В трубопроводных системах используется множество элементов: трубы, датчики, насосы, соединительная арматура. Фланцы используются в каждой такой системе, а нужны они для соединения труб. Фланцы соединяют запорную и регулирующую арматуру, обеспечивают эффективную работу и безопасность конструкции. Их производят из прочных материалов в соответствии с государственными стандартами, ГОСТами. В других странах есть свои стандарты для производства фланцев. На Европейские страны распространяется система стандартов DIN, в США — это известные на весь мир стандарты ASME/ANSI.
ГОСТы РФ
Существует несколько видов фланцев, которые производят по стандартам Российской федерации.
Фланцы ГОСТ 12820-80 (новый ГОСТ 33259-2015)
Сегодня этот ГОСТ заменен на 33259-2015 тип 1. К нему относятся плоские детали, выполненные из стали, которые крепятся методом сварки. Фланцы ГОСТ 33259-2015 размещают на концах труб. Они отличаются небольшим весом, благодаря чему установить их несложно. Также детали не увеличивают общий объем трубы.
Фланцы данного типа подходят для давления до 25 кгс\см2. Они могут работать при разных показателях, которые имеют тип исполнения 1,2,3,4,5,8,9. Чтобы достичь оптимальных показателей герметичности, лучше пользоваться фланцами типа 2,3,4,5. Они работают при температуре от -70 до 450 градусов. Материал изготовления выбирают в зависимости от задачи, для этого подходят разные марки стали.
Фланцы ГОСТ 12821-80
Это приварные элементы, с помощью которых соединяют трубы. Такие фланцы подходят для эксплуатации при температуре от -253 до +600 градусов. Фланцы имеют воротниковую часть в форме конуса, который снижает напряжение в детали. Это повышает надежность конструкции. Фланцы ГОСТ 12821-80 выпускают в девяти исполнениях, но чаще используют первое. Если трубопровод будет работать при давлении 16 атмосфер, пользуются фланцами исполнения со второго по девятое. Они также подходят для работы с едкими жидкостями, кислотами и щелочами.
Детали 1-2 исполнения оснащены соединительным выступом, 3 — имеют впадину, 4 — шип, 5 — паз, 6 — углубление для линзового уплотнения. Фланцы исполнения 7 имеют сечение овальной формы для совместного использования с уплотнительными прокладками, а фланцы исполнения 9 с пазом для фторопластовой прокладки. С помощью данных фланцев легко устанавливать и демонтировать отдельные элементы трубопровода. Детали подходят для многоразового применения, так как чтобы их снять, не нужно резать трубы.
Фланцы ГОСТ 12822-80
Это крепления из стали для соединения труб, расположенных в местах, где к трубам тяжело добраться. Деталь состоит из фланца и кольца, которое приваривается к трубе. Размер кольца и самой детали одинаков, как и давление, которое они могут выдерживать. Фланцы данного типа подходят для давления 0,1-2,5 мПа, температуры от -253 до +600 градусов по Цельсию.
Фланцы ГОСТ 12822-80 выпускаются разных типов: 1,2,3,4,5,8,9. Иногда для них нужны кольца с уплотнительной поверхностью. Чтобы получить фланец этого типа, используют метод ковки и другие методы изготовления. Фланцы устанавливают на трубах, которые могут пострадать от воздействия коррозии. Детали легко крепить благодаря свободному вращению. Их можно использовать второй раз после того, как будут установлены новые трубы.
Фланцы ГОСТ Р 54432-2011
Это Национальный стандарт РФ, к которому относятся присоединительные фланцы. С их помощью крепят патрубки, резервуары, арматуру. Фланцы ГОСТ Р 54432-2011 выливают из серого и ковкого чугуна, стали высокоуглеродистой, легированной, нержавеющей. Они должны выдерживать давление 1,6-4,0 Мпа, температуру от -30 до -400 градусов по Цельсию.
Фланцы изготовляют в соответствии с назначением трубопровода. В ходе производства учитывают свойства материалов, с которыми деталь будет использоваться, также особенности рабочей среды. Соединительные элементы должны соответствовать требованиям по качеству и надежности.
Немецкий стандарт DIN
В европейских государствах действует стандарт DIN, который зародился в Германии. Немецкому качеству доверяют во всем мире, как и фланцам DIN. Они удобные в применении благодаря особенностям конструкции. Их выпускают в соответствии с метрической системой, а не дюймовой.
Это важно учитывать для монтажа и ремонта трубопроводов. В случае применения арматуры и фитингов, изготовленных по разным стандартам, во время монтажа и ремонта системы или замены деталей состыковать детали разных стандартов будет довольно трудно из-за разницы измерений, так как 1 дюйм равен 2,54 см.
Также трудно рассчитать для какого рабочего давления детали подойдут. Американцы используют Бар, а в российских и немецких давление измеряется в атмосферах. В связи с тем, что данные довольно противоречивы, на территории России лучше пользоваться изделиями DIN по причине использования в стандарте метрической системы.
Такие детали имеют ту же конфигурацию, что и у некоторых российских деталей. Например, DIN 2573, DIN 2576 и другие.
Выпускают фланцы по немецкому стандарту, придерживаясь технологических особенностей, как и в российских ГОСТах. Это позволяет совмещать разнообразные узлы и агрегаты, которые выпускаются по европейский и российским стандартам.
Так как немецким оборудованием, машинами и устройствами пользуются в российской промышленности и на производствах, то по мере износа деталей необходимо устанавливать новые. Поэтому так важна совместимость ГОСТ со стандартами DIN. Благодаря этому не возникает сложностей с ремонтом, установкой, составлением конструкторских расчетов и заменой деталей, срок годности которых вышел.
