Довідник з вибором фланців

Довідник з підбору фланцевих з'єднань. Частина 1. Фланці.

Сьогодні серед різноманітної продукції, пропонованої нам ринком промислових товарів, а точніше сектором з'єднань трубопроводів, фланець є одним з найбільш затребуваних продуктів.

Фланець є складовою частиною фланцевого з'єднання, куди входять:

• комплект кріпильних виробів (болти, гайки, шайби);

• прокладки (паронітові, фторопластові, з терморозширеного графіту, сталеві та ін).

Фланцеве з'єднання зручно при монтажі і користується величезним попитом. Існує велика кількість аспектів підбору фланцевих з'єднань, з питаннями про яких варто звертатися тільки до фахівців.

Що таке фланець і для чого він потрібен?

Фланець — деталь трубопроводу, призначена для монтажу окремих його частин, а також для приєднання обладнання до трубопроводу.

Області застосування

Фланець застосовується при монтажі трубопроводів і обладнання практично в усіх галузях. Різноманітність матеріалів, з яких виготовляються фланці сьогодні, дозволяє використовувати цю продукцію в якості сполучних деталей трубопроводу практично при будь-яких умовах зовнішнього середовища (температури, вологості тощо) і відповідно з середовищем, що проходить по трубопроводу (в тому числі і агресивної).

Відмітні особливості і характеристики фланців

Існують певні характеристики фланців:

1. Конструктивні.

Основою цієї групи характеристик є конструкція фланця. На території Російської Федерації і країн СНД найбільше поширення отримали три фланцевих стандарту:

• ГОСТ 12820-80 — фланець сталевий плоский приварний.

• ГОСТ 12821-80 — фланець сталевий приварний встик.

• ГОСТ 12822-80 — фланець сталевий вільний на приварном кільці.

Фланці по трьом найбільш поширеним стандартам, згадані вище, призначені для з'єднання трубопровідної арматури і обладнання.

У силу конструктивних особливостей умови монтажу цих фланців розрізняються.

Фланець сталевий плоский приварний. При монтажі фланець «одягається» на трубу і приварюється двома зварними швами по окружності труби.

Фланець сталевий приварний встик. Монтаж такого фланця порівняно з плоским приварным фланцем передбачає тільки один сполучний зварний шов (при цьому необхідно з'єднати встик торець труби та «комір» фланця), що спрощує роботу і скорочує тимчасові витрати.

Сталевий вільний фланець на приварном кільці складається з двох частин — фланця і кільця. При цьому, природно, фланець і кільце повинні бути одного умовного діаметра і тиску. Такі фланці відрізняються у порівнянні з перерахованими вище зручністю монтажу, т. к. до труби приварюється тільки кільце, а сам фланець залишається вільним, що забезпечує легку стиковку болтових отворів вільного фланця з болтовими отворами фланця арматури або устаткування без повороту труби. Вони часто використовуються при монтажі трубопровідної арматури і обладнання у важкодоступному місці або при частому ремонті (перевірці) фланцевих з'єднань (наприклад, у хімічній промисловості).

Крім того, позитивним є те, що при підборі вільних фланців під трубу з нержавіючої сталі, в цілях економії, допускається використання кільця з нержавіючої сталі, а фланця — з вуглецевої (табл. 1).

Крім цих трьох стандартів слід особливо виділити фланці, що виготовляються по кресленнях замовника (нестандартні фланці). На відміну від перших трьох вищезгаданих фланців дана конструкція не є постійною і може змінюватися в залежності від очікувань і вимог клієнта. Такі фланці є індивідуальними і служать для задоволення будь-яких потреб замовника.

Фланці, виготовлені за зарубіжним стандартам, відрізняються від російських конструктивно. Серед імпортних, найбільше поширення в Росії отримали фланці, виконані за німецьким стандартам DIN (стандарт прийнятий по всій Європі) і американським ANSI.

До фланців з іншим російським стандартам відносяться такі як: фланці сталеві різьбові, фланці судин і апаратів, ізолюючі фланці для підводних трубопроводів. Вони відрізняються від вищезазначених по конструкції і областям застосування.

