Що таке фланець?
Фланець, якщо коротко, це просто загальний термін, який зазвичай стосується подібного дископодібного металевого корпусу для відкриття кількох фіксованих отворів, що використовується для з'єднання інших речей. Цей вид речей широко використовується в машинобудуванні, тому він виглядає трохи дивно. Хоча його називають фланцем, його назва походить від англійського flange. Це означає, що труба та труба з'єднують частини труби, з'єднані з кінцем труби, фланець має отвір, гвинти роблять два фланці щільно з'єднаними, між собою фланці ущільнюються прокладкою.
Фланець - це дископодібна деталь, найпоширеніша в трубопровідному машинобудуванні, фланці використовуються парами.
Щодо типів фланцевих з'єднань, то існує три складові:
- Фланці для труб
- Прокладка
- Болтове з'єднання
У більшості випадків використовується спеціальний матеріал для прокладки та болта, виготовлений з того ж матеріалу, що й фланець труби. Найпоширенішими фланцями є фланці з нержавіючої сталі. Фланці ж доступні з різних матеріалів, щоб відповідати вимогам об'єкта. Деякі з найпоширеніших матеріалів для фланців - це монель, інконель та хром-молібден, залежно від фактичних вимог об'єкта. Найкращий вибір матеріалу має залежати від типу системи, в якій ви хочете використовувати фланець з певними вимогами.
7 поширених типів фланців
Існують різні типи фланців, які можна вибрати відповідно до вимог об'єкта. Щоб відповідати конструкції ідеального фланця, необхідно забезпечити надійну роботу, а також тривалий термін служби, а також врахувати найвигіднішу ціну.
1. різьбовий фланець:
Різьбові фланці, які мають різьбу у фланцевому отворі, оснащені зовнішньою різьбою на фітингу. Різьбове з'єднання тут призначене для того, щоб у всіх випадках уникнути зварювання. В основному воно з'єднується за допомогою відповідної різьби з трубою, що встановлюється.
2. Фланці під зварювання в гніздо
Цей тип фланця зазвичай використовується для труб меншого розміру, де діаметр області низької температури та низького тиску характеризується з'єднанням, в якому труба розміщується всередині фланця, щоб забезпечити з'єднання за допомогою одно- або багатомаршрутного кутового зварного шва. Це дозволяє уникнути обмежень, пов'язаних з різьбовими кінцями, порівняно з іншими типами зварних фланців, що спрощує монтаж.
3. Фланці внахлест
Фланець з нахлестом – це тип фланця, який вимагає зварювання заглушки з фітингом для використання з опорним фланцем для утворення фланцевого з'єднання. Така конструкція зробила цей метод популярним у різних системах, де фізичний простір обмежений, або де потрібне часте розбирання, або де потрібен високий ступінь технічного обслуговування.
4. Розсувні фланці
Розсувні фланці дуже поширені та доступні в широкому діапазоні розмірів, щоб підійти для систем з високою швидкістю потоку та пропускною здатністю. Просте підібрання фланця до зовнішнього діаметра труби робить встановлення з'єднання дуже простим. Встановлення цих фланців є дещо технічним, оскільки вимагає кутового зварювання з обох боків для кріплення фланця до труби.
5. Глухі фланці
Ці типи фланців добре підходять для завершення трубопровідних систем. Глуха пластина має форму пустого диска, який можна скріпити болтами. Після правильного встановлення та поєднання з правильною прокладкою вона забезпечує чудове ущільнення та легко знімається за потреби.
6. Фланці зварної шийки
Фланці з приварним шийним з'єднанням дуже схожі на фланці з нахлестом, але для встановлення вимагають стикового зварювання. А цілісність цієї системи та її здатність багаторазово згинатися та використовуватися в системах високого тиску та високої температури роблять її основним вибором для технологічних трубопроводів.
7. Спеціальні фланці
Цей тип фланця є найбільш поширеним. Однак існує широкий спектр додаткових спеціалізованих типів фланців, доступних для різних застосувань та середовищ. Існують різні інші варіанти, такі як фланці nipo, фланці weldo, розширювальні фланці, фланці з отворами, довгі зварні шийки та перехідні фланці.
5 спеціальних типів фланців
1. ВелдоФЛанге
Фланець Weldo дуже схожий на фланець Nipo, оскільки являє собою комбінацію фланців для стикового зварювання та відгалужувальних фітингів. Фланці Weldo виготовлені з цільного шматка суцільної кованої сталі, а не з окремих деталей, зварених разом.
2. Фланець Nipo
Ніпофланець – це відгалужувальний патрубок, нахилений під кутом 90 градусів, виготовлений шляхом поєднання фланців, що зварюються встик, та кованого ніполету. Хоча фланець ніпо є міцним цільним шматком кованої сталі, його не слід вважати двома різними виробами, звареними разом. Встановлення ніпофланця полягає у зварюванні до частини ніполету обладнання для прокладання труби та кріпленні фланцевої частини болтами до фланця штуцера трубопроводу бригадою трубопроводників.
