Виды фланцев и применение фланцевых соединений в трубопроводах

Виды фитингов по способу присоединения

Какие бывают фитинги по способу соединения с основным трубопроводом? Употребляются в основном обжимные, с соединением на болтах, клеевые, паяные, резьбовые. Последние допускают лёгкую разборку и чистку, но не позволяют соединять между собой трубы разного диаметра. Сварные и болтовые допускают стыки труб разного (хотя и смежного) типоразмера.

Клеевые и паяные используются для работ с различными неметаллическими материалами. В этом случае фитинг выглядит, как и основная часть трубопровода: это облегчает его идентификацию и использование требуемых режимов пайки/склеивания.

При условии качественного монтажа, наибольшие нагрузки выдерживают сварные и фланцевые исполнения, наименьшие – клеевые и паяные.

Сфера применения

Необходимо понимать, что фланец не выступает отдельным крепежным компонентом. Его непосредственная задача заключается в обеспечении опорной площади для закрепляющих элементов (например, болты) и создании при этом максимальной герметичности в месте стыка.

В качестве стыковочного, запорного приспособления фланцы нашли применение в нефтеперерабатывающей отрасли, абсолютно во всех коммуникациях, относящихся к ЖКХ. Отмечено их частое монтирование в газовой и топливной областях. Именно здесь необходимы точные и надежные крепления фланцевого типа, незаменимые при врезке в сети измерительных приборов.

Различные виды фланцевых соединений трубопроводов и технологические их особенности позволяют эффективно и на протяжении длительного времени использовать инженерные разветвления. Этот фактор имеет большое значение, особенно если речь идет про транспортировку агрессивных веществ под высокими показателями давления.

Если говорить про обустройство стальных трубопроводов, для них чаще всего применимы крепежные диски, изготовленные из аналогичного материала. Таким способом задается единый показатель нагрузочного давления, обеспечивается надежная подстраховка для рабочих деталей, подвергающихся резким температурным перепадам.

Повреждения обычно выявляются на стыковочных швах материалов, отличающихся теплопроводностью. Если речь идет про стальные трубопроводы, на отдельных их участках принято устанавливать фланцы из латуни, алюминия, бронзы, латуни. Однако несомненным лидером остаются детали из углеродистых сталей, причиной тому служат следующие факторы:

• практичность;
• доступная стоимость;
• легкий процесс обработки.

Фланцевые соединения встречаются часто и практически в любой сфере жизни человека. Из-за использования во время производства всевозможных материалов открываются возможности применения их практически в любой магистрали.

Электроизолирующее соединение

Изолирующее фланцевое соединение имеет ряд отличий от других видов и несет на себе задачу препятствия прохождению электрического тока, а также защиты от электрохимической коррозии. Большинство трубопроводов проложены под землей, где возможна вероятность возникновения блуждающих токов. В целом они не несут опасности всему трубопроводу на входе, но очень опасны на месте выхода. Такое воздействие может приводить к разрушению металла, образованию трещин и утечкам транспортируемой жидкости или газа, изолирующее фланцевое соединение обеспечивает необходимую безопасность. Состоит оно из фланцев, специальных изолированных прокладок, втулок и крепежных изделий. Применяют такое соединение в следующих случаях:

• на границе трубопровода и переходе его от поставщика к потребителю;
• когда фланцевое соединение труб обеспечивает совмещение разных материалов, из которых они изготовлены;
• на трубопроводах, которые проложены в области источников блуждающих токов;
• на выходе изолированной трубопроводной сети, которая соединяется с неизолированным трубопроводом;
• на наземных участках газораспределительных станций.

Ряды

• Если при заказе не оговорены особенности конструктивного исполнения присоединительных размеров (ряд 1 или 2), то изготовление фланца по умолчанию осуществляется в соответствии с рядом 2. Конструктивным отличием фланцев ряда 1 от фланцев ряда 2 является разное количество отверстий в нем под крепежные болты (шпильки) и их диаметры.
• Например, фланец на Ду 300 мм и Ру 63 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 36 мм , а ряда 2—39 мм. Аналогично, фланец на Ду 80 мм и Ру 10 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 18 мм с общим их количеством 8 шт., а ряда 2 соответственно — 18 мм и 4 шт. Поэтому эту особенность необходимо учитывать при заказе фланцев в качестве ответных под запорную арматуру.

Требования к фланцевым соединениям трубопроводов

Для того чтоб соединить трубы, необходимо подготовить фланцы, прокладку и крепежные элементы в необходимом количестве.

