Болт с фланцем – конструкция и назначение (+ 4 видео)

Болт с фланцем – зачем две детали стали одним целым?

Приступая к сборке или ремонту машин и механизмов, а также любого оборудования надо сначала позаботиться о том, чтобы в наличии были болты с фланцем. Они помогают продлевать срок службы разъемных боковых соединений, а также повышают защиту от непроизвольного откручивания.

Болт с фланцем – конструкция и назначение

Крепежные болты по внешнему виду напоминают стержень, на котором выточена наружная резьба, а на конце стержня сделана головка. У стандартных изделий головка напоминает шестигранник. Такая ее форма не случайна – это сделано для дальнейшей работы с гаечным ключом. Болт с фланцем – это то же самое изделие, только дополнительно к нему присоединяется фланец, который напоминает обычную шайбу. Она может быть с гладкой поверхностью, а может быть с небольшими зубчиками.

Это изделие специально сделано в виде пары «болт-фланец», так как оба элемента уже подобраны по размерам и конфигурации, что ускоряет процесс сборки механизмов. Активно используются такие приспособления в машиностроении, станкостроении, нефтеперерабатывающей и горной промышленности, да и во многих других отраслях. Они подразделяются на несколько видов: с насечками и без них, с плоским и зубчатым стопорящим фланцем. Также они различаются длиной болта и диаметром стержня. Имеются данные изделия и из нескольких видов материала.

При расчете данного типа болтов конструкторы учли, что усилие будет распределяться по большей площади. Такое парное решение удобно и тем, что не нужно дополнительное использование других элементов. Также это помогает значительно снизить давление на основную деталь, которая находится под головкой болта. Еще роль фланца заключается в том, чтобы защищать конструктивный элемент от любого внешнего воздействия, в том числе и влаги, которая попадает на основную деталь, находящуюся под головкой болта. Поэтому соединение при помощи такого приспособления всегда позволяет повысить работоспособность и долговечность любого оборудования.

Болт фланцевый – производство и маркировка

На сегодняшний день на полках магазинов весьма часто можно встретить фланцевые болты немецких производителей. Они выпускаются с маркировкой DIN, т. е. стандартизация проходит по немецким нормативным документам, пока что ни у кого не вызвавшим и доли неодобрения (эта аббревиатура и обозначает местный институт стандартизации). Для изготовления метизной продукции используют углеродистую сталь. Класс прочности изделий может быть от 8,8 и до 10,9, каждый из них делается из определенного типа стали. Чем выше цифры, тем прочнее изделие. По конечной обработке поверхности для предания защитных характеристик болты могут быть электрооцинкованными и желтопасивированными.

В нашей стране такие изделия выпускаются на производствах достаточно давно. Изготавливаются они также в основном из углеродистой стали. Стандартизация происходит по местным ГОСТам, которые, кстати, ничуть не уступают зарубежным. Перед продажей вся продукция проходит проверку на прочность. Несколько болтов из каждой партии проводят по специальной системе тестирования. Их закручивают и под воздействием высокой нагрузки оставляют на сутки. Если после отведенного времени изделия не меняют своей формы, не деформируются, то продукция может быть отправлена на продажу.

Фланцевые болты также имеют метрическую маркировку, например: М6, М8, М10 и так далее. И последняя марка – М16. Это обозначение параметров резьбы. Такие приспособления производятся не только различные по диаметру стрежня, но и разной длины, они могут быть от 30 и до 200 мм. В конце производственной линии остается подобрать подходящие друг другу болты и фланцы. Размер болтов для фланцев всегда подбирается в соответствии с ГОСТом.

Покупка фланцевых болтов – на что обратить внимание?

От того, какие болты с фланцами вы приобретете, будет зависеть качество проведенных работ. В основном их изготавливают из углеродистой стали, она отличается прочностью, другой материал вы найти, конечно, сможете, но покупать его не спешите. Следует знать, что поверхность дополнительно обрабатывается для защиты от коррозии, поэтому при покупке надо смотреть, чтобы на ней не было ржавых налетов. Это первый признак того, что металл недостаточно хорошо подготовлен для долгой службы. На стержне болтов имеется резьба, она должна быть равномерной без надломов и заусенец.

Также важно, чтобы шаг ее был одинаков по всей длине, если это не предусмотрено моделью специально, потому что это влияет на качество соединения. Проследите, чтобы резьба была равномерной и для процесса закручивания. Отсутствие в некоторых местах витков приведет к прокручиванию и проскальзыванию, а значит, конструкция будет соединена непрочно. Необходимо обратить внимание и на сам фланец. Он должен соответствовать диаметру болта, но располагаться не слишком плотно. Если диаметр отверстия у фланца будет намного больше диаметра стрежня, то в дальнейшем детали будут соединены непрочно.

Использование болтов с фланцами – правила успешного крепления

Активно используют такие болты не только в машиностроении, но и при производстве мебели, в строительстве и ремонтных работах. Для каждого вида работы подбирают определенный тип метизной продукции. При покупке надо уточнять у сотрудников магазина, для чего именно нужны данные изделия. Если нужно отремонтировать мебель, то подойдут обычные фланцевые болты, но стержень лучше выбирать длиннее, а диаметр должен соответствовать отверстию на несущей конструкции. Прежде чем работать с такими крепежами, надо подобрать правильно и дополнительный инструмент.

Крепежные элементы чаще всего имеют шестигранную головку, это сделано специально, чтобы подошел популярный предмет в наборе инструментов любого мастера – гаечный ключ.

Болты с фланцами предназначены для соединения деталей, и за счет фланца крепление будет более прочным, а детали во время движения или вращения не будут самопроизвольно отвинчиваться. Фланцевые болты несложны по своей конструкции, но способны выполнять серьезную работу. Прикрутить их тоже легко. Вставив болт в нужное отверстие, надо следить, чтобы фланец плотно прилегал к головке. Затем, придерживая крепеж за стержень руками, следует прикручивать гайку. Когда гайка дойдет до основы, изделие надо продолжить вкручивать ключом, установленным на головке.

Этот способ подходит для тех работ, где есть возможность ухватиться за конец стержня. Если же болт ввинчивается в конструкцию, где прихватить конец стрежня с гайкой руками невозможно, то крепить придется только при помощи ключа. Чтобы крепежный элемент не прокручивался во время работы, его надо плотно прижимать к конструкции. Если все будет сделано правильно, то он будет прилегать к основанию, а при нажиме не шататься и не вращаться.

Из всего перечисленного выше можно сделать вывод, что болты с фланцами относятся к несложным крепежным изделиям. Их функция – не только соединять детали, но и при помощи фланца обеспечивать дополнительную защиту от непроизвольных откручиваний. Для изготовления болтов используется углеродистая сталь, а поверхность обрабатывается защитным слоем. Правильный монтаж избавит вас от дальнейших проблем, и такая беспроблемная эксплуатация будет длиться довольно долго.

Болт с фланцем – зачем две детали стали одним целым?

Приступая к сборке или ремонту машин и механизмов, а также любого оборудования надо сначала позаботиться о том, чтобы в наличии были болты с фланцем. Они помогают продлевать срок службы разъемных боковых соединений, а также повышают защиту от непроизвольного откручивания.

