Что такое фланец: технические свойства и использование

Применить сварные швы на элементах трубопровода удобно не всегда. В определенных местах необходима установка добавочных изделий – задвижек, насосов. Тогда помогает фланец – специализированная деталь, которая предназначена для трубные соединения там, где сварка не подойдет. Они классифицируются по размеру, материалам изготовления, типу поверхности и иным параметрам.

Фланец – обозначение понятия

Согласно справочнику терминологии, фланец – это плоская деталь с отверстиями, выступающая соединительной частью труб. В отверстия детали фиксируются шпильки, болты и иные крепления, помогающие закрепить ее на трубопроводе. Размеры фланцев соответствуют диаметру конкретной трубы, благодаря этому очень часто изготовитель заблаговременно оснащает трубу этим элементом.

Разновидность фланцаф

Основное требование к соединению труб – непроницаемость: такой критерий как раз обеспечивает фланец. Он надежно стягивает детали, наделяет соединение надежностью, прочностью, возможностью применения в большом диапазоне температур. Если выполнять оперативное техобслуживание, соединение фланцевого типа будет служить верой и правдой очень долго. Этот вид детали делается согласно ГОСТ, благодаря этому к нему требования предъявляют особые.

Особенности конструкции фланцев

На данный период времени соединение фланцевого типа труб считается одним из очень востребованных и обычных соединений, разрешающих надежно и быстро соединить детали. Обусловлено это конструктивными характерностями:

круглая (нечасто квадратная) форма;
наличие небольших отверстий по периметру;
плоская конструкция;
наличие центрального ключевого отверстия.

Пример чертежа

Деталь пользуется популярностью при собирании трубопровода из-за простоты и скорости работы. Клиенту нужно вставить фланец на трубу необходимого диаметра, после этого привинтить к аналогичному устройству на другой трубе, если выполняется состыковка 2-ух деталей. Очень часто изготовители труб уже оснащают изделие фланцем на конце, что облегчает работу. Ремонт фланцев требуется тогда, когда на поверхности присутствуют изъяны или нарушена герметизация стыка.

Где используют фланцы?

Этот тип используется для сборки трубопровода, процесс установки любого фланца происходит только если есть наличие трубы соответствующего диаметра. Необходимо выделить несколько сфер использования детали:

сборка гражданских центральных трубо-проводов;
сборка газовых магистралей;
процесс установки бытовых систем водоподачи;
установка теплотрасс;
сборка промышленных систем и коммуникаций.

Соединение фланцевого типа

Эти детали могут быть элементами трубы, вала, фитинга или корпусной детали. Это универсальное изделие, какое при соединении со второй деталью может обеспечить непроницаемость. Компонент выдержит большую температуру и давление, благодаря этому этот вид крепления можно применять в газопроводах и водопроводах. Параметры, по которой выбирают – размеры, форма уплотнительной поверхности, а еще вариант крепежа.

Главные типы фланцев

Первая классификация, по которой можно поделить все разновидности – плодотворная. Согласно ей, есть такие главные типы:

Плоский приварной – смотрится, как металлическое кольцо с отверстиями по диаметру. Фиксируется к трубе за счёт 2-ух швов сварки по окружности.
Воротниковый – помимо отверстий по диаметру также оборудован юбкой под приварку. Прост в монтаже, так как крепится одним сварным швом.
Свободный на приварном кольце – состоит из 2-ух компонентов: фланца и кольца с одинаковым диаметром и давлением. Кольцо крепится на трубе с помощью сварки, а фланец остается свободным, что обеспечивает удобство монтажного процесса.

Разновидности стальных изделий

Указанные типы фланцев используются для стыковки арматуры для трубопроводов и оборудования. Конкретнее определить область, где используется деталь, поможет материал ее изготовления.

Из чего делают деталь?

В промышленности применяются фланцы из стали, однако сталь, из которой делают деталь, также может быть самой разной. Маркировка стальных фланцев будет определять, в каких условиях лучше применять эту деталь:

Сталь 20 – самое применяемое сырье. Это углеродистая сталь, детали из нее используются для сборки арматуры на магистралях, где внешняя температура не ниже –40 градусов, а внутренние показатели не выше +475 градусов.
Сталь 09г2с – сталь из сплавов никеля, хрома и молибдена, которая предназначена для выполнения сварки. Изделия из этого материала могут использоваться при внешней температуре от –70 градусов.
12Х18Н10Т – криогенная сталь. Детали из этого материала могут применяться в агрессивной обстановке, к примеру со щелочами и кислотами. Возможная температура от – 196 градусов до +350 градусов.
10Х17Н13М2Т – коррозийно-стойкая обычная сталь. Крепления из нее используются в очень сложных условиях, она ведь хранит устойчивость к коррозии под напряжением. Рабочие температуры от -196 до +600 градусов.
15Х5М – низколегированная жаропрочная сталь. Подобные изделия имеют высокое сопротивление к окислению при показателях +600-650 градусов.

Данные марки считаются самыми применяемыми, однако помимо них изготовители используют прочее сырье. Есть полипропиленовые модели – они предназначаются для стыковки полимерных труб с железной запорной арматурой. Температура работы у подобного материала намного меньше — +80 градусов. К ним в наборе имеют право продавать бурт под фланец – специализированную деталь для создания соединения фланцевого типа из полипропилена.