Також до конструктивних особливостей належать (на прикладі трьох найбільш поширених Гостів):

• Умовний прохід. Позначається як Ду і вимірюється в мм

• Умовний тиск. Позначається як Ру і вимірюється в кгс/см2.

• Виконання з 1 по 9. Визначає вид поверхні під прокладку.

• Матеріал (представлений російськими марками сталі).

2. Технологічні.

Ці характеристики пов'язані з особливостями виробництва (з яких заготовок і за якими технологіями виконується фланець).

Круглі і квадратні фланці. В даний час випускається невелика кількість засувок, клапанів і т. п. трубопровідної арматури, що має в якості приєднувального вузла квадратний фланець. Тому у відповідності з ГОСТ 12815-80 до умовного тиску Ру 4 МПа (40 кгс/см2) передбачені по конструкції фланці як круглі, так і квадратні. При замовленні квадратних фланців необхідно пам'ятати, що існує пряма залежність діаметру фланця від умовного тиску: чим вище тиск, тим меншого діаметру фланець можна зробити (табл. 2).

Умовний прохід. Особливості його позначення

Варто відразу ж відзначити, що умовний прохід не є зовнішнім діаметром труби, а позначає прохід (перетин), по якому протікає середовище через фланцеве з'єднання. Однією з особливостей фланців сталевих плоских приварних і сталевих вільних на приварном кільці на діаметр умовного проходу Ду 100,125 і 150 мм є те, що можливі три їх конструкції під різні зовнішні діаметри труби.

Тому при замовленні цих фланців на Ду 100,125 або 150 мм необхідно вказувати букву, відповідну потрібного діаметру труби. Якщо в заявці (специфікації) на дані типорозміри фланців буква не вказана, то фланці виготовляються під наступні діаметри труби: 100А, 125А, 150Б (табл. 3).

Наступною особливістю фланців з діаметром умовного проходу Ду > 200 мм є те, що із-за різних класів точності виготовлення труб і фланців, розточування внутрішнього діаметра фланців плоского, вільного і його кільця допускається за фактичним зовнішньому діаметру труби з зазором на сторону не більше 2,5 мм, тобто по всьому внутрішньому діаметру фланця і кільця не більше 5,0 мм Іншими словами, при виготовленні труби можливе відхилення від ідеальної форми кола, таким чином, труба може не відповідати внутрішньому діаметру фланця, що в свою чергу ускладнює з'єднання труби і фланця.

Увага! При оформленні замовлення враховуйте показники по тиску, температурі середовища і марку сталі, з якої виконаний фланець. Не завжди можна поєднувати потрібні вам тиск і марку сталі.

Більш детально дивіться в табл. 1, також ви можете отримати інформацію по цікавить вас фланця в матеріалах державного стандарту (ГОСТ 12816-80).

Ряди

Якщо при замовленні не обумовлені особливості конструктивного виконання приєднувальних розмірів (ряд 1 або 2), то виготовлення фланця за замовчуванням здійснюється у відповідності з рядом 2. Конструктивною відмінністю фланців ряду 1 від фланців ряду 2 є різна кількість отворів в ньому під кріпильні болти (шпильки) і їх діаметри.

Наприклад, фланець на Ду 300 мм і Ру 63 кгс/см2 ряду 1 має діаметр кріпильного отвору 36 мм, а ряду 2-39 мм. Аналогічно, фланець на Ду 80 мм і Ру 10 кгс/см2 ряду 1 має діаметр кріпильного отвору 18 мм із загальною їх кількістю 8 шт., а ряду 2 відповідно — 18 мм і 4 шт. Тому цю особливість необхідно враховувати при замовленні фланців відповідь під запірну арматуру.

Тиск

Ще однією важливою конструктивною особливістю всіх виробів, складових фланцеве з'єднання, є умовний тиск, який може витримати з'єднання. Показники тиску залежать від геометричних розмірів фланця і виконання ущільнювальної поверхні. Фланець сталевий плоский приварний (ГОСТ 12820-80) і фланець сталевий вільний на приварном кільці (ГОСТ 12822-80) витримують тиск до 25 кгс/см2, а ось фланець сталевий приварний встик (ГОСТ 12821-80) може витримувати тиск до 200 кгс/см2.