Болт с фланцем – конструкция и назначение

Крепежные болты по внешнему виду напоминают стержень, на котором выточена наружная резьба, а на конце стержня сделана головка. У стандартных изделий головка напоминает шестигранник. Такая ее форма не случайна – это сделано для дальнейшей работы с гаечным ключом. Болт с фланцем – это то же самое изделие, только дополнительно к нему присоединяется фланец, который напоминает обычную шайбу. Она может быть с гладкой поверхностью, а может быть с небольшими зубчиками.

Это изделие специально сделано в виде пары “болт-фланец”, так как оба элемента уже подобраны по размерам и конфигурации, что ускоряет процесс сборки механизмов. Активно используются такие приспособления в машиностроении, станкостроении, нефтеперерабатывающей и горной промышленности, да и во многих других отраслях. Они подразделяются на несколько видов: с насечками и без них, с плоским и зубчатым стопорящим фланцем. Также они различаются длиной болта и диаметром стержня. Имеются данные изделия и из нескольких видов материала.

При расчете данного типа болтов конструкторы учли, что усилие будет распределяться по большей площади. Такое парное решение удобно и тем, что не нужно дополнительное использование других элементов. Также это помогает значительно снизить давление на основную деталь, которая находится под головкой болта. Еще роль фланца заключается в том, чтобы защищать конструктивный элемент от любого внешнего воздействия, в том числе и влаги, которая попадает на основную деталь, находящуюся под головкой болта. Поэтому соединение при помощи такого приспособления всегда позволяет повысить работоспособность и долговечность любого оборудования.

Болт фланцевый – производство и маркировка

На сегодняшний день на полках магазинов весьма часто можно встретить фланцевые болты немецких производителей. Они выпускаются с маркировкой DIN, т. е. стандартизация проходит по немецким нормативным документам, пока что ни у кого не вызвавшим и доли неодобрения (эта аббревиатура и обозначает местный институт стандартизации). Для изготовления метизной продукции используют углеродистую сталь. Класс прочности изделий может быть от 8,8 и до 10,9, каждый из них делается из определенного типа стали. Чем выше цифры, тем прочнее изделие. По конечной обработке поверхности для предания защитных характеристик болты могут быть электрооцинкованными и желтопасивированными.

В нашей стране такие изделия выпускаются на производствах достаточно давно. Изготавливаются они также в основном из углеродистой стали. Стандартизация происходит по местным ГОСТам, которые, кстати, ничуть не уступают зарубежным. Перед продажей вся продукция проходит проверку на прочность. Несколько болтов из каждой партии проводят по специальной системе тестирования. Их закручивают и под воздействием высокой нагрузки оставляют на сутки. Если после отведенного времени изделия не меняют своей формы, не деформируются, то продукция может быть отправлена на продажу.

Фланцевые болты также имеют метрическую маркировку, например: М6, М8, М10 и так далее. И последняя марка – М16. Это обозначение параметров резьбы. Такие приспособления производятся не только различные по диаметру стрежня, но и разной длины, они могут быть от 30 и до 200 мм. В конце производственной линии остается подобрать подходящие друг другу болты и фланцы. Размер болтов для фланцев всегда подбирается в соответствии с ГОСТом.

Покупка фланцевых болтов – на что обратить внимание?

От того, какие болты с фланцами вы приобретете, будет зависеть качество проведенных работ. В основном их изготавливают из углеродистой стали, она отличается прочностью, другой материал вы найти, конечно, сможете, но покупать его не спешите. Следует знать, что поверхность дополнительно обрабатывается для защиты от коррозии, поэтому при покупке надо смотреть, чтобы на ней не было ржавых налетов. Это первый признак того, что металл недостаточно хорошо подготовлен для долгой службы. На стержне болтов имеется резьба, она должна быть равномерной без надломов и заусенец.

Также важно, чтобы шаг ее был одинаков по всей длине, если это не предусмотрено моделью специально, потому что это влияет на качество соединения. Проследите, чтобы резьба была равномерной и для процесса закручивания. Отсутствие в некоторых местах витков приведет к прокручиванию и проскальзыванию, а значит, конструкция будет соединена непрочно. Необходимо обратить внимание и на сам фланец. Он должен соответствовать диаметру болта, но располагаться не слишком плотно. Если диаметр отверстия у фланца будет намного больше диаметра стрежня, то в дальнейшем детали будут соединены непрочно.

Использование болтов с фланцами – правила успешного крепления

Активно используют такие болты не только в машиностроении, но и при производстве мебели, в строительстве и ремонтных работах. Для каждого вида работы подбирают определенный тип метизной продукции. При покупке надо уточнять у сотрудников магазина, для чего именно нужны данные изделия. Если нужно отремонтировать мебель, то подойдут обычные фланцевые болты, но стержень лучше выбирать длиннее, а диаметр должен соответствовать отверстию на несущей конструкции. Прежде чем работать с такими крепежами, надо подобрать правильно и дополнительный инструмент.

Крепежные элементы чаще всего имеют шестигранную головку, это сделано специально, чтобы подошел популярный предмет в наборе инструментов любого мастера – гаечный ключ.

Болты с фланцами предназначены для соединения деталей, и за счет фланца крепление будет более прочным, а детали во время движения или вращения не будут самопроизвольно отвинчиваться. Фланцевые болты несложны по своей конструкции, но способны выполнять серьезную работу. Прикрутить их тоже легко. Вставив болт в нужное отверстие, надо следить, чтобы фланец плотно прилегал к головке. Затем, придерживая крепеж за стержень руками, следует прикручивать гайку. Когда гайка дойдет до основы, изделие надо продолжить вкручивать ключом, установленным на головке.

Этот способ подходит для тех работ, где есть возможность ухватиться за конец стержня. Если же болт ввинчивается в конструкцию, где прихватить конец стрежня с гайкой руками невозможно, то крепить придется только при помощи ключа. Чтобы крепежный элемент не прокручивался во время работы, его надо плотно прижимать к конструкции. Если все будет сделано правильно, то он будет прилегать к основанию, а при нажиме не шататься и не вращаться.

Сборка и установка фланцевых соединений на стальных трубопроводах

Большинство трубопроводов различного назначения монтируют сваркой, обеспечивающей надежность и долгий срок службы стыков. Но когда по условиям прокладки этот способ неприемлем или в процессе эксплуатации требуется периодическая разборка, используется соединение фланцевое. По надежности и долговечности оно не уступает сварному варианту, а монтируется проще.

Назначение и область применения

Устанавливать фланцевые соединения можно на трубопроводы диаметром больше 32 мм. Таким способом монтируются разветвленные системы на промышленных и химических предприятиях, в газовой и нефтедобывающей отрасли, распределительные сети ЖКХ. Для прокладки внутридомовых трубопроводов соединение этого вида применяют редко.

Фланцевые стыки нужны для того, чтобы:

• соединять трубы между собой или с оборудованием из разнородных материалов;
• устанавливать запорную и регулирующую арматуру;
• проводить очистку трубопроводов;
• врезать измерительные приборы;
• отсекать участок трубы для ремонта.

