Фланец и фланцевое соединение: виды и характеристики

Различные участки трубопроводов, а также элементы трубопроводной и запорной арматуры (задвижки, шаровые краны, клапаны) соединяются с помощью фланцев. Такой способ фиксации позволяет герметично скрепить элементы системы, сохраняя возможность быстрого демонтажа, а также обслуживания узла при необходимости.

Разберем подробнее, что такое фланец, виды фланцевых соединений, их преимущества и недостатки.

Что такое фланец

Фланец – это плоская деталь круглой формы (реже квадратной, прямоугольной) с отверстиями для крепежных болтов по краям. Он используется для соединения труб, арматуры, резервуаров, оборудования.

Изготавливаются горячей штамповкой, прокаткой металла, ковкой или литьем.

Состоит фланец из металлического тела (диска) круглой формы, реже квадратной, крепежных отверстий, расположенных по периметру, уплотнительной поверхности (зеркала), шейки или воротника (не во всех видах крепежей).

Изготавливаются соединители из углеродистой, низколегированной, нержавеющей стали, чугуна, пластика (ПВХ, полипропилена). Различаются по размерам, видам, сферами применения.

Что такое фланцевое соединение

Это разборный узел для соединения труб, арматуры, резервуаров, оборудования. Принцип работы – два диска с одинаковыми отверстиями под крепежи стягивают межу собой. Для повышенной герметичности между ними устанавливают уплотнительную прокладку.

Основные компоненты:

• фланцы, которые устанавливаются на концы труб, оборудования. Они бывают разными по типу монтажа: внахлест, приварные, резьбовые, свободные;
• крепежи – болты, гайки, граверы, шайбы, шпильки. Их выбор зависит от рабочего давления в системе, материала трубопровода, температуры рабочей среды;
• прокладки уплотнительные. При соединении фланцев они отвечают за герметичность стыка. Бывают резиновыми, паронитовыми, фторопластовыми, металлическими. Выбираются по условиям эксплуатации.

Способ монтажа, особенности соединительного узла зависит от вида самого фланца.

Разновидности фланцев

Классифицируются изделия по способу присоединения к трубопроводу.

Приварные встык (воротниковые)

Изделие приваривается к торцу участка трубопровода стыковым швом в области «воротника» или конической шейки.

Благодаря сварке такой тип соединений фланцев обеспечивает высокую прочность, герметичность. Конструкция подходит для среды с высоким давлением, температурой или для систем с большими вибрационными нагрузками. Их монтируют на ответственных участках трубопроводных магистралей.

К недостаткам воротниковых изделий относят высокую стоимость, сложность установки.

Плоские приварные

Фитинг надевается на трубу и приваривается угловыми швами: с внешней, а также с внутренней стороны.

Этот вариант дешевле воротниковых, но менее устойчив к перепадам температур, вибрационным нагрузкам. Подходит для систем среднего, низкого давления (отопление, водоснабжение, вентиляция).

Модели на приварном кольце

Модели из двух частей: кольцо, привариваемое к трубопроводу, несъемный фланец.

Монтаж и центровка такого соединителя проще, чем у приварных вариантов, поэтому его используют на труднодоступных участках трубопроводов. Изготавливают соединители из более дорогих материалов, например, из нержавеющей стали.

Используют модель на приварном кольце в химической промышленности, в оборудовании, требующем частого обслуживания.

Свободные на отбортовке

Применяются с отбортованным концом трубопровода, что позволяет сэкономить на покупке другого вида узла.

Состоит изделие из свободного диска с отверстиями под болты, который надевается на трубу с предварительно развальцованными краями.

Фланцевое присоединение двух участков трубопровода происходит путем затягивания болтов в определенной последовательности.

Использовать можно только в системах с ограниченным давлением (до 2,5 МПа). Есть риск коррозии металла под фитингом.

Глухие

Это один из вариантов, какими бывают фланцевые соединения. Только его задача – не обеспечить герметичную стыковку труб, а полностью перекрыть поток рабочей среды.