Важливо знати, що фланці Nipo доступні з різних матеріалів, таких як вуглецеві, високо- та низькотемпературні вуглецеві сталі, нержавіючі сталі та нікелеві сплави. Фланці Nipo здебільшого виготовляються з посиленою конструкцією, що забезпечує їм додаткову механічну міцність порівняно зі стандартними фланцями Nipo.
3. Колінчастий фланець та колінчастий фланець
Колінчастий фланець відомий як комбінація фланця та колінчастого фланця, тоді як латрофланець відомий як комбінація фланця та латрофланця. Колінчасті фланці використовуються для розгалуження труб під кутом 45 градусів.
4. Поворотні кільцеві фланці
Застосування фланців з поворотним кільцем полягає в полегшенні вирівнювання отворів для болтів між двома парними фланцями, що є більш корисним у багатьох ситуаціях, таких як встановлення трубопроводів великого діаметра, підводних або морських трубопроводів та подібних середовищ. Ці типи фланців підходять для вимогливих рідин у нафті, газі, вуглеводнях, воді, хімічних речовинах та інших нафтохімічних та водогосподарських сферах.
У випадку трубопроводів великого діаметра труба оснащена стандартним зварним фланцем на одному кінці та поворотним фланцем на іншому. Це працює шляхом простого обертання поворотного фланця на трубопроводі, завдяки чому оператор дуже легко та швидко досягає правильного вирівнювання отворів для болтів.
Деякі з основних стандартів для фланців з поворотним кільцем - це ASME або ANSI, DIN, BS, EN, ISO та інші. Одним з найпопулярніших стандартів для нафтохімічного застосування є ANSI або ASME B16.5 або ASME B16.47. Поворотні фланці - це фланці, які можна використовувати у всіх поширених стандартних формах фланців. Наприклад, зварні шийки, накладні з'єднання, нахлесточні з'єднання, розтрубні з'єднання тощо, у всіх класах матеріалів, у широкому діапазоні розмірів від 3/8" до 60", та тисків від 150 до 2500. Ці фланці можна легко виготовити з вуглецевих, легованих та нержавіючих сталей.
5. Розширювальні фланці
Розширювальні фланці використовуються для збільшення діаметра труби від будь-якої точки до іншої, щоб з'єднати трубу з будь-яким іншим механічним обладнанням, таким як насоси, компресори та клапани, які мають різні розміри вхідних отворів.
Розширювальні фланці зазвичай зварюються встик і мають дуже великий отвір на нефланцевому кінці. Їх можна використовувати для збільшення діаметра труби на один або два розміри або до 4 дюймів. Ці типи фланців є кращими за комбінацію зварних редукторів та стандартних фланців, оскільки вони дешевші та легші. Одним із найпоширеніших матеріалів, що використовуються для розширювальних фланців, є A105 та нержавіюча сталь ASTM A182.
Розширювальні фланці доступні з номінальним тиском та розмірами відповідно до специфікацій ANSI або ASME B16.5, які в основному доступні опуклими або плоскими (RF або FF). Редукціонні фланці, також відомі як редукційні фланці, виконують прямо протилежну функцію порівняно з розширювальними фланцями, тобто вони використовуються для зменшення діаметра отвору труби. Діаметр отвору труби можна легко зменшити, але не більше ніж на 1 або 2 розміри. Якщо робиться спроба зменшити діаметр більше, ніж це, слід використовувати рішення, засноване на комбінації зварних встик редукторів та стандартних фланців.
Розміри фланців та загальні міркування
Окрім функціональної конструкції фланця, його розмір є фактором, який найімовірніше впливає на вибір фланця під час проектування, обслуговування та модернізації трубопровідної системи. Натомість, необхідно враховувати поверхню з'єднання фланця з трубою та використовувані прокладки для забезпечення правильного підбору розміру. Крім того, деякі поширені міркування такі:
- Зовнішній діаметр: Зовнішній діаметр – це відстань між двома протилежними краями фланця.
- Товщина: Товщина вимірюється від зовнішньої сторони обода.
- Діаметр окружності болта: це відстань між відповідними отворами для болтів, виміряна від центру до центру.
- Розмір труби: Розмір труби відповідає розміру фланця.
- Номінальний отвір: Номінальний отвір – це розмір внутрішнього діаметра фланцевого з'єднувача.
Класифікація фланців та рівень обслуговування
Фланці класифікуються головним чином за їхньою здатністю витримувати різні температури та тиски. Це позначається використанням літер або суфіксів "#", "lb" або "class". Це взаємозамінні суфікси, які також відрізняються залежно від регіону або постачальника. Загальновідомі класифікації наведено нижче:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Одні й ті ж допуски тиску та температури залежать від використаного матеріалу, конструкції фланця та розміру фланця. Однак єдиною постійною величиною є номінальний тиск, який зменшується зі збільшенням температури.