Из чего состоит фланцевое соединение

Комплект для одного стыка состоит из двух одинаковых фланцев с центральными отверстиями, соответствующих диаметрам труб, прокладки, набора болтов или шпилек с гайками и шайбами. При необходимости защиты трубопровода от блуждающих токов, на болты надевают изоляционные втулки, а прокладку устанавливают из диэлектрического материала. Если давление в трубопроводе не превышает 2,5 МПа, фланцы стягивают болтами. Шпильки равномерней распределяют усилие затяжки и удобней для работы в неудобных местах. Фланцевые соединения на шпильках применяют при давлении до 4 МПа.

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы ― это кольцеобразные пластины из стали, но иногда их делают в виде квадрата или прямоугольника. В центральное большое отверстие вставляют торец трубы, а в равномерно распределенные по внешнему периметру ― болты или шпильки. В перечень разновидностей фланцев включены проходные и заглушки. Первые предназначены для стыковки элементов трубопровода, вторыми закрывают тупики или отсекают ремонтируемые либо заменяемые участки.

Чтобы продукция, сделанная в разных странах, была взаимозаменяемой, разработана унифицированная классификация фланцев. В России это ГОСТ, европейские страны пользуются немецким стандартом DIN, а Америка, Япония и Австралия ANSI/ASME. Однако нередко одинаковые фланцы обозначаются разными символами. Поэтому стандарты переводят с помощью специальных таблиц.

Нормативы по исполнению указаны в ГОСТ 12815-80 цифрами от 1 до 9:

1. С соединительным выступом в виде фаски под наклоном 45⁰.
2. То же, что 1, но выступ под прямым углом.
3. С пазом на внутренней стороне и выступом под углом 45⁰ снаружи.
4. С шипом.
5. С внутренним кольцевым пазом.
6. С фаской под линзовую прокладку (вибровставка) на внутренней стороне.
7. Выборка для овальной прокладки.
8. С шипом для фторопластовой прокладки.
9. То же что 8, но вместо шипа паз.

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

1. Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — +600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
2. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — +300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
3. Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
4. Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
5. Свободновращающиеся состоят из пластины и кольца, которое приваривают к торцу, а фланец свободно крутится на нем. Такое фланцевое соединение устанавливают в труднодоступных местах или там, где необходимо частое проведение профилактических мероприятий на трубопроводе. Рассчитано на давление до 2,5 МПа.
6. Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

При установке фланцевых соединений на стальных трубопроводах их материал должен быть идентичным или близким по составу металлу труб. Это нужно для предотвращения повреждений при изменениях температуры. Фланцы бывают из серого и ковкого чугуна, легированной, углеродистой и нержавеющей стали. Для трубопроводов из иных материалов выпускаются бронзовые, алюминиевые, латунные разновидности. Безнапорные системы из полиэтиленовых труб часто собирают на полипропиленовых фланцах.

Конструктивные особенности фланцев

Выбирая фланцы для трубопровода необходимо учитывать некоторые особенности:

1. Условный проход (ДУ) измеряемый в миллиметрах, показывает несовпадение внутреннего диаметра фланца и трубы. Это важно для плоских и вращающихся деталей. Поэтому в их обозначение добавляются индексы А и Б. Буква А указывает диаметр фланца, а Б ― трубы. Для воротникового типа этот параметр не критичен.
2. Рядность показывает расстояние в миллиметрах между осями отверстий под болты. Одинаковые по ДУ фланцы, сделанные по типоразмеру ряд 1 или ряд 2, будут отличаться между собой диаметром и количеством отверстий. Если у заказчика нет особых пожеланий, выполняется стандартный ряд 2.
3. Условное давление ― это его допустимая величина, при которой соединение работает без протечек и разрушений. Значение параметра зависит от типа фланцевого соединения труб, материала, диаметра, ширины с учетом исполнения состыкованных поверхностей. Необходимо учитывать, что значение давления может быть указано в атм., Па, бар, кгс/см².
4. По параметрам рабочей температуры определяется значение допустимого давления, так как оно уменьшается при нагреве. Эту зависимость нужно учитывать для трубопроводов с горячими средами. Степень влияния температуры на давление определяют по таблицам.

Нормативами предписывается обязательная установка на фланцы трубопровода, по которому перекачивают агрессивную жидкость, защитного кожуха. Он предотвратит расплескивание в случае утечки. Кожухи делают из текстиля, листовой стали, полимерных материалов диаметром от 15 до 120 см. Популярные фторопластовые модели выдерживают температуру -200 — +230⁰C.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, которую вставляют между фланцами. В зависимости от характеристик среды, температуры и давления ее делают из соответствующих материалов:

• резины, стойкой к продуктам нефтепереработки:
• паронита общего назначения;
• теплостойкой резины;
• асбестового картона;
• паронита, стойкого к маслу и бензину;
• кислото и щелочеустойчивой резины;
• графита;
• фторопласта;
• металла (алюминия, меди);
• металлографита.

Подготовка фланцев для установки

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку. Она должна стоять по центру не перекрывая крепежные отверстия. Повторное использование старых прокладок нежелательно, но если иного выхода нет, устанавливают несколько штук бывших в употреблении.

Сборка фланцевого соединения

Чтобы стыки на трубопроводе были надежными, все виды фланцевых соединений собирают в строго определенном порядке. Сначала с небольшим усилием затягивают произвольно выбранный болт, затем диаметрально противоположный. Следующая пара должна отстоять от первой на четверть окружности. Остальные болты затягивают в таком же порядке. Если на фланцах только 4 отверстия затяжка выполняется крестообразно.

Чтобы усилие распределялось равномерно, завершающую часть монтажа проводят инструментами, позволяющими его контролировать:

• гидравлическим натяжным устройством;
• пневматическим гайковертом;
• ручным динамометрическим ключом;
• гидравлическим динамометрическим ключом.

Ручную затяжку доверяют только опытным работникам. В течение первых суток работы из-за вибраций, усадки материала прокладки, изменения температуры прочность соединения снижается до 10%. Поэтому в этот период требуется проведение подтяжки гаек.

Монтаж всех видов фланцевого соединения несложен, однако его проведение разрешается только специально обученным слесарям. При прокладке или ремонте трубопроводов с агрессивными средами или работающих под высоким давлением, ход работы должен контролировать инженер. Сборка безнапорных систем (канализация, полив) может проводиться неквалифицированными работниками.

Типы фланцев и их назначение

Содержание

Деталь округлой, квадратной или прямоугольной формы с центральным сквозным отверстием применяется во всех сферах промышленности. Она соединяет трубы, которые участвуют в укладке технологических и магистральных трубопроводов, патрубки, емкости, машины, приборы и другие трубопроводные элементы. Позволяет многократно использовать арматуру.

Монтаж/демонтаж производится посредством шпилек (болтов), гаек. Герметичность фланцевого соединения достигается с помощью регулярной периодической затяжки крепежных единиц и установки (замены) специальных прокладок.

В зависимости от уплотнительных поверхностей различают следующие типы исполнения приварных фланцев по ГОСТ:

• с обычным и соединительным выступом;
• с пазом;
• с впадиной;
• с шипом;
• под прокладку линзовую и/или овального сечения.