Во время самой сборки, необходимо проводить контроль, за такими факторами:

• Зазор между одной частью фланца и другой должен быть одинаковым;
• Последовательную затяжку болтов;
• Так же необходимо контролировать усилие затяжки каждого болта;

После того как проведено соединение 2 фланцев, необходимо убедится в том что не чего не поломалось и соединение выполнено качественно.

Перед использованием фланцевое соединение нужно проверить на герметичность

В том случае если необходимо провести ремонт, то в трубах не должно быть давления, а если оно там есть, то ремонт провести нельзя, за исключением специального ремонта по перегрузки и с помощью специального оборудования.

Фланцевое соединение используют для стальных трубопроводов, но при этом здесь должна быть проведена установка прокладок. В таком случае крепление будет надежным, а сварка обеспечит прочный соединительный шов. Для того чтобы соединить металлические трубы так же используется приварка, но при этом межфланцевое крепление может иметь разные типы и обозначение. Как проходит порядок установки можно узнать ориентируясь на ГОСТ. Здесь учитывается каждый момент и все требования которым должен соответствовать водопроводный фланец, все правила применяют на практике.

Как всем известно, качество надежности любой системы зависит от надежности самого места в системе. Для таких соединений в основном используется сварочный способ, но бывают такие случаи, когда сварка не может быть использована и именно в таких ситуациях используют такие фланцы. Так же фланцы используют для подключения разного фитинга, которым необходим частый ремонт и всевозможные профилактические работы,  для возможности функционирования различных оборудований, для соединения между собой труб из стали и пластика и для выполнения подобных задач.

Классификация фланцев для трубопроводов

1. Заглушки, представляющие собой плоские конструкции без центрального отверстия, служат для перекрытия потоков рабочей среды.
2. Воротниковые (приварные) применяются при соединении труб встык. Они отличаются наличием специального воротника, то есть стального выступа для приваривания. Такие элементы характеризуются повышенной прочностью, часто именно они используются вместо плоских, когда надо монтировать трубопроводы с рабочей средой выше 450 градусов и с давлением выше 2,5 МПа.
3. Плоские фланцы — это диски, которые по центру имеют отверстие для присоединения трубы либо другого оборудования. По краю идут меньшие отверстия, чтобы фланцы могли прочно крепиться друг к другу при помощи специальных фиксирующих шпилек и болтов.

Фланцы разделяются на несколько видов, среди которых надо выделить:

Когда необходимо перекрыть трубу, используется фланец заглушка.

1. Прессованные, используемые для монтажа отдельных частей трубопровода, при необходимости подсоединения разного оборудования. Фланцы представляют собой круг с отверстием посередине, небольшим выступом и четырьмя небольшими отверстиями по краям для шпилек. Чаще всего изготавливаются из нержавеющей стали методом прессования. Стоимость их невелика, они применяются для соединения самых различных труб, в том числе водопроводных.
2. Алюминиевые (силуминовые) — это один из самых экономных вариантов, такие элементы выполнены в виде круга с отверстием посередине и восемью небольшими отверстиями по краям для креплений. Тип их свободный, отличаются устойчивостью к коррозии, но прочность их невелика. Применяются в том случае, когда нет необходимости монтажа высокопрочных изделий.
3. Заглушки представляют собой глухой диск с восемью отверстиями по краям для крепления. Используются в том случае, когда труба перекрывается, изготавливаются из стали. Заглушки ставятся для магистралей, местных трубопроводов. По размерам, форме повторяют соединительные фланцы.Выдерживают температуру рабочего потока от -70 до +600°C, давление — от 0,6 до 16 МПа.
4. Воротниковые изготавливают из стали, они имеют специальный выступ у центрального отверстия. Применяются они тогда, когда есть необходимость соединения самых разных систем в довольно большом диапазоне температурных значений. Чаще всего ставят их в промышленных трубопроводах, соединение осуществляется приварным методом.
5. Плоские фланцы — это распространенный тип крепежных и соединительных элементов. Они представляет собой плоский диск с центральным и боковыми отверстиями. Метод крепления — приварной, при помощи специальных шпилек.

Конструктивные особенности

Конструкция подобных соединительных элементов позволяет выдерживать не только большое давление, но и прочие неблагоприятные условия эксплуатации. Сама конструкция регламентируется ГОСТом, сегодня могут иметь девять исполнений:

• с соединительным выступом под углом в 45°. Является наиболее часто применяемым для различных условий;
• с соединительным выступом под углом в 90°;
• с выступом в 45°, с впадиной и выборкой изнутри;
• с шипом, имеет выступ в 90°;
• с кольцевидной выборкой, пазом;
• с внутренней фаской под линзовую прокладку;
• для прокладок овального сечения, имеет канавку на торцевой поверхности тоже овальной формы;
• две последние конструкции — комбинированные.