Тип фланцевої поверхні
Тип поверхні також є дуже важливою характеристикою, яка суттєво впливає на кінцеві характеристики та термін служби фланця. Тому нижче проаналізовано деякі з найважливіших типів поверхонь фланців:
1. Плоский фланець (FF)
Поверхня прокладки плоского фланця знаходиться в тій самій площині, що й поверхня болтової рами. Товари, в яких використовуються плоскі фланці, зазвичай виготовляються за допомогою форм, що відповідають фланцу або кришці фланця. Плоскі фланці не слід розміщувати на фланцях з перевернутою стороною. ASME B31.1 стверджує, що під час з'єднання плоских чавунних фланців з фланцями з вуглецевої сталі необхідно видалити підняту поверхню на фланцях з вуглецевої сталі та встановити повну прокладку. Це необхідно для того, щоб запобігти потраплянню невеликих, крихких чавунних фланців у порожнечу, утворену піднятим носом фланця з вуглецевої сталі.
Цей тип фланцевої поверхні використовується у виробництві обладнання та клапанів для всіх застосувань, де виготовляється чавун. Чавун є більш крихким і зазвичай використовується лише для низьких температур і низького тиску. Плоска поверхня дозволяє обом фланцям повністю контактувати по всій поверхні. Плоскі фланці (FF) мають контактну поверхню, яка має таку ж висоту, як і різьба болта фланця. Між двома плоскими фланцями використовуються шайби з повною поверхнею, які зазвичай є м'якими. Згідно з ASME B31.3, плоскі фланці не повинні з'єднуватися з піднятими фланцями через потенційну витік з отриманого фланцевого з'єднання.
2. Фланець з піднятою поверхнею (RF)
Фланець з піднятою поверхнею є найпоширенішим типом, що використовується у виробників, і його легко розпізнати. Його називають опуклим, оскільки поверхня прокладки розташована над поверхнею кільця болта. Кожен тип облицювання вимагає використання кількох типів прокладок, включаючи різноманітні плоскі кільцеві виступи та металеві композитні матеріали, такі як спірально навиті та подвійно обшиті форми.
Фланці RF призначені для концентрації додаткового тиску на меншій площі прокладки, тим самим покращуючи контроль тиску в з'єднанні. Діаметри та висоти за рівнем тиску та діаметром описані в ASME B16.5. Рівень тиску фланця визначає висоту піднімається поверхні. Фланці RF призначені для концентрації додаткового тиску на меншій площі прокладки, тим самим збільшуючи здатність з'єднання контролювати тиск. Діаметри та висоти за класом тиску та діаметром описані в ASME B16.5. Номінальні значення тиску фланців.
3. Кільцевий фланець (RTJ)
Коли потрібне металометалеве ущільнення між парними фланцями (що є умовою для застосувань високого тиску та високої температури, тобто вище 700/800 C°), використовується кільцевий з'єднувальний фланець (RTJ).
Фланець кільцевого з'єднання має круглу канавку, в яку встановлюється прокладка кільцевого з'єднання (овальна або прямокутна).
Коли два фланці кільцевого з'єднання скріплюються болтами разом, а потім затягуються, прикладена сила болта деформує прокладку в канавці фланця, створюючи дуже щільне ущільнення металу до металу. Для досягнення цього матеріал прокладки кільцевого з'єднання повинен бути м'якшим (більш пластичним), ніж матеріал фланців.
Фланці RTJ можна герметизувати прокладками RTJ різних типів (R, RX, BX) та профілів (наприклад, восьмикутними/еліптичними для типу R).
Найпоширенішою прокладкою RTJ є прокладка типу R з восьмикутним поперечним перерізом, оскільки вона забезпечує дуже міцне ущільнення (овальний поперечний переріз – це старіший тип). Однак конструкція з «плоскою канавкою» підходить для обох типів прокладок RTJ з восьмикутним або овальним поперечним перерізом.
4. Фланці з пазом та шпунтом (T та G)
Два фланці з пазом і шпунтом (T-подібна та G-подібна поверхні) ідеально підходять: один фланець має виступаюче кільце, а інший має пази, де вони легко встановлюються (шпунт входить у паз і герметизує з'єднання).
Фланці з пазом і шпунтом доступні у великих та малих розмірах.
5. Фланці чоловічого та жіночого різьблення (M та F)
Подібно до фланців з пазом та шпунтом, зовнішні та внутрішні фланці (типи M та F) поєднуються один з одним.
Один фланець має ділянку, що виходить за межі його поверхні, це зовнішній фланець, а інший фланець має відповідні заглиблення, виточені на лицьовій поверхні, це зовнішній фланець.
Оздоблення поверхні фланця
Для забезпечення ідеального прилягання фланця до прокладки та відповідного фланця, поверхня фланця повинна мати певний ступінь шорсткості (лише для фланців RF та FF). Тип шорсткості торцевої поверхні фланця визначає тип «обробки фланця».
Поширеними типами є стандартні, концентрично-зубчасті, спірально-зубчасті та гладкі фланцеві поверхні.
Існує чотири основні способи обробки поверхні сталевих фланців, проте загальною метою будь-якого типу обробки поверхні фланця є створення бажаної шорсткості на поверхні фланця, щоб забезпечити міцне з'єднання між фланцем, прокладкою та відповідним фланцем для забезпечення якісного ущільнення.
Час публікації: 08 жовтня 2023 р.