Основные виды фланцев

Существуют следующие виды стальных трубодеталей:

• 01 – плоский;
• свободный:
  • 02 – на приварном кольце;
  • 03 – на отбортовке;
  • 04 – на хомуте под приварку;
• 11 – воротниковый;
• 21 – литой стальной (часть корпуса металлоконструкции).

Фланцы тип 01

Представляют собой приварные плоские детали. Они устанавливаются на трубопроводы условным проходом до 2400 мм, выдерживают нагрузки в системе не более 25 кгс/см2. Трубодеталь типа 1 надевается на трубу, закрепляется по ее окружности с помощью двух сварных швов. Используется в нефтяной, химической, нефтегазовой, пищевой, металлургической и прочих отраслях промышленности.

Фланец тип 02

Состоит из двух частей: диска, кольца со сквозными отверстиями в центре. Элемент типа 2 изготавливается из стали по чертежам, размерам отраслевого стандарта. Эксплуатируется при давлении до 2,5 МПа, монтируется на трубы номинальным диаметром до 600 мм.

Сначала насаживается пластина, затем – звено, которое приваривается к трубопрокату. Фланец остается подвижным, позволяя стыковать трубные участки без поворота. Такие детали используются:

• для соединения арматуры в труднодоступных местах;
• при частых проверках оборудования или его ремонте.

Фланец тип 11

Характеризуется наличием выступа в виде усеченного конуса («воротника» или «шеи»). Трубодеталь монтируется методом сварки встык, исключает течь рабочей среды. Создает герметичное соединение трубопроводных участков, подводит трубопроводы к резервуарам, сосудам и аппаратам, работающим под давлением до 250 кгс/см2.

Воротник минимизирует напряжение у основания детали, передавая усилия на трубу. Устройство используется для оборудования номинальным сечением до 4000 мм.

Фланец тип 21

Стальная литая деталь является частью самой арматуры. Она производится из стали, серого или ковкого чугуна согласно требованиям технической документации. Выдерживает постоянные нагрузки до 25 МПа.

Чугунные устройства обладают большим весом, чем стальные аналоги, меньше подвержены деформации, лучше сохраняют свою форму.

Фланцы других типов

В зависимости от регламентирующего стандарта (российского, американского, немецкого/европейского) устройства отличаются размерами, материалами, допусками, наличием/отсутствием резьбы, маркировкой, массой, механическими свойствами. Конструкция остается неизменной. Различия в классификации обозначений в нормативной документации устраняются посредством таблиц перевода.

Помимо представленной выше продукции существуют следующие типы фланцев по ГОСТ 12815, ASME, DIN: e (rf), f, e-f, д, б, 7. Буквами и цифрами обозначается исполнение детали: выступ, впадина, выступ-впадина, паз, соединительный выступ, под прокладку овального сечения, соответственно. От формы поверхности изделия зависит место расположения уплотнительного кольца.

Типы уплотнений фланцев

Герметичное соединение трубопроводов и его частей устраняет возможность образования течи транспортируемых продуктов. Обеспечивает безопасную работу оборудования и всей системы. С помощью прокладок осуществляется более плотное прижатие элементов, исключение щелей, зазоров, трения.

Существуют три вида уплотнителей:

• металлические – применяются при повышенных температурах и нагрузках, производятся из стали (подложки линзовые, овальных и восьмиугольных сечений);
• неметаллические – изготавливаются из паронита, картона, фторопласта;
• комбинированные – состоят из двух и более материалов, например, графитофторопластовые, спирально-навитые и пр. Представляют собой универсальные продукты с высокой способностью примыкания.

Выбор продукции зависит от типа уплотнительной поверхности фланца и условий эксплуатации (давления, температурных значений, степени агрессивности рабочих потоков). Чугунные трубодетали монтируются только с эластичными прокладками.

Допускается ли использовать разные типы фланцев

Металлический элемент в форме диска (реже – квадрат или прямоугольник) стыкует трубы, сальники и прочие пустотелые цилиндрические объекты. Он обеспечивает плотное прижатие предметов, не дает возможности рабочим жидкостям вытекать наружу. Фланцевое соединение подразумевает использование надлежащих уплотнений, которые вставляются между двух деталей, зажимаются ими, исключая просветы.

Каждое изделие имеет уникальную конструкцию: углубления, выемки, проушины, выступы, резьбовые отверстия и т.д., под которую подбирается уплотнительный материал. Ввиду этого фланцы устанавливаются попарно.

При стягивании конструкционно различающихся трубодеталей произойдет разгерметизация контакта. Она приведет к деформации системы и нарушению ее работы.

Разрешается применение нескольких видов продукции на одном трубопроводном участке. При этом запрещается соединять объекты, которые не подходят друг к другу по исполнению.

Основные характеристики и назначение фланцевых соединений

Использование фланцевых соединений в трубопроводах обусловлено простотой сборки и возможностью замены запорной арматуры или фасонных изделий. Такая конструкция обеспечивает прочную стыковку частей трубопровода.

Благодаря фланцевым соединениям облегчаются следующие мероприятия:

• профилактические работы по очистке труб
• ремонт частей трубопровода
• модернизация элементов

Визуально фланец представляет собой деталь с плоской поверхностью квадратной или круглой формы. Изделие имеет отверстия, предназначенные для установки крепежных элементов – болтов, шпилек, шайб, гаек.

В эксплуатации трубопроводов используются несколько видов фланцевых соединений:

• приварной тип
• свободновращающийся вид
• резьбовой тип
• глухой формы
• сквозного вида

Фланцевые соединения используются практически для всех трубопроводов с различными средами. В зависимости от характеристик передаваемой среды, подбирают материалы для изготовления фланцев или делают композитные изделия, которые повышают стойкость металлов к специальным веществам.

Составляющие части фланцевого соединения и стандартизация

Установка фланцевого соединения производится с использованием крепежей и сварки. Соединительный комплект имеет несколько составляющих:

• Фланец – металлическая деталь плоского профиля с симметрично размещенными отверстиями для проведения монтажа.
• Крепежные элементы.
• Прокладки – уплотнения соединения.

Фланцевый крепеж состоит из нескольких элементов – шпилек или болтов, шайб (граверов) и гаек. Крепеж изготавливают из различных материалов и применяются для конкретного типа фланца с учетом диаметра отверстия, выраженного в миллиметрах. Резьбовые соединения имеют нормативные параметры шага резьбы. Метрический тип выражен в миллиметрах, дюймовый определяется в дюймах. Требования к крепежу соединения устанавливаются нормативными документами и государственными стандартами.

