Фланцы: что это и где используются, их типы, способы соединения

Одно из самых популярных соединений для элементов промышленного и бытового оборудования, трубопроводов – фланцевое. Для этого используют специальные крепления-фланцы. Они представляют собой металлические пластины-кольца, квадраты ровные или с конусообразными выступами-патрубками. Для плотной фиксации предусмотрено несколько сквозных отверстий по периметру. Какие бывают фланцы, как их классифицируют и из какого сырья изготавливают? Расскажем подробно в этой статье.

Сфера эксплуатации

Фланцевое разъемное соединение долговечно. Оно отличается прочностью, удобно в обслуживании. Его можно в любой момент демонтировать, отсоединить часть трубопровода для ремонта, замены, проведения каких-либо работ. При этом стык полностью герметичен, благодаря упругим прокладкам и плотно закрученным гайкам.

Какие виды таких крепежей представлены на российском рынке? Они подразделяются на два главных класса:

для сборки аппаратов, насосного или любого другого оборудования;
для укладки трубопроводной арматуры различного диаметра.

Такие крепежи активно эксплуатируются в самых разнообразных отраслях народного хозяйства:

сфера ЖКХ, обеспечивающая горячее и холодное водоснабжение, отопление, газоснабжение;
пожарные службы, морские и речные суда;
нефтедобывающие и перерабатывающие организации;
химзаводы, фармацевтика, пищевые комбинаты;
машино-, станкостроение, агрокомплекс.

Благодаря своей надежности и простоте установки, они нашли свою нишу на фермах, в частных хозяйствах.

Стандартизация

В РФ на сегодняшний день работает два основных стандарта для производителей.

ГОСТ 28759.1-90 разработан для аппаратных фланцев. Он устанавливает типоразмеры, прочность материалов с учетом максимально допустимых нагрузок. Подразделяет по категориям, в зависимости от диаметра входных/выходных патрубков, мест крепления.
ГОСТ 33259-2015 для изделий на трубопроводную арматуру с давлением среды не более 25 МегаПаскалей, начал действовать в 2015 году. Он заменил более ранние, еще советские, стандарты, учел современные требования к данным системам. ГОСТ устанавливает стандарты для производителей. Регламентирует габариты, формы, типы соединений фланцев из чугуна, стальных сплавов, и качество уплотнителей. Рекомендует оптимальные материалы, варианты крепежа, в зависимости от условий эксплуатации и разновидностей транспортируемых либо циркулирующих жидкостей или газов.

Продукция, выполненная по ГОСТу, полностью соответствует требованиям. Она стойко сопротивляется физическим нагрузкам, не подвержена коррозии, обеспечивает бесперебойный технический цикл. Нужно только сделать верный выбор, обращая внимание на характеристики и назначение.

Исполнение

Типы исполнений фланцев – это геометрия поверхностей в месте соприкосновения с устройствами, уплотнителями. Различают 10 классов:

«А» абсолютно ровное, плоское;
«В» с выступом-фаской под углом 45⁰;
«Е» с выступом-фаской в 90⁰, для комплектации с деталями с впадинами;
«F» с впадиной-углублением;
«С» шипом-выступом в виде кольца;
«D» с пазом-впадиной кольцевой формы, соответствующей параметрам шипа;
«К» под компенсирующую прокладку в виде сферической линзы;
«J» под уплотнитель с овальным сечением;
«L» с кольцевым шипом-выступом для фторопластовых прокладок;
«М» с кольцевым пазом для фторопластовых.

Категория должна соответствовать максимальному рабочему давлению внутри оборудования, агрегата. Например, элементы с выступами и канавками устанавливаются на трубы и аппараты с расширяющим воздействием до 1,6 атмосфер. С выступами-соединениями выдерживают до 6300 Паскаль. Шип-паз гарантирует герметичность при постоянных нагрузках до 6400 Па.

Сырье для изготовления продукции

Так как фланцы востребованы практически во всех сферах НХ, требования к их износостойкости, устойчивости к коррозии меняются. Поэтому в качестве сырья подходят различные сорта стали, чугуна.

Какими они бывают?

Подавляющий ассортимент изготавливается из углеродистых стальных сплавов марки 20. С ними прокладывают водопроводы, газопроводы, технологические коммуникации для промышленных объектов. Работают при t⁰ = -30⁰-+475⁰.
Детали из низколегированной стали сорта 09Г2С рассчитаны на работу при низких t⁰ = -70⁰, выдерживают долговременный нагрев до +475⁰. Их, как правило, монтируют на газово-бензиновые и нефтяные магистрали.
Нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т устойчива к агрессивным средам, очень низким и высоким температурам, диапазон составляет от -80⁰ до +600⁰. Такой металл выдерживает разрушающее действие растворов кислот, щелочей, других агрессивных жидкостей. Области применения: химическая, нефтеперерабатывающая промышленность, энергетический комплекс, фармацевтические предприятия.

Из ковкого, серого чугуна, литой стали производят фланцы 21 класса. Они являются частью либо корпусом арматуры. Имеют сечения от 10 мм до 4 м.

Как их закрепляют?

Современная промышленность производит разнообразные типы фланцев. Они отличаются по геометрии, назначению, особенностям присоединения к устройствам с электродвигателями или ДВС.

Плоские

Это кольцевые или прямоугольные пластины с одинаковой толщиной по всей площади. Используются при минимальных или средних давлениях в 0,1-2,5 атмосфер, нагреве до плюс 300⁰. Чаще всего, это вода, нефтепродукты, масла, газы.