Преимущества фланцев из стали

Фланцы должны обладать способностью выдерживать высокие и низкие температуры, работать в химически активных средах, не поддаваться окислению, иметь высокие показатели пластичности и ударной вязкости.

Сегодня применяются самые различные фланцы, которые могут изготавливаться из алюминия, пластика, чугуна и стали. Последние обладают большими преимуществами, среди которых необходимо выделить такие, как:

• из нержавеющей стали — подходят для монтажа самых различных труб, включая полиэтиленовые;
• стальные фланцы отлично выдерживают температуру от -70 до +450°C;
• нержавейка очень устойчива к рабочим агрессивным средам, применять фланцы можно, начиная от обычных водопроводов с технической и питьевой водой и заканчивая транспортировкой химических веществ, кислот, щелочей в качестве рабочей среды;
• стальные фланцы считаются экологически чистыми, отвечают всем санитарно-бактериологическим требованиям, их можно применять для различных целей.

Из минусов надо отметить только стоимость стальных изделий, которая намного выше алюминиевых и пластиковых.
Но это вполне оправдывается, например, там, где фланцы из обычной углеродистой стали потребуют замены уже через год, изделия из нержавеющей стали могут продержаться не одно десятилетие.

Фланцевое соединение

И так для чего нужен фланец? А его назначение в том, чтобы организовать фланцевое соединение. Допустим есть два участка трубы и их можно конечно сварить между собой, но тогда это будет жесткое неразъемное соединение, а для того чтобы организовать быстроразъемное фланцевое соединение и применяют фланцы, которые наваривают на концы труб и стягивают болтами с гайками или шпильками с гайками, как на фото ниже.

Сам фланец представляет из себя плоское кольцо или иногда делают в виде квадрата или прямоугольника с отверстием посередине для вставки конца трубы и несколькими равномерно расположенными ближе к внешнему диаметру отверстиями в которые вставляются болты или шпильки, на них накручиваются гайки и два фланца стягиваются между собой. Для герметизации соединения между фланцами ложится прокладка из специальной резины или другого материала для этих целей, например фторопласта. Кстати от вида прокладок бывают и разные исполнения, правильней будет конечно на разных типах и разные прокладки.

Сами по себе трубы между собой стыкуются часто, но больше нужно соединять какие либо аппараты или устройства, например теплообменные аппараты с участком трубопровода по которому подводится какая либо среда. Например посмотрите на фото ниже там находится маслоохладитель мб 25-37 и на концах хорошо видны два фланца цифра 1, которые приварены к патрубкам и на них дополнительно находятся ответные фланцы цифра 2 прикрученные болтами с гайками, это такой комплект поставки при изготовлении теплообменника. Ответные фланцы и нужны заказчику, чтобы организовать соединение аппарата с участком трубопровода.

Допустим заказчик заказал изготовление теплообменника, привез его на место, установил и нужно его подключить. Для этого к аппарату подводят трубопроводы, на концы труб наваривают плоские стальные ответные фланцы идущие в комплекте и соединяют фланец на охладителе и на конце трубы болтами или шпильками не забыв конечно положить между ними прокладку для герметичности. Удобно! Т.к. возникает переодически например для ремонта или профилактики необходимость останавливать работу устройства и разбирать его. На этом маслоохладители имеются четыре плоских стальных фланца. Два для подвода и отвода охлаждающей воды и два для подвода и вывода охлаждаемого масла.

Точно так же присоединяются к различным технологическим емкостям участки трубопроводов. Фланцы 1 и 2 относятся к виду фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов.

Таким образом можно сказать, что фланцы нужны для организации подключения или присоединения участка трубопровода
к различным технологическим аппаратам и устройствам: теплообменникам, емкостям и т.д., для подвода и отвода сред, а так же для стыковки между собой участков трубы.

Для более подробного ознакомления нужно конечно пройти в соответствующий гост.

Фланцы сосудов и аппаратов:

Теперь становится понятным каких типов бывают фланцы и на какие виды делятся в зависимости от назначения. Все технические характеристики, чертежи, конструкцию и размеры фланцев можно посмотреть пройдя по ссылкам вверху или выбрать соответствующий ГОСТ внизу статьи. Идем разбираться дальше.