При установке фланцев используются крепежные элементы:

• Болты – стержень с нарезанной резьбой на одной части детали и многогранной головкой на другой. Нормативным параметром служит длина болта, определяемая в миллиметрах и метрическая резьба.
• Шпилька – деталь стержневой формы с наличием резьбы с обоих концов. Одно резьбовое соединение устанавливается в основную конструкцию, вторая часть крепится гайкой. В ряде случаев монтаж осуществляется установкой гаек на оба конца шпильки.
• Гайки – многогранник с отверстием и резьбовой насечкой внутри. Применяется для стягивания посредством болта фланцев. Используются одновременно с установкой шайб.
• Шайба – плоская круглая деталь с отверстием, устанавливаемая под гайку. Не позволяет гайке портить покрытие фланца или запорной арматуры, обеспечивает стабильное положений крепежа, исключение перекосов в положении и максимальный прижим. Применяются шайбы прижимного, концевого, стопорного типа.
• Гравер – круглая рассеченная шайба квадратного профиля, изготовленная из закаленной стали. Гравер устанавливается между гайкой и плоской шайбой и предназначен для защиты от раскручивания гайки.

Детали комплекта фланцевого соединения имеют унифицированные параметры, соответствующие государственным и международным стандартам. В нашей стране используется стандартизация ГОСТ, в Европе действует DIN, для ряда стран (Япония, США и другие) применима американская система ANSI/ASME.

Четкая классификация фланцев позволяет использовать элементы соединения в различных странах без дополнительной подгонки параметров. Различия в классификации обозначений в стандартах легко устраняются при использовании таблиц перевода.

Наряду со стандартными изделиями возникает потребность во фланцах, имеющих нестандартные размеры диаметра, мест расположения крепежа. Детали, выполненные по специальным заказам, могут иметь выступы, дополнительные отверстия или пазы. Изделия производятся по индивидуальным заказам и чертежам, позволяющим решать узкие технологические задачи.

Материал изготовления деталей соединений

Основной элемент, фланец, преимущественно производится из стали (углеродистой, низколегированной, нержавеющей) и чугуна (ковкого и серого типа). Менее часто используют полипропилен, титан, алюминий, бронзу, латунь. Использование полипропилена нашло распространение только в последние годы. Установка преимущественно производится для полимерных труб.

Требования к материалу изделия (марке) определяются температурным режимом, давлением трубопровода и иными параметрами. Таблицы зависимости марки металла от давления и допустимых температур установлены нормативами в ГОСТах. В стандартном варианте в производстве фланцев используют материал, идентичный составу трубопровода или мест установки изделий.

Особые требования предъявляются не только к материалу для изготовления фланцев, но и к уплотнительным элементам соединения. Прокладки обеспечивают герметичность. Для их изготовления применяют техническую резину с различными характеристиками: стойкую к кислотам, щелочам, маслам, бензинам, повышенным температурам. Тип прокладки и материал определяется назначением трубопровода и характеристиками соединения. Менее часто применяются материалы: поранит, фторопласт или асбестовый картон.

Технология производства

При производстве фланцев используют несколько способов:

• Центробежное литье
• Штамповка или ковка
• Резка из листа стального проката с использованием лазерного инструмента.
• Горячая поковка из заготовок в виде прокатных колец.
• Полуручной способ с использованием станков ЧПУ или токарно-фрезерных полуавтоматов.

Наиболее производительным способом, часто используемым для выпуска серийной партии, является штамповка, осуществляемая в закрытых формах – штампах. Наименее затратным является способ резки деталей из листовой стали. Способ требует дополнительного ультразвукового контроля на отсутствие каверн.

В процессе изготовления деталей производятся регулярный контроль качества. От качества фланца зависит работоспособность магистралей, при выходе из строя которых или авариях пользователь будет нести существенные потери. Одним из основных тестов является проверка на механическую целостность и ровность поверхности.

В настоящее время закупается большое число импортного оборудования, адаптированного под международные стандарты. На предприятиях налажен выпуск фланцев «переходного типа», сочетающего параметры разных систем стандартизации.

Для защиты фланцевых соединений от воздействия агрессивных сред, фланцы покрывают специальными материалами, которые увеличивают срока эксплуатации. Поверхностный слой стали обрабатывается никелем, хромом, цинком и иными материалами, препятствующими преждевременному разрушению. Вид покрытия определяется заказчиком.

Конструктивные особенности фланцев

В России применяются 3 вида соединительных фланцев трубопроводов, различающихся конструктивно. Параметры установлены ГОСТами. Используемая типовая классификация стальных фланцев внесена в несколько стандартов:

• ГОСТ 12820-80 применяется для плоских приварных деталей. Элемент «одевается» на трубу с последующим крепежом сваркой. Соединение осуществляется двумя швами по месту стыка. Монтаж отличается трудоемкостью, но обеспечивает особо надежную стыковку.
• ГОСТ 12821-80 используется для стандартизации приварных деталей встык (другое название – воротниковый фланец). При монтаже соединения производится стыковка торца трубы и воротника основной детали. Для прочного положения деталей проводится сварка однократным швом.
• ГОСТ 12822-80 применяется для свободных частей на кольце. В комплектацию входит дополнительный элемент – кольцо, имеющее равный фланцу диаметр. Конструкция отличается удобством монтажа, эффективно используемого в труднодоступных местах. Тип соединения используется при необходимости в проведении частых ремонтов. Особенность монтажа состоит в приварке кольца при свободном размещении фланца, легко вращаемого на трубе.

Менее часто используют стандартизацию ГОСТов, принятую в отношении фланцев резьбовых типов, изолирующих видов для подводных трубопроводов и прочих. Данные формы соединений труб имеют специальное назначение и встречаются редко.

В составе требований ГОСТов определяются особенности и параметры для каждого типа фланцев:

• Условный проход.

Измеряется в миллиметрах и указывает на разницу в диаметрах соединительной детали и трубы. Параметры не совпадают и имеют значение для стальных плоских фланцев и элементов со сварным кольцом. Для воротниковых типов деталей соединений параметр значения не имеет. Для условного прохода применяется условное обозначение ДУ с использованием индексов А и Б, где под буквой А подразумевается диаметр детали, а под Б – трубы, выраженные в миллиметрах.

• Рядность отверстий.

Параметр устанавливает отличия в размерах межу соединительными отверстиями. В ряде случаев для отверстий применяются различные параметры диаметров, выраженные в миллиметрах. При изготовлении деталей используются стандартный вариант, применяемый по умолчанию по ряду 2.

• Условное давление.

Показатель выражает предельно допустимое давление, способное выдерживать соединение без возникновения протечек и разрушений. На параметр влияет тип детали, материал изготовления, диаметр, ширина стыковочной поверхности. Физические параметры и влияние их на максимальный показатель давления установлены ГОСТом. При использовании данных учитываются отличия в размерности обозначения давления.

• Рабочая температура.

Параметр необходим для определения предельного значения давления. Физическая взаимозависимость показателей давления и температуры транспортируемой жидкости должна учитываться при проходе по трубам высокотемпературных сред. Возникающая расчетным путем линейная интерполяция влияет на соединительные возможности фланцев, снижаемые при повышении рабочих температур. В ГОСТах установлены соотношения между температурами и давлением для каждого типа фланцев.

Технология монтажа фланцевых соединений

Одним из важных моментов технологического процесса монтажа фланцев является подгонка всех элементов соединения. До проведения монтажа осуществляются мероприятия, направленные на подготовку деталей к установке.

