Виды фланцев в трубопроводах

В трубопроводных системах различного назначения не всегда удобно использовать сварной тип соединения, особенно если необходимо установить задвижку, насос или детали другого типа. Эффективнее использовать для этих целей фланцевые соединения, для которых применяют специальные плоские детали – фланцы, представляющие собой плоские кольца, с просверленными по контуру сквозными отверстиями. С их помощью фланцы фиксируют на трубопроводе различными видами крепежа – болтами, шпильками и т. д. При выборе размера фланца учитывают диаметр труб, которые он соединяет. Изделия предназначены для коммутации труб и арматуры, а также другого оборудования, используемого в составе транспортных коммуникаций. Фланцевые соединения часто применяют при монтаже трубопроводных систем в таких отраслях, как ЖКХ, нефтяная и газовая промышленность и т. д.

Составляющие части фланцевого соединения

Фланцевое соединение состоит из двух фланцев, между которыми устанавливается герметизирующая прокладка из уплотняющего материала. Для соединения применяют гайки, болты, шпильки или другие крепления. При использовании такого типа стыковки для трубопровода обеспечиваются эксплуатационные преимущества:

• простота сборки элементов;
• удобство замены компонентов;
• прочность стыка;
• легкость проведения профилактических, ремонтных работ и модернизации системы.

Изделия производятся из различных материалов, что позволяет использовать такой тип соединения при транспортировке сред с различными характеристиками в разнообразных условиях эксплуатации. Обычно детали комплекта фланцевого соединения унифицированы, поэтому можно использовать оборудование различных производителей без дополнительной подгонки геометрических параметров.

Конструктивные особенности фланцев

Фланцевое соединение считается самым эффективным и распространенным вариантом для коммутации трубопроводов. С его помощью можно быстро и герметично стыковать детали. Это обеспечивается особыми конструктивными особенностями изделий:

• форма чаще всего круглая (но бывают и квадратные детали для особых трубопроводов);
• крепежные отверстия расположены по периметру плоской детали;
• поверхность элемента ровная и плоская;
• по центру расположено основное отверстие, соответствующее диаметру трубопровода.

Простота исполнения и высокая скорость установки – одни из основных преимуществ использования фланцев. При стыковке деталей необходимо правильно выбрать изделие в соответствии с диаметром труб и установить его между концами трубопроводной системы. Для упрощения установки коммуникаций некоторые производители труб сразу оснащают их фланцами, что значительно облегчает последующий монтаж.

Области применения фланцев

Фланцы используются для герметичности труб при стыковке, а также обеспечивают надежность при установке различной арматуры и оборудования на трубе. С помощью фланцев можно безопасно подвести коммуникации к резервуарам и системам, работающим под давлением. Основные сферы применения:

• трубопроводные системы для сетей горячего и холодного водоснабжения;
• газопроводы;
• теплотрассы;
• системы и коммуникации промышленного назначения.

Изделия могут монтироваться на трубы и детали корпуса, валы и другие компоненты. Фланцевое соединение характеризуется устойчивостью к повышенному температурному режиму и перепадам давления, поэтому его можно использовать в системах с экстремальными условиями эксплуатации.

Материал изготовления фланцев

Фланцы производятся в соответствии со стандартами, которые предписывают, из каких материалов могут изготавливаться детали для трубопроводов. Эти данные касаются не только дисковой части, но и прокладки. Чаще всего материал изделий подбирают с учетом типа используемых в системе труб и таких параметров, как:

• температура транспортируемой и окружающей среды;
• устойчивость к развитию коррозии;
• давление в системе;
• химический состав внутренней среды;
• пластичность материала.

Для производства арматуры часто используют углеродистые, нержавеющие и низколегированные стали, а также ковкий и серый чугун. Иногда фланцы производят из титана, бронзы, алюминия, латуни или полипропилена. Последний чаще всего используется при монтаже полипропиленовых труб.

Распространенные марки стали, из которых производят фланцы:

• 20 – используется при производстве деталей для коммуникаций широкого назначения. Материал прост в обработке и отличается невысокой ценой;
• 09Г2С – сталь, которая отличается хорошей свариваемостью и механической прочностью. Изделия из нее характеризуются устойчивостью к коррозии;
• 12Х18Н10Т – эта марка стали содержит увеличенное количество никеля и хрома, что обеспечивает ей устойчивость к температурным колебаниям. Из нее изготавливают стальные фланцы, используемые на опасных и ответственных производствах;
• 15Х5М – сталь, обладающая высокой жаропрочностью с низким содержанием легирующих примесей. Материал устойчив к процессам окисления и рассчитан на продолжительную эксплуатацию.

