Прокладки, изготовленные из паронита (рис.6), обязаны соответствовать требованиям ГОСТ 481, который регулирует стандарт на паронит и прокладки, созданные из него. В частности, для газовых сетей толщины прокладок варьируются от 1 до 4 мм. Это обусловлено тем, что если толщина прокладки окажется чрезмерной, такая прокладка может быть выдавлена, что негативно скажется на герметичности соединения. В случаях использования паронитовых прокладок толщиной от 4 до 6 мм, они могут применяться во фланцах, имеющих шип или паз.
Фланцевые соединения
Фланцевые соединения находят широкое применение в различных отраслях техники. Они получили широкое распространение в монтаже трубопроводов и арматуры. Сам термин «фланец» пришел в русский язык из немецкого, где слово «Flansch» обозначает плоскую металлическую пластину с отверстиями, предназначенными для крепежа болтами или шпильками с гайками. Фланцы используются не только для соединения труб, но также для соединения резервуаров, арматуры, валов и других вращающихся деталей. Чаще всего фланцы имеют круглую форму, хотя также существуют квадратные и треугольные вариации. Положение фланца обычно перпендикулярно оси трубопровода, на который он монтируется.
Производственные материалы для фланцев могут включать чугун и сталь. Чугунные фланцы изготавливаются методом литья при производстве трубопроводной арматуры. Стальные фланцы могут быть частью стальной арматуры или же производиться как отдельное изделие. К ним применяются такие методы, как ковка, штамповка, литье и холодное резание из круглых или плоских заготовок.
На газовых сетях фланцевые соединения находят применение для установки различных устройств, таких как задвижки, краны, компенсаторы (сильфонные и линзовые), регуляторы давления газа, предохранительные клапаны, фильтры и другие агрегаты. Обычно их оттеняет необходимость присоединения арматуры и оборудования с условным проходом 50 мм и более. Если диаметр меньше этого значения, следует использовать резьбовые соединения, которые обеспечивают необходимую степень надежности и простоты монтажа.
Типы фланцев
Фланцы, используемые для соединения арматуры и оборудования с газопроводами, должны отвечать требованиям ГОСТ Р 54432, который охватывает фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов с номинальным давлением от PN 1 до PN 200. Кроме того, на фланцы также распространяется ГОСТ 33259, который регулирует фланцы на номинальное давление до PN 250. Данный стандарт заменил несколько предыдущих норм, которые действовали в течение десятилетий, включая ГОСТ 12815, 12816, 12817, 12818, 12819, 12820, 12821 и 12822 из 1980 года.
К основным конструкциям фланцев относятся:
- фланец плоский стальной приварной;
- стальные плоские свободные фланцы: на приварном кольце, на отбортовке, на хомуте под приварку;
- стальной приварной фланец встык;
- фланец корпуса арматуры.
В газораспределительных сетях используют плоские приварные фланцы и фланцы приварные встык. Свободные фланцы применяются реже, однако они обеспечивают легкость в подгонке отверстий к присоединяемой арматуре. Фланцы корпуса арматуры обычно являются неотъемлемой частью самой арматуры. Принятое техническое решение подразумевает, что арматура поставляется с ответными фланцами, которые затем монтируются на трубопровод.
Рис.1 Уплотнительные поверхности фланцев
Согласно требованиям ГОСТ 33259, уплотнительные поверхности всех фланцев могут быть выполнены в нескольких исполнениях (рис.1). Форма контактной поверхности одного фланца должна точно соответствовать поверхности другого, чтобы обеспечить идеальное уплотнение. Зеркало фланца должно находиться перпендикулярно оси трубы. Часто на этих поверхностях создаются концентрические канавки. При затяжке соединения прокладка вдавливается в канавки, что позволяет значительно повысить герметичность стыка. Следует отметить, что термин «зеркало фланца» встречается также и в оптических системах, где оно используется для отражения света в таких приборах, как лазеры, телескопы и микроскопы.