Чтобы его закрепить, сквозь отверстие-кольцо в центре продевают трубу чуть меньшего размера, после чего шов дважды проваривают. Скрепление получается неподвижным, прочным.

Под втулку

Одно из самых популярных креплений в последние годы – расточенное под втулку ПНД. Для этого типовые приварные изделия растачивают на станках, увеличивая центральные кольца-отверстия.

Их крепят на полиэтиленовые трубки, трубы-ПВХ для чистой или технической воды, едких и вязких жидкостей друг с другом или с агрегатами, насосами. Монтируют их на специальные втулки-бурты, которые фиксируют на основе качественной сваркой.

Свободное

Данный класс включает три разновидности.

С наваренным кольцом-ограничителем. Благодаря ему, фланец без труда проворачивается, позволяя без лишних движений соединить крепежные отверстия и зафиксировать их.

Хомутное. Технология схожа с первой, только вместо кольцеобразных пластин используются хомуты. Обе методики не выдерживают сильных нагрузок, поэтому воздействие жидкости/газа изнутри не должно превышать 2500 Паскаль.

С отбортовкой. Методика применима с основами из алюминия, пластика, меди. Мягкие материалы легко поддаются обработке, формированию на конце небольшого бортика. С его помощью надежно удерживаются крепежные элементы, нет нужды приваривать торцы. Но, такие конструкции не рассчитаны на большие нагрузки: не более 0,6 МПа.

Юбочные

К воротниковым на основу-кольцо или квадрат на заводе приваривают трубку-выступ в форме усеченного конуса. Благодаря им упрощается монтаж на разнообразные механизмы, основы. Так как нагрузка распределяется равномерно, такие стыки отличаются высокой прочностью, держат до 20 МегаПаскалей.

Для коммуникаций, нефтегазопроводов

Чтобы скрепить две прямые, жесткие полые трубы, берут кольцеобразные или пластинчатые конструкции. Их приваривают к концам соединяемых частей, обеспечивая жесткую сцепку. Свободно фиксируют на приваренных хомутах, кольцах или отбортованном валике. Также, можно применить воротниковые-юбочные.

Для агрегатов и емкостей

Различные аппараты, производственную или насосную технику скрепляют с концами трубок и друг с другом разными способами:

«юбочные» с внутренним диаметром от 40 см до 4 метров, внешним – от 42,6 см до 7,2 м, предельным давлением до 6,3 МПа. Температура среды – от -70 до 540 градусов;
воротниковые под уплотнитель восьмиугольного сечения. Их диаметр варьируется от 40 до 160 см, предельное давление – до 16 МПа;
плоские сварные с диаметром до 4 м. Выдерживают давление до 1,6 МПа, t⁰ – в диапазоне от -70⁰ до +300⁰.

Такие методики подходят для химических, нефтеперерабатывающих производств с агрессивными, высокотемпературными средами.

Классификация по способу соединения

Для различных целей используют разные виды соединения фланцев:

свободный с приварным кольцом. Позволяет соединять трубы с оборудованием, запорными элементами. Применяется в труднодоступных местах, при соединении стационарных, закрепленных труб. Надевается на конец трубы, после чего к ней приваривается отдельное кольцо. Патрубок или соседний элемент обрабатывают тем же способом. Обе части разборного крепления свободно вращаются, а приварные кольца гарантируют герметичность. Затем пластины с отверстиями соединяют друг с другом с помощью болтов или шпиле.;
воротниковый приварной. Конец арматуры соединяют с конусообразным выступом и приваривают. Методика используется с «юбочным» типом, позволяет производить монтаж без задержек;
плоский. Конец трубки или выходного элемента аппарата вставляется во внутреннее кольцо, сваривается двумя швами, внутри и снаружи вокруг торца. Применяется только для подвижных элементов, так как для совмещения отверстий крепления приходится прокручивать хотя бы одну трубу/патрубок.

Способ присоединения выбирают, исходя из особенностей трубопроводной системы, устройств. Принимают в расчет их расположение, доступность места стыка.

Прокладки-уплотнители

Для надежного, прочного скрепления недостаточно плотного прилегания металлических поверхностей и затянутых гаек. Герметичность зависит от правильного уплотнителя. Эластичный, гибкий материал полностью заполняет микропустоты, неровности поверхности, обеспечивая полную непроницаемость стыка для жидкостей и газов. Различают три основных категории прокладок по материалу исполнения:

металлические, из меди или стали. Степень твердости металла должна быть ниже материала фланцев;
неметаллические, из резины, фторопласта, фибры. Наиболее распространенные и удобные в применении уплотнители;
комбинированные, из разного сырья. Чаще всего встречаются изделия из армированного металлом полимера.

Материал и форму прокладки выбирают, исходя из особенностей исполнения фланцев. Учитывают характеристики системы или агрегата, особенности рабочей среды.

Правильно подобранный фланец по типу, способу соединения и конфигурации, обеспечивает прочное, герметичное крепление. В противном случае протечки, разгерметизация неизбежны. Купить плоские и воротниковые фланцы под любые нужды можно в «Сталь-Инвест».

Чтобы не ошибиться с покупкой, сэкономить время, рекомендуем воспользоваться удобным инструментом: программой-калькулятором на нашем сайте: https://www.stl-invest.ru/spravochnik/podbor-flanca/. Простое управление позволяет быстро установить нужные размеры, класс деталей. Программа автоматически отсортирует подходящие наименования, выдаст результат. Вам останется только оформить покупку.