При производстве фланцев особые требования предъявляются и к герметизирующим компонентам – прокладкам. Они могут быть неметаллическими – из резины, паронита, фторопласта, асбестового картона. Металлические выполняют из меди и стали, комбинированные – из двух и более типов материала.

Стандартные типы фланцев

В зависимости от вида фланцевого соединения трубопровода могут использоваться стандартные и нестандартные фланцы. Они отличаются по исполнению и форме конструкции и подбираются с учетом различных технических характеристик трубопроводной системы.

Воротниковый фланец

Конструкция такого фланца предполагает наличие выступа, имеющего форму усеченного конуса (воротника). При монтаже для обеспечения высокой герметичности фланцевого соединения детали стыкуют и приваривают.

Основная сфера применения изделий такого типа – коммуникации, работающие под высоким давлением и в условиях перепадов температур. За счет втулки конической формы в конструкции происходит сглаживание напряжения механического характера между приварной трубой и используемым для соединения фланцем. Номинальное сечение такой детали для фланцевого соединения может составлять до 400 см.

Фланец приварной (удлиненный воротник)

У таких фланцев конструкция предусматривает вытянутую горловину, которая выполняет функцию расточки. Их чаще всего используют для присоединения трубопроводов к сосудам или другим емкостям. Втулка у таких моделей может быть двух конфигураций – тяжелая и равная.

Фланец плоский приварной

Приваривается к трубам по окружности соединения с помощью двухшовной технологии. Один шов делается на внутренней поверхности фланца, а второй – на внешней. Чаще всего внешний диаметр такой детали больше наружного размера трубопровода, что обеспечивает скольжение коммуникаций внутри фланца для надежного соединения при угловом шве.

Для плоских приварных фланцев характерна определенная форма – в виде металлического кольца, по окружности которого просверлены отверстия. При одинаковых условиях применения такие изделия характеризуются меньшими параметрами прочности соединения, чем варианты с приваренной горловиной. В последнем случае коническая втулка равномерно распределяет напряжение в системе. Кроме того, плоские приварные фланцы можно соединять только с трубами, а использовать их для других компонентов (фитингов) не получится.

Резьбовой фланец

У резьбовых фланцев для соединения с коммуникациями предусмотрена внутренняя резьба, которая навинчивается на внешнюю резьбу на трубах. При этом нет необходимости выполнять сварные швы. Размеры таких деталей могут достигать четырех дюймов. Обычно их используют при построении коммуникаций небольшого размера, транспортирующих среды под небольшим давлением при невысоких температурах. Обязательно использование таких типов фланцевого соединения на взрывоопасных объектах, где недопустимо проводить сварочные работы.

Раструбный фланец

Для монтажа раструбных фланцев на коммуникации используют один угловой шов по внешней поверхности соединительной детали. При установке труба сначала вставляется во фланец и протягивается, пока не достигнет его нижнего участка. После чего она приподнимается на 1,6 мм, а затем приваривается. Благодаря небольшому зазору труба во фланцевой муфте располагается после застывания сварного шва в правильной позиции.

Соединения такого типа используют при построении небольших трубопроводных коммуникаций, работающих под высоким давлением. При этом они достаточно подвержены развитию коррозии в определенных зонах, особенно на участке зазора.

Свободный фланец

Конструктивно такие изделия характеризуются плоской поверхностью и обязательно комплектуются заглушкой. По форме они похожи на плоские фланцы, но отличаются от них тем, что при монтаже опираются на заднюю стенку патрубка, вместе с которым удерживаются за счет соединения болтами.

Применение фланцев свободного типа – выгодное решение для коммуникаций, построенных на основе труб из нержавейки или легированной никелем стали. Это обусловлено тем, что для изготовления элементов могут применяться менее качественные материалы, чем для патрубка. У таких изделий есть определенные преимущества – уменьшение цены на производство (минимизировано использование деталей их дорогостоящих материалов) и упрощение операций, выполняемых при установке.

Глухой фланец

Конструкция глухого фланца не предполагает сквозного отверстия в детали. Изделия выполняют функцию заглушки и используются для уплотнения коммуникаций и их блокировки. Такие модели должны быть устойчивы к высоким нагрузкам, которые будут оказываться на фланец за счет действия внутреннего давления в трубопроводе. Иногда глухие фланцы могут применяться как люк для сосуда под давлением. Использование такого типа фланцевого соединения обеспечивает простоту и удобство доступа оператора к конечным участкам трубопроводной системы.