Фланец и ответный фланец: в чем разница
Фланец представляет собой металлическую деталь, выполненную в форме круглого или квадратного диска с центральным отверстием для проходимости транспортируемых веществ и множеством отверстий по краям для крепежных деталей. Он находит применение в соединении труб, патрубков, машинных элементов, а также трубопроводного оборудования. Фланцы широко используются как в промышленности, так и в быту.
Для соединения двух трубных отрезков (или любого иного оборудования) необходимо приварить по фланцу к каждому концу трубы, установить между ними подходящую прокладку — металлическую или неметаллическую, в зависимости от условий проекта, а затем равномерно затянуть болты. При этом рекомендовано затягивать крепеж крест-накрест, чтобы исключить возможность перекоса и сохранить герметичность соединения.
Фланцевое соединение формируется путем стыковки двух фланцев с различными типами исполнения. Соединение происходит по принципу «мама — папа»: элемент с выпуклой формой поверхности соединяется с элементом, имеющим впадину. Второй элемент соединения называется ответным фланцем или контрфланцем.
Разница
Фланцем называют любой элемент, участвующий в фланцевом соединении. Обратным соединителем же называют деталь, которая является частью того же соединения и имеет соответствующую геомертию поверхности.
Соединительные диски бывают различными:
- плоские по ГОСТ 12820-80 — этот тип фланцев используется при температуре рабочей среды от -70°C до +300°C и давлении до 25 кгс/см²;
- воротниковые по ГОСТ 12821-80 — они способны выдерживать давление до 20 МПа при температурных показателях от -253°C до +600°C.
Типы комплектов ответных фланцев
Существует множество типов ответных фланцев, которые представлены различными модификациями, учитывающими как условия транспортировки, так и свойства рабочей среды. Комплект включает в себя несколько основных компонентов: присоединительные части, прокладки, крепежные элементы, а также документацию на изделие.
Основные типы комплектов фланцев:
- Модели, предназначенные для гладких соединений. Эти фланцы используют в трубопроводных системах низкого давления. Их герметичность не такая высокая, поскольку в конструкции не предусмотрена выточка для прокладки. Главное преимущество таких моделей — простота и высокая скорость монтажа.
- Модификации, дополненные выточкой под прокладку. Они позволяют создать более герметичное соединение. В конструкции предусмотрены специальные шипы для фиксации.
- Детали для систем, работающих под высоким давлением. Для обеспечения высокой герметичности в таких изделиях имеются зубчики, которые обеспечивают замковую фиксацию.
Некоторые модификации комплектуются поворотными вентилями для удобства использования.
Изделия могут иметь различные диаметры, которые выбираются в соответствии с диаметром соединительной части трубопровода. Вес фланца зависит от его материала и размеров. Все ключевые характеристики должны быть указаны в стандартной маркировке металлодеталей.
Где используются контрфланцы
Ответные фланцы находят применение в различных сферах. Монтажные детали трубопроводов активно используются в пищевой промышленности, машиностроении, химических производствах, а также на предприятиях нефтедобычи и нефтепереработки. Часто фланцевые детали применяются в коммуникациях ЖКХ. Установку элементов производят в местах перехода труб с одного диаметра на другой, а также на участках соединения с оборудованием или резервуарами для обеспечения надежности и герметичности систем.
Для увеличения срока эксплуатации фланцев важно строго придерживаться правил установки и применения изделий, выбирая модификации, которые соответствуют реальным условиям применения. Фланцы следует приобретать у проверенных производителей, которые могут гарантировать соответствие продукции требованиям ГОСТа. Монтаж также лучше доверять квалифицированным специалистам. В компании ПКФ Метсервис можно приобрести ответные фланцы, произведенные с учетом как российских, так и международных стандартов качества. Мы предлагаем изделия, выполненные на высокотехнологичном оборудовании, и осуществляем доставку готовых метизов по России и странам ближнего зарубежья.
Виды комплектов
Все фланцы изготавливаются в паре с контрфланцем по принципу «мама — папа». В целом выделяют три основных вида соединений фланцев.