При цьому особливістю цього показника є те, що він може виражатися в різних одиницях виміру: кгс/см2, Па, МПа, атм, бар. Одиницею виміру при виробництві і позначенні фланців є кгс/см2. Щоб уникнути непорозумінь при замовленні продукції завжди вказуйте одиницю вимірювання тиску.

Виконання фланця

У відповідності з вимогами ГОСТ є дев'ять виконань поверхні фланця (рис. 2), а для вільного фланця різні виконання можливі тільки у приварний кільця. Тому при підборі відповідних фланців трубопровідної арматури, крім умовних проходу і тиску, необхідно вказувати виконання ущільнювальної поверхні.

Виконання 1. Використовується при умовному тиску не вище 63 кгс/см2. Для трубопроводів, що транспортують речовини А і Б технологічних об'єктів I категорії вибухонебезпечної не допускається застосування фланцевих з'єднань з виконанням I ущільнювальної поверхні, за винятком випадків застосування спірально намотаних прокладок з обмежувальним кільцем.

При цьому існує наступна схема стикування фланців по виконаннях:

Виповнення 1 (зі з'єднувальним виступом) з виконанням 1;

Виконання 2 (з виступом) з дотриманням 3 (з западиною);

Виконання 4 (з шипом) з дотриманням 5 (з пазом);

Виконання 6 (під лінзову прокладку) з дотриманням 6;

Виконання 7 (під прокладку овального перерізу) з дотриманням 7;

Виконання 8 (з шипом) з дотриманням 9 (з пазом) з обов'язковим використанням фторопластовою прокладки.

Марки матеріалу

Останній відмінною конструктивною характеристикою фланця є використовуваний матеріал. Фланці можуть виготовлятися з вуглецевих і легованих сталей, а також з нержавіючих сталей. В даний час для виготовлення фланців використовують велику кількість марок сталі, найбільше поширення з яких отримали ст. 20, СТ.09Г2С, ст. 15Х5М ІСТ.12Х18Н10Т.

Марки стали підбираються з урахуванням використання фланців на дану робочу температуру, умовне тиск і транспортується середу в трубопроводі. Вимоги на марку сталі фланця в залежності від робочого тиску і температури середовища приведені в ГОСТ 12816-80 (табл. 1).

Пам'ятка покупця або як правильно оформити замовлення на фланець

При оформленні замовлення дотримуйтесь чіткому порядку загальноприйнятих позначень:

1. Найменування деталі: фланець.

2. Виконання (поверхня під прокладку): 1-9.

3. Діаметр (умовний прохід) Ду, мм

4. Тиск Ру, кгс/см2.

5. Марка матеріалу: Ст.20, Ст.12Х18Н1 ВІД, Ст.09Г2С, Ст.15Х5М.

6. Стандарт (ГОСТ): ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80, ГОСТ 12822-80. Додаткові позначення:

7. Ряд: 1 (ряд 2 не наводиться).

8. Форма: квадратний (круглий не вказується).

9. Зовнішній діаметр труби: А, Б, В (вказується для фланців з Ду 100,125,150) тільки для ГОСТ 12820-80 і 12822-80.

Приклад

При замовленні круглого сталевого плоского приварний фланця Ду 50 мм Ру 1,0 МПа (10 кгс/см2) зі сталі 20, виконання 1 (зі з'єднувальним виступом) умовне позначення буде виглядати так:

Фланець 1-50-10 Ст20 ГОСТ 12820-80

При замовленні квадратного сталевого плоского приварний фланця Ду 50 мм Ру 1,0 МПа (10 кгс/см2) зі сталі 20, виконання 1 (зі з'єднувальним виступом) умовне позначення буде виглядати так:

Фланець квадратний 1-50-10 Ст20 ГОСТ 12820-80