Фланцевые соединения: виды, исполнения и требования

Фланцевое соединение – разъемный (болтовой) способ монтажа стальных трубопроводов. Фланец имеет плоский корпус с большим отверстием по центру и несколькими маленькими по периметру. Самая функциональная форма детали – круглая, реже производят прямоугольную или квадратную. Для герметичной фиксации применяют уплотнители, сам крепеж осуществляют шпильками, болтами.

Изображение фланцевого соединения

ГОСТ 33259-2015 регламентирует фланцы с номинальным давлением PN не более 250 кгс/см2. Выделяют 6 конструкционных типов арматуры.

• Плоский приварной (01) – круглый элемент, которое свободно надевается на трубу и крепится к ней свариванием двумя угловыми швами. Внутренний диаметр – не более 2400 мм.
• Приварной встык (воротниковый, устьевой) (11) – приплюснутое кольцо с конической горловиной, торец которой совмещается с трубным сваркой встык одним швом. DN – до 4000 мм.
• Корпуса арматуры (литой) (21) – продолжение трубы, ее часть. Номинальное сечение оборудования – не более 2000 мм.

Следующие три разновидности относят к свободным фланцам. Они состоят из заглушки, которая крепится к трубопроводу и совпадает с ним по материалу. Для изготовления корпуса берут более бюджетные сплавы. DN –

Источник

Установка фитингов для труб

Для установки соединений на стальные линии потребуется слесарное оборудование для резки металла и нарезания резьбы. Для самостоятельного монтажа сантехнических систем обычно используются пластиковые или металлопластиковые трубы.

Чтобы соединить пластиковые элементы потребуется сварочный аппарат. Он позволяет нагреть тефлоновую насадку нужного диаметра до температуры 220-260 градусов, после чего с её помощью нагревают конструктивные элементы. После размягчения пластика их следует плотно сжать на 20-30 секунд. Надёжное соединение готово.

Недостатком сварного метода можно считать то, что при неудачном монтаже участок магистрали вместе с уголком или тройником придётся отрезать и выполнить все заново.

Для установки компрессионных соединений на МПТ потребуется два гаечных ключа, труборез или ножовка и калибратор внутреннего диаметра. Далее, выполняются следующие работы:

1. Отрезается нужный кусок трубы.
2. Удаляются заусеницы, и снимается фаска.
3. Внутренний диаметр проходится калибратором.
4. На трубу надевается обжимное кольцо.
5. Центральная часть соединения вставляется в трубу.
6. Накладная гайка наворачивается на обжимное кольцо.
7. Соединение затягивается гаечным ключом.

Компрессионные детали для полиэтиленовых и полипропиленовых труб не имеют металлических частей, но они устанавливаются по такому же принципу. Обжимные фитинги отличаются высокой надёжностью, так как специальная муфта наглухо запрессовывается клещами. Такие соединения можно замуровывать в стены, поскольку они неразборные.

Краны шаровые муфтовые

Трубопроводная арматура устанавливается у конечных потребителей при тепло- и водоснабжении для отсекания потока рабочей среды. Например, на вводе водопровода, на подводе к унитазу, мойке, умывальнику. Краны шаровые муфтовые для воды просты в монтаже и демонтаже: подсоединение к линии происходит за счет резьбовой нарезки в корпусе разной комбинации:

• В-в (мама-мама) — внутренняя резьба с обеих сторон муфты.
• В-н (мама-папа) — с одной стороны внутренняя, с другой наружная.
• Н-н (папа-папа) — на обеих сторонах наружная нарезка резьбы.

Конструкция состоит из стального корпуса, в котором расположен сферический затвор со сквозным отверстием и шток, соединяющийся с ручкой-рычагом или «бабочкой» с ограничителем поворота. Для перекрытия потока ручку поворачивают на 90 градусов, при этом шток перемещает ось отверстия шара-затвора в плоскость, перпендикулярную направлению рабочей среды. Герметичность обеспечивается уплотнительными кольцами из полимеров.

Краны шаровые муфтовыелатунные подходят для трубопроводных систем с диаметром не больше 45 мм. Для установки запорной арматуры на трубах большего диаметра используется кран шаровой фланцевый.

Конструктивные.

Основой этой группы характеристик является конструкция фланца. На территории Российской Федерации и стран СНГ наибольшее распространение получили три фланцевых стандарта:

• ГОСТ 12820-80 — фланец стальной плоский приварной.
• ГОСТ 12821-80 — фланец стальной приварной встык.
• ГОСТ 12822-80 — фланец стальной свободный на приварном кольце.