На предварительном этапе проводятся действия:

• Проверка поверхности фланцев на отсутствие вмятин, царапин, неровностей. Очищение и обезжиривание поверхности детали.
• Проверка на отсутствие коррозии болтов, шайб и гаек. Снятие заусенец со стали и предварительная подгонка по резьбе элементов.
• Смазка резьбы болтов.

Пробная установка прокладки. При повторной установке, бывшие в употреблении прокладки, не используются. Если возможность применить новые уплотнения отсутствует, применяются несколько штук старых.

Путем затяжки болтов с использованием определенной схемы периодичности достигаются прочность стыка и герметичность системы.

При установке болтов применяется следующая схема:

• Затяжка первых болтов соединения производится не в полную силу.
• После установки первого болта насаживается второй крепеж с противоположной стороны.
• В третью очередь устанавливается болт, отступающий на четверть от первого.
• Далее монтаж осуществляется в крестообразной последовательности.

В случае наличия 4 отверстий под болты монтаж производится крестообразно. В процессе монтажа достигается равномерное затягивание фиксирующих элементов. При избыточном напряжении может возникнуть разрушение резьбового соединения или обрыв шпилек, шайб и болтов. Необходимое усилие для затяжки установлено в спецификации.

В процессе монтажа и затяжки деталей применяются инструменты: ручной гаечный ключ, гидравлические ключи, пневмогайковерт. Ручная затяжка крепежей соединения требует наличия практических навыков. По истечении суток техником осуществляется повторная контрольная затяжка крепежа.

Назначение и классификация фланцев

Назначение фланцев

Итак, разберёмся, что такое фланец, для каких целей его используют? Какие типы фланцев бывают?

Фланец – это металлическая деталь различной геометрической формы, используемая в трубопроводных арматурах для герметичного и прочного присоединения элементов трубопроводов друг к другу и к специальному оборудованию. Равномерно по периметру фланец имеет отверстия для обеспечения прочного соединения деталей с помощью шпилек, болтов и других крепежных элементов. В настоящее время производят 9 вариантов фланцев разной формы и размеров площади стыка.

Фланцы любого типа и назначения в большинстве случаев изготавливают из стали широкого ряда марок. Выбор материала определяется рабочей средой, для использования в которой предполагается фланец.

В настоящее время наибольшее распространение в производстве фланцев получили марки стали:

• углеродсодержащая конструкционная сталь 20 (ст.20). Фланцы из данной марки стали в основном используют при монтаже трубопроводов с жидкой и газовой рабочей средой (пар, вода и др.) при температурах носителя и окружающей среды от минус 40 до плюс 475°С;
• низколегированная конструкционная сталь 09г2с (ст. 09Г2С), широко применяемая для сварных конструкций. Такие фланцы могут выдерживать рабочий диапазон температур от минус 70 до плюс 475°С и предназначены для трубопроводных магистралей нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности;
• криогенная конструкционная сталь 12Х18Н10Т для фланцев, применяемых в трубопроводных конструкциях для агрессивных сред в химической промышленности с рабочим диапазоном температур от минус 196 до плюс 350°С;
• коррозионно-стойкая сталь 10Х17Н13М2Т работоспособна в рабочих средах повышенной агрессивности, имеет продолжительные сроки эксплуатации. Обладает высокой устойчивостью к воздействию коррозии различной природы (электрохимической, химической, межкристаллической, коррозии под напряжением и др.) в интервале температур от минус 196 до плюс 600°С;
• жаропрочная легированная сталь марки 15Х5М применяется для изготовления соединяющих элементов трубопроводов с повышенной устойчивостью к окислительным процессам в температурных условиях до
  600-650°С.

Нормативная отраслевая документация

Способы производства фланцев, используемые материалы, технические характеристики, рекомендуемые области их назначения в Российской Федерации регламентированы государственными и межгосударственными отраслевыми стандартами.

Таблица 1 – Типы фланцев и соответствующие им ГОСТы

На современном этапе существует 2 подхода к классификации фланцев: по типу соединения и способу изготовления.

Типы фланцев по способу соединения

• Воротниковый

Данный тип фланцев предназначен для эксплуатации в температурном диапазоне от минус 253 до плюс 600°С в конструкциях с чрезвычайно высоким давлением. Он имеет конусообразное исполнение, что позволяет обеспечить работоспособность арматуры в указанных условиях. Сглаженный переход воротникового фланца в корпус трубопровода достигается за счёт внедрения конуса фланца, его наибольший диаметр должен соответствовать диаметру корпуса трубопровода. Конструкция фланца эффективно снижает появление возможных препятствий при прохождении рабочей среды, турбулентности потока и способствует распределению возникающих напряжений в трубопроводе.

• Свободный (накидной)

Фланцы данного типа разработаны в таком исполнении, что они свободно вращаются и перемещаются вдоль каркаса трубопровода, что упрощает устройство выемок для крепежных элементов. Их не требуется приваривать или жестко фиксировать. Соединение трубопроводов осуществляется двумя сварными швами по углам на внешней и внутренней поверхностях. Данные фланцы не имеют выпуклой поверхности. Радиус поверхности стыка обычно стандартный и совпадает с радиусом трубы и остальных используемых фланцев. Часто используются в комплекте с фланцами других типов.

Предназначены для невысоких рабочих давлений и температурного диапазона от минус 30º до плюс +300°С. Имеют небольшие сроки службы и не применяется в трубопроводах с жидкой рабочей средой. Тем не менее, сделанный из качественной углеродистой стали, фланец свободного типа эффективен как бюджетный вариант исполнения для применения в коррозийно-устойчивых трубопроводах.

• Раструбный

Исторически фланцы раструбного типа были предназначены для труб малого диаметра с высоким рабочим давлением. Сроки их службы по сравнению с фланцами свободного типа значительно выше. В настоящее время используются для соединений арматуры, работающей в температурном диапазоне от минус 20 до плюс 70°С. Соединение с каркасом трубы достигается сваркой с одного угла на внешней поверхности фланца. Недостатком фланца данного типа является высокая вероятность разрыва, особенно в коррозионно-неустойчивых трубопроводах, поэтому их использование ограничено.

• Приварной плоский

Фланцы данного типа применимы в диапазоне рабочих температур от минус 70º до плюс 450ºС и максимальных давлений до 2,5 МПа. Являются наиболее распространенными, просты в изготовлении и имеют относительно низкую стоимость. Обычно, имеют конструкцию различной геометрической формы с отверстием под заданный диаметр арматуры и отверстиями под крепежные элементы.

При стягивании фланцев данного типа болтами или шпильками получается косвенное бесконтактное соединение только за счёт уплотнительной прокладки. Могут применяться, в том числе, и в качестве опорных элементов для трубных конструкций различных технических объектов. Приварные плоские фланцы обеспечивают прочное присоединение опор к основанию и хорошо подвергаются демонтажу путем открепления болтов или шпилек.

• Резьбовой

Резьбовые фланцы предназначены для объектов, эксплуатируемых в специфических условиях. Главное преимущество состоит в возможности их фиксирования на трубе без применения сварочных работ, только за счёт резьбового соединения, в редких случаях их совмещением. Резьбовые фланцы часто используются в трубах небольшого диаметра и не применимы для конструкций, выполненных из труб малой толщины, так как нет возможности нанести на них резьбу.