С выточкой под прокладку
Этот тип фланцев используется в ситуациях, когда необходимо обеспечить высокую герметичность системы. У контрфланцев данного типа предусмотрены специальные шипы, а у фланцев — паз для установки прокладки.
Благодаря такой конструкции прокладка защищена как внутри, так и снаружи, что значительно повышает прочность и надежность соединения. Однако такое исполнение является более сложным, и при установке или демонтаже фланца могут возникнуть определенные трудности.
Для высокого давления
Этот вид фланцев используется для трубопроводов, работающих под высоким давлением. Прокладки таких фланцев обычно имеют стальные вставки и оснащены дополнительными зубцами для лучшей фиксации.
У контрфланца имеется выступ, а у фланца — специальная впадина. Такая конструкция позволяет соединить две части фланцев в замковой системе, что защищает от возможного выбивания в условиях высокого давления. У таких фланцев часто более сложная геометрия, что обеспечивает высокую герметичность соединения.
Для гладких соединений
Фланцы этого типа не имеют специализированных выточек для прокладок и находят применение в системах, работающих при низком давлении, где нет необходимости в дополнительной укрепленности.
Соединение, созданное с использованием таких фланцев, обладает относительно низкой степенью герметичности. Однако главное преимущество заключается в простой установке и снятии элементов из конструкции. Для удержания фланцев не используются специальные зубцы или выточки, что облегчает процесс замены прокладок.
Качество продукции
Контроль качества фланцев крайне важен, поскольку в случае нарушения технологии производства могут возникнуть поломки, которые могут повлечь за собой серьезные нарушения работы всего трубопровода.
Выбор фланцев — как обычных, так и ответных — осуществляется в зависимости от технических требований, предъявляемых к конкретному трубопроводу.
При проектировании и эксплуатации трубопровода нужно учитывать особенности среды, которая проходит через систему, иначе невозможно обеспечить надежность труб и безопасность всей системы в целом.
Для подтверждения соблюдения всех технических требований необходимо наличие технической документации, подтверждающей соответствие фланцев установленным стандартам ГОСТ. Также каждый фланец должен сопровождаться актом о прохождении тестов и проверок.
Flat Face (FF)
Flat Face обозначается аббревиатурой FF. Это фланец с плоской уплотнительной поверхностью, и он обладает самой большой площадью уплотнения. Таким образом, контактная поверхность располагается в одной плоскости с окружностью болтового соединения. Фланцы типа FF используют мягкие неметаллические прокладки и в основном применяются при низком давлении. Эти фланцы обычно используются для классов давления 125 и 250.
- Аналог фланца FF по ГОСТ 33259-15: исполнение A.
- Ответный фланец: представляет собой такой же фланец с плоской поверхностью. Комбинация фланца с плоской поверхностью и фланца с выступом запрещена согласно техническому стандарту ASME B31.3. Следовательно, соединение фланца с плоскостью и выступающим фланцем обязательно приведет к утечке.
Raised Face (RF)
Raised Face или RF — это фланец с приподнятым уплотнением. Его виды являются самыми распространенными среди фланцев в целом. Их активно используют в нефтегазовой и химической промышленности. По конструкции он схож с Flat Face, однако отличается двумя ключевыми характеристиками: площадь уплотнительной поверхности значительно меньше, а зеркало приподнято относительно окружности болтового соединения. Эти фланцы применяются при более высоком давлении. Типичные прокладки для фланцев RF включают неметаллические и комбинированные уплотнители.
- Аналог фланца RF по ГОСТ 33259-15: исполнение B.
- Ответный фланец: точно такой же фланец с зеркалом типа RF.
Высота выступа над эластичными теплопроводными структурами определяется классом фланца и стандартом. Для стальных фланцев класса от 150 до 300 высота выступа равна 1/16 дюйма или 1,6 мм. Для стальных фланцев, превышающих класс 300, высота выступа достигает 1/4 дюйма или 6,4 мм.
Ring-type joint (RTJ)
Фланцы типа Ring type joint или RTJ имеют кольцевое соединение. Их применяют при высоком давлении — от class 600, а также при высоких температурах. Площадь уплотнения в этих фланцах даже меньше, чем у двух предыдущих типов.