Глухой фланец – сплошной диск без центрального отверстия, который крепится болтами или шпильками к стандартному проходному фланцу, приваренному на конце трубы.

Основные характеристики

Кроме типа присоединения, фланцевые изделия различаются по материалу, размерам, допустимому рабочему давлению среды, варианту исполнения уплотнительной поверхности. Все эти параметры влияют на выбор подходящего соединителя.

Материалы

Чаще всего фланцы выполняют из стали, так как это прочный материал с хорошим соотношением цены и качества, а также эксплуатационными характеристиками.

Среди всех марок стали чаще всего используют:

• сталь углеродистая 20 – подходит для эксплуатации при низких температурах (до –40°С);
• сталь AISI304 – нержавеющий стальной сплав с высокой стойкостью к влажности;
• сплав стали 09Г2С – низколегированная стальная марка, устойчивая к низким, а также высоким температурам;
• марка 12Х18Н10Т — это высоколегированная коррозионностойкая (нержавеющая) сталь.

Допустимо изготовление соединителей из чугуна, латуни, алюминия, пластика (ПВХ, полиэтилен).

Размеры

Размерная характеристика соединительных элементов – условный проход, который в маркировке обозначается как ДУ или DN. Этот параметр указывает на внутренний диаметр трубы, определяет предельную пропускную способность участка.

У резьбовых моделей вместо условного прохода может указываться диаметр резьбы в дюймах. Распространены изделия с небольшим диаметром: 1/2, 3/4.

Рабочее давление

Для безопасной эксплуатации соединения обязаны выдерживать рабочее давление среды. Допустимые нагрузки измеряются в МПа, кгс/см². При маркировке производитель обязан указывать данную характеристику.

Исполнение уплотнительной поверхности

Герметичность зависит от правильности выбора уплотнительной поверхности и прокладочного материала. Такая поверхность имеет разную геометрию, которая подбирается под условия эксплуатации.

Для ответственных участков трубопровода выбирают вариант «шип-паз». В паре у одного изделия есть кольцевой выступ, у второго – канавка. Прокладочный материал помещается в паз, чтобы надежно зафиксироваться и предотвратить выдувание.

Сами прокладки изготавливаются из резины, паронита, фторопласта или металла.

Требования к фланцевым соединениям

Использовать фланцевое соединение – значит обеспечить герметичность стыковки участков трубопроводов или надежно закрыть (перекрыть) поток на конце трубы.

Чтобы обеспечить герметичность, к фланцам предъявляется ряд требований:

• соответствие стандартам, нормативным документам по жесткости, прочности, диаметру проходного отверстия, возможности повторного применения;
• отсутствие перекосов, люфтов, не позволяющих создать герметичного стыка;
• возможность быстрой разборки узла для ремонта нужного участка трубопровода.

Качественный узел обеспечивает долговечный стык участков трубопровода, позволяет проводить быструю замену элементов сети.

Преимущества и недостатки фланцевых соединений

Главный плюс фланцев — их универсальность, надежность. Разнообразие конструкций, а также материалов позволяет подобрать соединение под любое рабочее давление, температуру или агрессивность среды. Высокая герметичность стыка делает их незаменимыми на объектах с повышенными требованиями к безопасности: в нефтеперерабатывающей, газовой, химической промышленности.

Главный минус — зависимость от качества сборки. Если затянуть болты перекосом или не дотянуть их, узел начнет подтекать. Кроме того, из-за частых перепадов температур или сильной вибрации труб болты со временем могут ослабевать, поэтому за ними нужно присматривать и периодически их подтягивать.

Заказать долговечные фланцы и надежные приводы для запорной арматуры можно в нашей компании «НеваПромКомплект». Более 25 лет мы поставляем решения для автоматизации оборудования любой сложности. В нашем каталоге фланцы различных типов и размеров, а также электро- и пневмоприводы под конкретные задачи вашего предприятия.