• Глухой

Глухой фланец (заглушка) представляет собой плоскую деталь без центрального отверстия под трубопровод, но с отверстиями по диаметру под крепежные элементы. Цель его применения – временное или постоянное перекрытие («заглушка») рабочего потока на торцевых концах каркаса трубы.

Широкое распространение заглушки получили в газопроводах, холодных водопроводных магистралях, системах ливнестоков и др. Температурный диапазон применения достаточно широк: от минус 70 до плюс 600°С.

Классификация по способу изготовления

Данная классификация основывается на промышленных способах изготовления металлических фланцев.

Ковка. Способ ковки металлических деталей основывается на пластичных свойствах металла. Заключается в многократной обработке металлической заготовки под давлением, за счёт чего достигаются требуемые конструкторской документацией технические параметры изделия.

Центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ). Сырье (металлы, сплавы металлов) для таких деталей подвергается электрошлаковой переплавке. После чего отправляется в форму для создания заготовки. Такой метод позволяет создавать заготовки с минимальными припусками, которые удаляются при помощи резки. Данная технология позволяет изготавливать фланцы больших диаметров.

Горячая штамповка. Штамповка – достаточно производительный технологический способ и представляет многостадийный процесс, осуществляемый в 4 этапа: осадка, формообразование, прошивка, обрезка. Данным методом получают заготовки заданной формы и размеров. Штампованные заготовки, как и литьевые, подвергаются механической доработке до заданных размеров чаще всего методом резки.

Изготовление из раскатных колец. Данный метод основывается на изготовлении заготовок путем раскатки из металлических колец, после чего деталь подвергается механической обработке. Подходит для изготовления фланцев больших размеров.

Резка. Способ, используемый для обработки металлических заготовок, при котором с детали снимаются шероховатости и припуски. Осуществляется на металлорежущих станках. В настоящее время существуют разновидности резки: электроискровая, лазерная, ультразвуковая, химическая и др. В результате получают изделия с требуемыми техническими характеристиками.

Как мы убедились, типов, вариантов исполнений и способов изготовления фланцев достаточно много. При выборе фланца, как составляющей трубопроводной арматуры, должное внимание следует обратить на материал, производителя, соотношение цена-качество изделия. Правильно выбранный фланец поможет обеспечить надежность и работоспособность всей трубопроводной технической конструкции.

Что такое фланец: технические характеристики и применение

Использовать сварные швы на элементах трубопровода не всегда удобно. В некоторых местах требуется установка дополнительных изделий – задвижек, насосов. Тогда на помощь приходит фланец – специальная деталь, предназначенная для соединения труб там, где сварка не подходит. Они классифицируются по размерам, материалам изготовления, типу поверхности и другим критериям.

Фланец – определение понятия

Согласно справочнику терминологии, фланец – это плоская деталь с отверстиями, выступающая соединительной частью труб. В отверстия детали крепятся шпильки, болты и другие крепежи, помогающие зафиксировать ее на трубопроводе. Размеры фланцев соответствуют диаметру определенной трубы, поэтому зачастую производитель заранее оснащает трубу таким элементом.

Разновидность фланцаф

Главное требование к соединению труб – герметичность: этот критерий как раз обеспечивает фланец. Он надежно стягивает детали, наделяет соединение надежностью, прочностью, возможностью использования в широком температурном диапазоне. Если осуществлять своевременное техническое обслуживание, фланцевое соединение прослужит долгие годы. Данный вид детали изготавливается согласно ГОСТ, поэтому к нему предъявляют особые требования.

Конструктивные особенности фланцев

На сегодня фланцевое соединение труб является одним из самых популярных и простых соединений, позволяющих быстро и надежно состыковать детали. Это обусловлено конструктивными особенностями:

• круглая (редко квадратная) форма;
• наличие маленьких отверстий по всему периметру;
• плоская конструкция;
• наличие центрального основного отверстия.

Пример чертежа

Деталь пользуется спросом при сборке трубопровода из-за простоты и скорости работы. Пользователю необходимо вставить фланец на трубу нужного диаметра, после чего прикрутить к такому же приспособлению на другой трубе, если осуществляется состыковка двух деталей. Зачастую производители труб уже оборудуют изделие фланцем на конце, что упрощает работу. Ремонт фланцев требуется тогда, когда на поверхности присутствуют дефекты или нарушена герметизация стыка.

Где применяют фланцы?

[adinserter block=»9″][adinserter block=»20″]

Данный тип применяется для сборки трубопровода, монтаж любого фланца происходит только при наличии трубы соответствующего диаметра. Можно выделить несколько областей применения детали:

• сборка гражданских центральных трубопроводов;
• сборка газопроводов;
• монтаж бытовых систем водоснабжения;
• установка теплотрасс;
• сборка промышленных систем и коммуникаций.

Фланцевое соединение

Данные детали могут быть элементами трубы, вала, фитинга или корпусной детали. Это универсальное изделие, которое при соединении с другой деталью способно обеспечить герметичность. Элемент выдерживает высокую температуру и давление, поэтому данный вид крепления можно использовать в газопроводах и водопроводах. Параметры, по которым подбирают – размеры, форма уплотнительной поверхности, а также способ крепления.

Основные типы фланцев

Первая классификация, по которой можно разделить все виды – конструктивная. Согласно ей, существуют такие основные типы:

1. Плоский приварной – выглядит, как металлическое кольцо с отверстиями по диаметру. Крепится к трубе за счет двух сварных швов по окружности.
2. Воротниковый – кроме отверстий по диаметру также оснащен юбкой под приварку. Простой в монтаже, так как фиксируется одним сварным швом.
3. Свободный на приварном кольце – состоит из двух элементов: фланца и кольца с одинаковым диаметром и давлением. Кольцо фиксируется на трубе при помощи сварки, а фланец остается свободным, что обеспечивает удобство монтажа.

Разновидности изделий из стали

Указанные типы фланцев применяются для стыковки трубопроводной арматуры и оборудования. Конкретнее определить область, где применяется деталь, поможет материал ее изготовления.

Из чего производят деталь?

[adinserter block=»10″][adinserter block=»21″]

В промышленности используются стальные фланцы, однако сталь, из которой изготавливают деталь, также бывает разной. Маркировка стальных фланцев будет определять, в каких условиях лучше использовать данную деталь:

1. Сталь 20 – самое применяемое сырье. Это углеродистая сталь, детали из нее применяются для сборки арматуры на магистралях, где внешняя температура не ниже –40 градусов, а внутренние показатели не выше +475 градусов.
2. Сталь 09г2с – сталь из сплавов никеля, хрома и молибдена, предназначенная для осуществления сварки. Изделия из данного материала могут эксплуатироваться при внешней температуре от –70 градусов.
3. 12Х18Н10Т – криогенная сталь. Детали из данного материала могут использоваться в агрессивной среде, например со щелочами и кислотами. Допустимая температура от – 196 градусов до +350 градусов.
4. 10Х17Н13М2Т – коррозийно-стойкая обыкновенная сталь. Крепления из нее эксплуатируются в особо экстремальных условиях, ведь она сохраняет стойкость к коррозии под напряжением. Рабочие температуры от -196 до +600 градусов.
5. 15Х5М – низколегированная жаропрочная сталь. Такие изделия имеют высокое сопротивление к окислению при показателях +600-650 градусов.

