных из труб малой толщины, так как нет возможности нанести на них резьбу.

Глухой фланец (заглушка) представляет собой плоскую деталь без центрального отверстия под трубопровод, но с отверстиями по диаметру под крепежные элементы. Цель его применения – временное или постоянное перекрытие («заглушка») рабочего потока на торцевых концах каркаса трубы.

Широкое распространение заглушки получили в газопроводах, холодных водопроводных магистралях, системах ливнестоков и др. Температурный диапазон применения достаточно широк: от минус 70 до плюс 600°С.

Классификация по способу изготовления

Данная классификация основывается на промышленных способах изготовления металлических фланцев.

Ковка. Способ ковки металлических деталей основывается на пластичных свойствах металла. Заключается в многократной обработке металлической заготовки под давлением, за счёт чего достигаются требуемые конструкторской документацией технические параметры изделия.

Центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ). Сырье (металлы, сплавы металлов) для таких деталей подвергается электрошлаковой переплавке. После чего отправляется в форму для создания заготовки. Такой метод позволяет создавать заготовки с минимальными припусками, которые удаляются при помощи резки. Данная технология позволяет изготавливать фланцы больших диаметров.

Горячая штамповка. Штамповка – достаточно производительный технологический способ и представляет многостадийный процесс, осуществляемый в 4 этапа: осадка, формообразование, прошивка, обрезка. Данным методом получают заготовки заданной формы и размеров. Штампованные заготовки, как и литьевые, подвергаются механической доработке до заданных размеров чаще всего методом резки.

Изготовление из раскатных колец. Данный метод основывается на изготовлении заготовок путем раскатки из металлических колец, после чего деталь подвергается механической обработке. Подходит для изготовления фланцев больших размеров.

Резка. Способ, используемый для обработки металлических заготовок, при котором с детали снимаются шероховатости и припуски. Осуществляется на металлорежущих станках. В настоящее время существуют разновидности резки: электроискровая, лазерная, ультразвуковая, химическая и др. В результате получают изделия с требуемыми техническими характеристиками.

Как мы убедились, типов, вариантов исполнений и способов изготовления фланцев достаточно много. При выборе фланца, как составляющей трубопроводной арматуры, должное внимание следует обратить на материал, производителя, соотношение цена-качество изделия. Правильно выбранный фланец поможет обеспечить надежность и работоспособность всей трубопроводной технической конструкции.

Фланец (от нем. Flansch ) — плоская деталь квадратной, круглой, или иной формы с отверстиями для болтов и шпилек, служащая для прочного (узлы длинных строительных конструкций, например, ферм, балок и др.) и герметичного соединения труб, трубопроводной арматуры, присоединением труб друг к другу, к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение).

Содержание

Фланцевое соединение [ править | править код ]

Трубы и трубопроводная арматура [ править | править код ]

Фланцы используют попарно (комплектом). Исполнение фланцев осуществляется по ГОСТ 33259-2015, и оно зависит от рабочего давления, на которое рассчитывается фланец или фланцевое соединение, и от перемещаемой среды:

• Исполнение B — с соединительным выступом.
• Исполнение E — с выступом.
• Исполнение F — с впадиной.
• Исполнение C — с шипом.
• Исполнение D — с пазом.
• Исполнение K — под линзовую прокладку.
• Исполнение J — под прокладку овального сечения.
• Исполнение L — с шипом под фторопластовую прокладку.
• Исполнение M — с пазом под фторопластовую прокладку.

Фланцы различаются по типам: стальные плоские приварные (тип 01); стальные приварные встык (воротниковые фланцы) (тип 11); стальные плоские свободные на приварном кольце (тип 02); фланцы корпуса арматуры (сосудов и аппаратов) (тип 21); фланцы стальные плоские на отбортовке (тип 03); стальные плоские свободные на хомуте под приварку (тип 04).

Российские стандарты регламентируют давление среды трубопроводов и соединительных частей, а также на присоединительных фланцев арматуры, соединительных частей машин, патрубков аппаратов и резервуаров на условное давление Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 )

Распространённые способы изготовления фланцев:

• штамповка фланцев в закрытых штампах,
• ковка на подкладном кольце (штамповка),
• центробежное электрошлаковое литьё (ЦЭШЛ),
• изготовление из раскатных колец (поковки),
• плазменная (лазерная или газовая) резка из листа.

Производительным методом изготовления фланцев является штамповка фланцев в закрытых штампах, данный метод позволяет изготавливать фланцы до Ду 700 Pу 2,5 МПа. Фланцы большего диаметра изготавливаются из раскатных колец либо методам ЦЭШЛ.

Себестоимость изготовления плоских фланцев, диаметром до Ду 2200, позволяет снизить нарезка полос листового металла с последующим нагревом и прокаткой на фланцегибе. Для данного метода обязателен контроль ультразвуковой дефектоскопией сварных швов. Данная технология позволяет снизить себестоимость изготовления на 50—70 % в отличие от изготовления фланцев из цельного листа.

В последнее время в связи с переходом многих российских предприятий на оборудование, изготовленное по американским и немецким стандартам (ANSI/ASME, DIN/EN), появилась потребность в нестандартных «переходных» фланцах. На «переходных» фланцах присоединительная поверхность изготавливается по импортному стандарту, а «воротниковая» (юбочная) часть фланца по ГОСТ (под российский размер трубопроводов).

Стандартные размеры плоского фланца [ править | править код ]

Точные параметры всех типоразмеров фланцев в зависимости от номинального давления представлены в ГОСТ 12820-80. Основные размеры варьируются в следующих диапазонах:

• диаметр внутреннего отверстия: от 10 мм до 1000 мм;
• наружный диаметр: от 75 мм до 1175 мм;
• наибольшая толщина: от 8 мм до 25 мм;
• номинальная масса: от 0.25 кг до 52.58 кг.

Строительные конструкции [ править | править код ]

Для соединения отдельных малогабаритных строительных конструкций в целые огромные структуры, например, фермы, балки и др. в узлах растянутых конструкций применяются фланцевые соединения на болтах со следующими профилями [1] :

• открытого профиля — тавры, двутавры, парные уголки;
• замкнутого профиля — круглые и квадратные трубы.