Фланцы по трем наиболее распространенным стандартам, упомянутые выше, предназначены для соединения трубопроводной арматуры и оборудования.
В силу конструктивных особенностей условия монтажа этих фланцев различаются.

• Фланец стальной плоский приварной. При монтаже фланец «надевается» на трубу и приваривается двумя сварными швами по окружности трубы.
• Фланец стальной приварной встык. Монтаж такого фланца по сравнению с плоским приварным фланцем предусматривает только один соединительный сварной шов (при этом необходимо соединить встык торец трубы и «воротник» фланца), что упрощает работу и сокращает временные затраты.
• Стальной свободный фланец на приварном кольце

  Кроме того, положительным является то, что при подборе свободных фланцев под трубу из нержавеющей стали, в целях экономии, допускается использование кольца из нержавеющей стали, а фланца — из углеродистой (табл. 1).

  состоит из двух частей — фланца и кольца. При этом, естественно, фланец и кольцо должны быть одного условного диаметра и давления. Такие фланцы отличаются по сравнению с вышеперечисленными удобством монтажа, т. к. к трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, что обеспечивает легкую стыковку болтовых отверстий свободного фланца с болтовыми отверстиями фланца арматуры или оборудования без поворота трубы. Они часто используются при монтаже трубопроводной арматуры и оборудования в труднодоступном месте или при частом ремонте (проверке) фланцевых соединений (например, в химической промышленности).

• Помимо этих трех стандартов следует особо выделить фланцы, изготавливаемые по чертежам заказчика (нестандартные фланцы). В отличие от первых трех вышеупомянутых фланцев данная конструкция не является постоянной и может изменяться в зависимости от ожиданий и требований клиента. Такие фланцы являются индивидуальными и служат для удовлетворения любых потребностей заказчика.
• Фланцы, изготовленные по зарубежным стандартам, отличаются от российских конструктивно. Среди импортных, наибольшее распространение в России получили фланцы, выполненные по немецким стандартам DIN (стандарт принят по всей Европе) и американским ANSI.

К фланцам по другим российским стандартам относятся такие как: фланцы стальные резьбовые, фланцы сосудов и аппаратов, фланцы изолирующие для подводных трубопроводов. Они отличаются от вышеупомянутых по конструкции и областям применения.

Также к конструктивным особенностям относятся (на примере трех наиболее распространенных ГОСТов):

• Условный проход. Обозначается как Ду и измеряется в мм.
• Условное давление. Обозначается как Ру и измеряется в кгс/см2.
• Исполнение с 1 по 9. Определяет вид поверхности под прокладку.
• Материал (представлен российскими марками стали).

Общие сведения

Существует несколько видов фланцевого соединения, каждое из которых делается строго в соответствии ГОСТа:

1. Плоские фланцы –ГОСТ 12820-81
2. Воротниковые – ГОСТ 12821-81
3. Свободные фланцы на приварном кольце –ГОСТ 12822-80
4. Фланцы для сосудов и аппаратов ГОСТ 28759,2-90
5. Кольцевая заглушка ГОСТ 12836-80

Чтобы соединение деталей было герметичным применяют уплотнители:

Соединительные детали изготавливают из:

1. Ковкого чугуна. Фланцы отливаются. Допустимое давление 4МПа. Допустимая температура жидкости от -30 до +400
2. Стали. Литые соединительные детали с допустимым давлением 20МПа и рабочей температурой от -250 до +600 . Применяются для монтажа изделий из разного материала.
3. Стали. Приварные фланцы. Предназначены, для труб с небольшим давлением 2,5 МПа.
4. Чугун серый. Литые фланцы используются, для труб с максимальным рабочим давлением 16МПа. Допускается транспортировка жидкости температурой от -15до +300.

Также выпускаются полипропиленовые фланцы, для монтажа пластикового трубопровода с незначительным давлением:

• Проходные – соединительные фланцы для труб
• Глухие – предназначены для установки в тупиковых ветках трубопровода.

Для того, чтобы соединить две детали потребуется два одинаковых фланцы, которые плотно прикреплены к срезу трубы.

Присоединяются фланцы двумя способами:

• Сажаются на резьбу. Такой вид установки соединительного элемента применим только для безнапорной магистрали.
• Крепятся путем приваривания.

Фланцы предназначенные для одной стыковки называют ответными. Когда элементы установлены, производится их соединение и закрепление при помощи болтов или шпилек. Шпильки закреплять проще и быстрее, так как резьба с двух сторон и затягивать гайки можно сразу с обоих концов.