Данные марки являются самыми используемыми, однако кроме них производители применяют другое сырье. Существуют полипропиленовые модели – они предназначены для стыковки полипропиленовых труб с металлической запорной арматурой. Рабочая температура у такого материала значительно ниже — +80 градусов. К ним в комплекте могут продавать бурт под фланец – специальную деталь для создания фланцевого соединения из полипропилена.

Полипропиленовый фланец

Кроме стали и пропилена используют чугун двух видов – ковкий и серый. Детали из ковкого чугуна используются при рабочих температурах от -30 до +400 градусов, а из серого чугуна – при температуре от -15 до +300 градусов.

Классы давления фланцев

Детали, изготавливаемые согласно стандартам Asme (Asni) всегда характеризуются рядом параметров. Одним из таких параметров является номинальное давление. При этом диаметр изделия должен соответствовать его давлению согласно установленным образцам. Условный диаметр обозначается комбинацией букв «ДУ» или «DN», после чего стоит цифра, характеризующая сам диаметр. Условное давление измеряется в «РУ» или «PN».

Чертеж фланца с различными обозначениями

Классы давления американской системы соответствуют переводу в МПа:

• 150 psi — 1,03 МПа;
• 300 psi — 2,07 МПа;
• 400 psi — 2,76 МПа;
• 600 psi — 4,14 МПа;
• 900 psi — 6,21 МПа;
• 1500 psi — 10,34 МПа;
• 2000 psi — 13,79 МПа;
• 3000 psi — 20,68 МПа.

В переводе с МПа каждый класс будет указывать на давление фланца в кгс/см². От класса давления зависит, где будет использоваться выбранная деталь.

Типы поверхностей

Данный вид соединительного крепежа можно также поделить согласно типу поверхности уплотнения. Они бывают:

• A – плоскость;
• B – соединительный выступ;
• F – впадина;
• E – выступ;
• D, M – паз;
• С, L – шип;
• K – для линзовой прокладки;
• J – для прокладки овального сечения.

Типы исполнения поверхностей

Данные виды ГОСТ были приняты недавно, при этом отмечается, что тип поверхности С, L, а также E выпускаются только по требованию заказчика и не являются штампованными.

Высота выступа

Если взглянуть на чертеж стального фланца, то он имеет несколько параметров, в том числе и высоту выступа. Она обозначается буквами H и B, измерить ее можно во всех типах изделий, кроме того, который имеет нахлесточное соединение. Следует запомнить следующее:

• модели с классом давления 150 и 300 будут иметь высоту выступа 1,6 мм;
• модели с классом давления 400, 600,900,1500 и 2000 имеют высоту выступа 6,4 мм.

С выступом и впадиной

В первом случае поставщиками и производителями деталей учитывается поверхность выступа, во втором случае поверхность выступа не входит в указанный параметр. В брошюрах к деталям эти показатели могут указываться в дюймах, где 1,6 мм это 1/16 дюйма, а 6,4 мм – ¼ дюйма.

Геометрия и удельный вес изделий

Важным параметром, определяющим геометрию, является условный проход изделий. Как уже отмечалось, он обозначается буквами «ДУ» и имеет показатели от 10 до 200. Это касается выбора необходимой детали: когда пользователь знает Ду, все остальные габариты приписываются фланцу автоматически. Например, у модели Ду 50 высота отступа будет равна 57-59; Ду 80 этот показатель составляет 89-91, а Ду 100 – 108-110, где первая цифра говорит о внутреннем диаметре трубы или патрубка, а вторая – о внешнем диаметре.

Чертеж плоского фланца

Еще один важный показатель – вес фланцев. Он зависит не только от объемов, размеров и высоты, но и от его геометрии, материала изготовления. Стоит привести пример: фланец по ГОСТ 12820-80 с Ду 100 плоского типа имеет вес 2,85 кг, тогда как фланец такого же диаметра, но воротникового типа по ГОСТ 12821-80 имеет вес 4,4 кг. Из этого следует, что воротниковые фланцы имеют большую массу, чем плоские детали.

Как производится фланцевое соединение?

Когда необходимо соединить две детали трубопровода используется приварка стального фланца к трубе. Такая фиксация называется фланцевым соединением и в будущем дает возможность разобрать трубопровод, чтобы выполнить ремонт. Чтобы понять, как происходит сборка, необходимо подробно рассмотреть процесс:

1. Для состыковки двух элементов применяются плоские детали, имеющие в центре отверстие, куда вставляется торец трубы.
2. По периметру кольца размещены отверстия – в них вставляются крепежные элементы: болты или шпильки с гайками.
3. Место соединение будет разъемным, чтобы оно было герметичным используют уплотнительные прокладки. Фланцевое соединение призвано стыковать две трубы или присоединять трубу к емкости, оснащенной вводящим патрубком с фланцем.

Наглядный пример фланцевого соединения

Фланец можно сделать своими руками – такая деталь отлично подойдет на точило для станка по заточке предметов.

Инструменты для производства соединения

Чтобы самостоятельно осуществить соединение двух деталей трубы, необходимо подготовить инструменты. В основном это оборудование, предназначенное для закручивания болтовых соединений по окружности фланцев:

• ручной ключ;
• накидной ключ;
• пневматический гаечный ударный ключ;
• гидравлический динамометрический ключ;
• болтовой натяжитель гидравлического типа.

Состыковка на трубах

Кроме этого потребуется специальная смазка, которая наносится на обе поверхности, чтобы избежать трения деталей и обеспечить легкость крутящего момента. Последовательность работы проста: сначала закручивают первый болт, потом переходят к закрутке того, который находится по диагонали на 180 градусов от первого. Далее переходят к болту, расположенному под углом 90 градусов от второго, а от него – к противоположному.

Советы от мастеров

Существует ряд полезных рекомендаций от профессиональных мастеров, которые помогут с первого раза справиться с фланцевым соединением:

1. Если детали имеют по 4 отверстия, то затягивать болты необходимо накрест.
2. Поверхностную часть конструкции необходимо обязательно обезжирить и проверить на предмет коррозии и ржавчины.
3. Рекомендуется использовать только новые уплотнительные прокладки, при этом устанавливать их нужно строго по центру.
4. Сила затяжки болтов должна быть равномерной – только так можно обеспечить надежное и герметичное фланцевое соединение.

Соединенные трубы с фланцами

Чтобы в будущем снять фланец используются специальные станки, которые помогают расточить его и разжать болты. Извлечь детали вручную затруднительно, поэтому применяются пневматические инструменты.

Соединение труб с помощью фланцев является удобным и надежным видом состыковки двух деталей. Оно помогает в будущем осуществить ремонт трубопровода путем изъятия соединительных элементов, тогда как сварка не позволит осуществить данную процедуру. Подбирается он в точном соответствии с условиями работы, температурой и диаметром трубы.