Полипропиленовый фланец

Помимо стали и пропилена применяют чугун двух вариантов – ковкий и серый. Детали из ковкого чугуна используются при рабочих температурах от -30 до +400 градусов, а из серого чугуна – при температуре от -15 до +300 градусов.

Классы давления фланцев

Детали, изготавливающиеся согласно нормам Asme (Asni) всегда отличаются рядом показателей. Одним из этих параметров считается номинальное давление. При этом диаметр изделия должен подходить его давлению согласно установленным образцам. Символический диаметр отмечается комбинацией букв «ДУ» или «DN», после этого стоит цифра, характеризующая сам диаметр. Относительное давление меряется в «РУ» или «PN».

Чертеж фланца с самыми разными обозначениями

Классы давления американской системы соответствуют переводу в МПа:

150 psi — 1,03 МПа;
300 psi — 2,07 МПа;
400 psi — 2,76 МПа;
600 psi — 4,14 МПа;
900 psi — 6,21 МПа;
1500 проводимости тепла — 10,34 МПа;
2000 psi — 13,79 МПа;
3000 psi — 20,68 МПа.

Если перевести с МПа каждый класс будет указывать на давление фланца в кгс/см?. От класса давления зависит, где будет применяться подобранная деталь.

Типы поверхностей

Этот вид соединительного крепежа можно тоже разделить согласно типу поверхности уплотнения. Они могут быть:

A – поверхность;
B – соединительный выступ;
F – впадина;
E – выступ;
D, M – паз;
С, L – шип;
K – для линзовой прокладки;
J – для прокладывания округлого сечения.

Типы выполнения поверхностей

Эти виды ГОСТ были приняты не так давно, при этом отмечается, что вид поверхности С, L, а еще E выпускаются исключительно по требованию заказчика и не считаются штампованными.

Высота выступа

Если посмотреть на чертеж стального фланца, то он имеет пару показателей, также и высоту выступа. Она отмечается буквами H и B, померять ее можно во всех типах изделий, более того, который имеет нахлесточное соединение. Необходимо усвоить следующее:

модели с классом давления 150 и 300 будут иметь высоту выступа 1,6 мм;
модели с классом давления 400, 600,900,1500 и 2000 имеют высоту выступа 6,4 мм.

С выступом и впадиной

В первом варианте поставщиками и изготовителями деталей принимается во внимание поверхность выступа, в другом варианте поверхность выступа не входит в указанный параметр. В брошюрах к деталям данные показатели могут указываться в дюймах, где 1,6 мм это 1/16 дюйма, а 6,4 мм – ? дюйма.

Геометрия и удельный вес изделий

Основным критерием, определяющим геометрию, считается символический проход изделий. Как уже говорилось, он отмечается буквами «ДУ» и имеет показатели от 10 до 200. Касается это выбора обязательной детали: когда клиент знает Ду, все другие размеры приписываются фланцу автоматично. Допустим, у модели Ду 50 высота отступа будет равна 57-59; Ду 80 данный показатель составляет 89-91, а Ду 100 – 108-110, где первая цифра говорит о внутреннем диаметре трубы или отрезка трубы, а вторая – о внешнем диаметре.

Чертеж плоского фланца

Еще 1 весомый признак – вес фланцев. Он будет зависеть не только от объемов, размеров и высоты, но и от его геометрии, материала изготовления. Стоит привести пример: фланец по ГОСТ 12820-80 с Ду 100 плоского типа имеет вес 2,85 кг, в то время как фланец того же диаметра, но воротникового типа по ГОСТ 12821-80 имеет вес 4,4 кг. Это говорит о том, что воротниковые фланцы имеют большую массу, чем плоские детали.

Как выполняется соединение фланцевого типа?

Когда нужно объединить две детали трубопровода применяется приварка стального фланца к трубе. Данная фиксация именуется соединением фланцевого типа и в перспективе позволяет разобрать трубопровод, чтобы сделать ремонт. Чтобы понимать, как происходит сборка, нужно детально рассмотреть процесс:

Для состыковки 2-ух компонентов используются плоские детали, имеющие в самом центре отверстие, куда ставится торец трубы.
Вдоль периметра кольца расположены отверстия – в них ставятся элементы крепежа: болты или шпильки с гайками.
Место соединение будет разъемным, чтобы оно было непроницаемым применяют прокладки для уплотнения. Соединение фланцевого типа призвано состыковывать 2 трубы или подсоединять трубу к емкости, оборудованной вводящим отрезком трубы с фланцем.

Отчетливый пример соединения фланцевого типа

Фланец можно создать собственными руками – подобная деталь прекрасно подойдет на точило для станка по заточке предметов.

Инструменты для изготовления соединения

Чтобы без посторонней помощи выполнить соединение 2-ух деталей трубы, нужно приготовить инструменты. Как правило это оборудование, которое предназначено для завинчивания болтовых соединений по окружности фланцев:

ручной ключ;
накидной ключ;
пневматический гаечный ударный ключ;
гидравлический динамометрический ключ;
болтовой натяжитель гидравлического типа.

Состыковка на трубах

По мимо этого понадобится специализированная смазка, которая наносится на две поверхности, во избежание трения деталей и обеспечить легкость крутящего момента. Очередность работы проста: в первую очередь завинчивают первый болт, потом переходят к закрутке того, который находится вдоль диагонали на 180 градусов от первого. Дальше переходят к болту, размещенному под угол 90 градусов от второго, а от него – к противоположному.