Фланцы используются для соединения участков трубопроводов, гидравлических систем, в том числе повышенного давления. Между собой они крепятся с помощью от 4 и более болтов, что позволяет распределить нагрузку равномерно. Поэтому фланцевые соединения считаются прочными и надежными, устойчивыми к вибрации.
Какие типы фланцев существуют и какие особенности они имеют — в этой статье.
Конструкция
Фланец — это стальной диск или квадратный элемент с отверстием в центре, соответствующим размеру проходного отверстия трубы, для которой он предназначен. Это позволяет минимизировать создаваемое в месте соединения участков трубопровода гидравлическое сопротивление. Оно практически эквивалентно цельной трубе того же диаметра.
Чтобы узнать, что означает слово фланец, можно обратиться к немецкому языку. Из него это название и заимствовали русские инженеры. По его наружному кругу выполнены отверстия под установку болтов. Использование резьбового крепежа позволяет достичь важного преимущества. Трубопровод, собранный с использованием фланцевого соединения, можно легко демонтировать, а затем снова собрать практически неограниченное количество раз.
Это удобно для следующих сценариев использования:
- Сборка промышленных трубопроводов высокого давления. Разработаны специальные виды фланцев стальных, выдерживающих усилие на разрыв до 200 кгс/см². Наличие болтов по всей окружности детали позволяет распределять нагрузку, не позволяя отрезкам соединяемых труб смещаться друг относительно друга.
- Трубопроводы, эксплуатируемые сезонно. Например, системы орошения. По завершении периода использования трубопровода он может быть разобран и отправлен на хранение или перевезен на новое место установки. При сборке не используется сварка и сложные инструменты.
- Системы труб, подвергающиеся вибрации, другим механическим нагрузкам. Фланцевое крепление не позволяет трубам сдвигаться в области контакта в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
- Дорожные ограждения, столбы. Стоит отметить, что фланцевое соединение можно увидеть на конструкциях, выполненных из стальных труб, но не имеющих прямого отношения к трубопроводам. С его помощью устанавливаются некоторые виды дорожных ограждений, фонарные столбы и опоры.
Способ крепления можно определить по тому, как выглядит фланец. Плоские стальные изделия, имеющие отверстие с гладкими стенками в центре, предназначены для монтажа с помощью сварки. Они обеспечивают долговечное крепление и повышенную надежность.
По наличию в центральном отверстии резьбы легко определить, что это фланцы, которые устанавливаются на трубу резьбовым способом. Это позволяет обходиться без сварочного аппарата при сборке трубопроводов.
На то, как называется труба с фланцем у монтажников, повлиял ее внешний вид. Она напоминает катушку, поскольку с обоих концов имеет утолщения с плоским профилем. Ее называют фланцевой катушкой. Перед тем, как соединить фланцы, трубы закрепляют в соосном положении, чтобы снизить нагрузку на монтируемые болты и обеспечить ровное прилегание соединяемых деталей.
Стоимость изделия определяется конструкцией и тем, из какого материала фланец изготовлен. Для трубопроводов, предназначенных для транспортировки пищевых продуктов, топлива и химически активных сред, используется качественная нержавеющая сталь. Для использования в системах орошения, водопровода с низким давлением воды достаточно менее прочных сортов металла.
Виды исполнения фланцев
По форме эти изделия могут быть:
- Круглые. Общие конструктивные особенности такого исполнения описаны выше.
- Квадратные. Центральное отверстие или воротник круглые. Квадратную форму имеет кронштейн с отверстиями под болты. Такая форма позволяет производителю увеличивать площадь детали, на которой распределяется нагрузка. Поэтому их используют в системах высокого, до 40 МПа, давления.
По исполнению поверхности выделяется около девяти вариантов изделий. Они различаются наличием или отсутствием дополнительных элементов: соединительного выступа, впадин, шипов и так далее. Также существуют виды фланцев с выемкой для установки в место соединения линзовой и овальной прокладок. Это позволяет увеличить герметичность соединения.
При монтаже учитывают тип соединяемых фланцев. Так, при соединении исполнений 8 и 9, с шипом и пазом соответственно, дополнительно устанавливают фторопластовую прокладку.
По способу крепления фланцы делятся на резьбовые и под сварку. Классификация описана выше. Кроме того, внутри приварных фланцев выделяют три подтипа со своими особенностями крепления:
- Приварные. К этому виду относятся плоские фланцы. Они свободно одеваются на конец трубы и как минимум в двух точках прихватываются сваркой. Этот тип описан в ГОСТ 33259-2015.
- Приварные встык. Эти модели можно отличить по форме. Они имеют выступ в виде отрезка трубы, напоминающей воротник или шею. Поэтому имеют собственное название — воротниковые. Крепятся встык к соединемому участку. Монтируются сплошным швом. Могут применяться при модернизации старых трубопроводов. При этом обрезанный участок старой трубы заменяется воротником фланца той же длины.
- С приварным кольцом. Непосредственный контакт с трубой имеет приварное кольцо. Сам фланец не крепится к нему. Поскольку прямого контакта с поверхностью трубы он также не имеет, при монтаже его можно поворачивать относительно соединяемого участка трубопровода. Поэтому такой фланец получил собственное название — свободный.
Материал изготовления фланцев выбирается исходя из возникающих при работе нагрузок и температуры нагрева. Одна из распространенных марок — сталь Ст.20. Для монтажа трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах, используют нержавеющие сплавы.
Автор статьи: Александр Шихов