- Аналог фланца RTJ по ГОСТ 33259-15: исполнение J.
- Ответный фланец: соединение можно создать с ответным фланцем Ring type joint, обеспечивая высокую степень герметичности.
Фланцы с кольцевым соединением используют жесткие металлические прокладки для формирования соединений металл-металл. Как это происходит? Более мягкий металл прокладки проникает в мелкодисперсную структуру более твердого материала фланца, создавая герметичное и эффективное уплотнение. Фланцы RTJ могут быть уплотнены металлическими прокладками различных стилей, такими как: R, RX, BX и профилями в виде восьмиугольной или овальной прокладки. Наиболее популярной является прокладка типа R с восьмиугольным сечением, так как она обеспечивает очень прочное уплотнение.
Технический сериал о деталях трубопровода
Tongue-and-Groove (T&G)
Tongue and groove, или T&G — это фланцы, которые благодаря своей конструкции идеально взаимосоединяются, образуя замок шип-паз. На одной из поверхностей фланца расположено выступающее кольцо в форме шипа Tongue. Соответствующий фланец имеет углубление в виде канавки или паза Groove, выточенное на его лицевой стороне. Фланцы шип-паз применяются в условиях низкого давления для фиксации других компонентов с замковым соединением. Их чаще всего используют как комплектующие в нефтяных и газовых трубопроводах, а также на крышках насосов или клапанов. В соответствии с американским стандартом ASME B16.5, фланцы шип-паз могут применяться с анаэробными уплотняющими материалами — жидким герметиком, который заполняет всю площадь зеркала и затвердевает. Это связано с тем, что поверхность зеркала имеет такую шероховатость, что трудно подобрать уплотнитель, который идеально подошел бы к шипу с одной стороны и пазу с другой. Однако возможно также использовать комбинированные или металлические прокладки; кстати, для Российской Федерации подобный подход является более привычным.
Аналоги фланцев T&G по ГОСТ 33259-15:
- для шипа tongue: исполнения C или L;
- для паза groove: исполнения D или M.
Male-and-Female (M&F)
Male and Female — это пара фланцев с соединением выступ-впадина или по принципу “папа-мама”. В разговорной речи и технической документации используются сокращения M&F. Фланец male имеет увеличенный выступ над поверхностью зеркала, который составляет четверть дюйма, тогда как ответный фланец female имеет впадину в три шестнадцатых дюйма, точно соответствующую выступу. Фланцы «папа-мама» находят применение в топливной и энергетической промышленности и используются как комплектующие для насосов, клапанов и сосудов в противопожарных системах, а также в нефтяной, газовой и нефтехимической отраслях. В отличие от фланцев Tongue and groove, M&F удерживают прокладку на внутренней поверхности, что обеспечивает более точное размещение прокладки, расширяя выбор материалов.
Аналог фланцев M&F по ГОСТ 33259-15:
Особенности для фланцевых пар Tongue-and-Groove и Male-and-Female
Стандарт ASME B16.5 подразумевает производство шип-паз и выступ-впадина в двух размерах, которые обозначают как узкие и широкие. Им присваиваются дополнительные наименования: small male flange, large male flange, small female flange, large female flange.
Такое разделение размеров удобно, так как облегчает классификацию в соответствии с конкретными требованиями. По стандарту ASME, шероховатость контактной поверхности прокладки не должна превышать 3,2 мкм для узких соединений шип-паз и выступ-впадина. Кроме того, необходимо учитывать, что выступ дужки должен быть толще стенки трубы. Также стоит отметить, что шип-паз должен иметь минимум толщину самой трубы. Данное введение двух вариантов размеров для исполнения стало уникальной особенностью стандарта ASME. В рамках ГОСТ, вариативность предусмотрена только для исполнения шип-паз с использованием прокладок из фторопласта, соответствующими стандартам, указанным для исполнений C-D и L-M.
Теперь вы ознакомились со всеми вариантами исполнения фланцев по стандарту ASME B16.5.