Особые типы фланцев

Существует также несколько разновидностей особых видов фланцев для трубопроводов. К ним относятся нипофланцы, велдофланцы, элбофланцы и латрофланцы, поворотные фланцы, детали расширения и уменьшения. Каждая из модификаций имеет свои особенности конструкции и отличается способом установки.

Нипофланец

Основное назначение – подключение отводов под прямым углом. У таких изделий есть приваренная горловина и кованый ниппель. Конструкция имеет цельное строение. При установке ниппельная часть приваривается в трубе, а фланцевая прикручивается к фланцу разветвления.

Для производства нипофланцев используют разные материалы – углеродистую и нержавеющую сталь, сплавы на основе никеля. Существуют также усиленные разновидности детали, которые характеризуются высокой прочностью и устойчивостью к механическим повреждениям.

Велдофланец

Внешне напоминает предыдущий тип изделий, только в конструкции есть приваренная горловина и фитинговое присоединение ответвления. Для производства таких модификаций используют твердую кованую сталь. Деталь имеет цельнолитое исполнение и не предполагает эксплуатацию без сваривания отдельных элементов единое целое.

Элбофланец и латрофланец

Основное отличие элбофланцев – возможность установки на трубе разветвления под углом 45 градусов. Деталь представляет собой сочетание двух элементов – фланца и специального ответвления под углом 90 градусов или элболета.

Латрофланец – трубопроводная арматура, состоящая из фланца и латролета (элемента для ответвления не под прямым углом с резьбовым или сварным соединением).

Поворотный фланец

Применение фланцевого соединения с поворотным элементом позволяет легко совместить места расположения отверстий на фланцах, обеспечив простоту монтажа сложных систем – трубопроводов большого диаметра, коммуникаций, расположенных под водой. Поворотные фланцы выпускаются в различных модификациях стандартного исполнения. Для их изготовления применяют углеродистые, легированные и нержавеющие марки стали.

Фланец расширения

При помощи расширительных деталей можно увеличить диаметр проходного отверстия трубы, что позволяет соединять коммуникации различного размера, а также дополнять систему необходимыми устройствами с различным диаметром входного отверстия. Конструкция представляет собой фланец с горловиной, имеющей большее отверстие на конце. Диаметр трубы при помощи такого фланцевого соединения можно увеличить на один-два размера.

Использование такого типа изделий – более дешевый вариант, чем оснащение соединения двумя деталями (приварным фланцем встык и стандартным фланцем). Чаще всего фланцы расширения изготавливают на основе углеродистых и нержавеющих сталей.

Фланец уменьшения

С помощью таких фланцев можно уменьшить диаметр проходного отверстия труб при стыковке. Фланцевое соединение с использованием такой детали стоит дешевле, чем любой другой вариант.

Существуют и другие виды классификации соединяющих арматурных изделий. Они отличаются такими параметрами:

• материалом изготовления;
• поверхностью детали;
• способом отделки;
• диаметром.

Помимо правильного выбора типа фланца для соединения труб, немаловажным фактором безопасности и эффективности коммуникаций является строгое соблюдение технологии установки детали. Перед тем как начать монтаж, выполняют подготовительные мероприятия:

1. Проверяют элементы фланцевого соединения на отсутствие поверхностных дефектов.
2. Зачищают и обезжиривают поверхности.
3. Проверяют наличие следов коррозии на соединительных деталях.
4. Подгоняют компоненты по резьбе.
5. Смазывают детали с резьбой.

Первоначально проводится пробная установка элементов. Используемые при этом прокладки выбрасываются, и для финального соединения применяются новые компоненты герметизации. Затяжка болтов выполняется по определенному алгоритму:

1. Первые установленные метизы затягиваются не на полную силу.
2. Первый и второй болты устанавливаются на противоположные отверстия.
3. Последующий монтаж выполняют в крестообразной очередности.

Правильный и эффективный монтаж предполагает последовательное равномерное затягивание всех болтовых соединений. Вся затяжка выполняется вручную специальным инструментом. Через сутки после установки проводят подтяжку болтов.

На одном трубопроводе могут использоваться разные по форме, способу крепления и конструкции фланцы. Важно, чтобы коммутируемые элементы сочетались друг с другом и обеспечивали герметичное и надежное соединение. Необходимо выбирать вид фланцев, опираясь на характеристики трубопровода, его назначение и условия эксплуатации.

Вы можете приобрести детали для соединения трубопровода в ПКФ «Метсервис». В ассортименте на сайте представлены фланцы, различающиеся по составу сплава, размеру и особенностям конструкции. Чтобы оформить заказ, обратитесь по телефону +7 (351) 248-74-90 или закажите обратный звонок на сайте, наши специалисты свяжутся с вами в ближайшее время.