При изготовлении фланцев DIN строго регламентируют изготовление уплотнительных поверхностей. Обозначают фланцы, выполненные по немецким технологиям так: DIN – условный проход в мм, PN – это рабочее давление в кгс/см.
Стандарт США
В США пользуются стандартами ASME/ANSI. В них указано, какими должны быть размеры и другие параметры фланцев этого стандарта.
Область применения стандарта ASME/ANSI довольно обширна. Стандарт контролирует показатели температуры и давления, виды материалов, особенности маркировки и прочие особенностей разных видов фланцев и фитингов для них.
Стандарт используют для:
-
Фланцев с классом характеристик 150, 300,400, 600, 900 и 1500. Обозначения составляют с использованием метрической и стандартной американской системы измерений. Согласно ей, размеры указывают в дюймах, а не в сантиметрах, как в европейских странах.
-
Фланцевых фитингов в классе 150 и 300. Обозначения составляются с использованием той же системы, что и для фланцев.
-
Фланцевых фитингов 400, 600, 900 и 1500.
Согласно данному стандарту должны соблюдаться некоторые ограничения, которые относятся к деталям:
-
для изготовления которых использовали кованные или литые материалы;
-
для элементов, выполненных из кованных, литых и плакированных материалов.
По стандарту ASME выпускают следующие типы фланцев
Slip On (SO) Flange
Это плоские приварные фланцы, которые могут быть сквозными, накидными, свободными на приварном кольце. Они выпускаются с номинальным размером NPS от 1/2" до 24" и условным давлением 150-1500. Деталь размещают на конце трубы. Ее монтируют так, чтобы поверхность располагалась на 9,5 мм от конца. Это обеспечивает удобство при двухсторонней сварке элемента.
Чаще всего данными фланцами пользуются во время установки системы трубопровода низкого давления. Использовать детали в условиях высокого давления нельзя по той причине, что соединение между ними и трубами менее надежные, если сравнить с воротниковыми фланцами. Также высокое давление противопоказано, потому что особенности крепления элемента к трубе снижает функции защиты от коррозии.
Welding Neck (WN) Flange
Фланец, который приваривается встык. Это воротниковые, юбочные элементы, фланцы с юбками и горловинами. Деталь используют в качестве элемента, с помощью которого присоединяют все элементы трубопроводных систем. Деталь выполнена в форме диска с отверстиями, в которые будут помещаться болты. Чтобы можно было приварить фланец встык, на нем есть конусообразный выступ. Деталей данного типа существует большое количество для труб любых размеров и для разных условий работы. Имеется в виду рабочее давление и температура рабочей среды, а также перепады этих показателей.
Благодаря конструкторским преимуществам, фланцы данного типа используются во многих сферах. Так как деталь можно приваривать к трубе встык, удается достичь высокого уровня надежности и герметичности. Сварочный шов может выдерживать большие нагрузки и не меняет свою форму. Данные элементы для соединения могут выдерживать высокие и низкие температуры, снижают вибрационную нагрузку на всю систему трубопровода.
Благодаря воротниковым фланцам можно разорвать соединение, не разрезав трубу, поэтому такие детали называют многоразовыми. Такие элементы подходят для трубопроводов, которые подвергаются большим нагрузкам и эксплуатируются в сложных условиях. Например, в сферах, где рабочее вещество может быть ядовитым. Это химическая, нефтегазовая промышленности.
Socket Weld (SW) Flange
Это раструбные фланцы, которые отличаются тем, что в них присутствует выемка на тыльной стороне. Для установки конец трубы помещают в гнездо и обваривают. Но этот вариант менее надежен, чем фланцы, соединенные встык. Их плюсы в простоте и быстроте установки.
FlangThreaded (Screwed, ST)
К этой группе относятся резьбовые или нарезные фланцы. Несмотря на большой выбор подобных изделий, ими пользуются довольно редко и в условиях, где важен небольшой диаметр детали и предполагается низкое давление.
Плюсы в том, что их можно устанавливать без сварки. Поэтому они подходят для сфер, где варка запрещена из-за вероятности взрыва. Они не подходят для условий, где наблюдаются резкие колебания температур, так как изделие может поменять форму и трубопроводная система разгерметизируется.
Lap Joint (Lapped, LJ) Flange
Это свободные или свободновращающиеся фланцы, которые крепятся внахлест. Они имеют такую же форму, как и плоские, но внутренняя кромка скругленная, что обеспечивает плотное прилегание к кольцу. Такие фланцы просто надевают на трубу, и они вращаются, не нужно приваривать их или закреплять другим способом.
Изделие не контактирует с жидкостями в трубопроводе, поэтому можно использовать детали из углеродистой стали. Их можно использовать на участках, где необходима постоянная сборка и разборка системы. Минус фланцев в том, что для них нужны дополнительные детали, такие как приварные кольца и втулки.
Blind (Blank, BL) Flange
Это заглушки под все рабочие давления и размеры. С их помощью герметично перекрывают трубопроводы и есть быстрый доступ к нужному участку в случае аварии.
Фланцы используют для соединения и обеспечения герметичности систем трубопроводов. Они производятся в соответствии с российскими, немецкими и американскими стандартами. При выборе необходимо учитывать размер, диапазон давлений и температур, материал изготовления, особенности монтажа. В России удобней использовать ГОСТ и немецкие стандарты.
| Читайте также: Современные технологические нефтепроводы