Фланцевый способ соединения трубопроводов

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.

Источник

Фланцевое соединение стальных труб: их плюсы и область применения

Фланец — это плоская деталь для соединения труб с отверстиями для крепежных элементов (болты, шпильки и др.) круглой или квадратной формы. Такие детали применяют для создания высокопрочного и герметичного стыка узла на продолжительном участке трубопровода.

Фланцевое соединение стальных труб является очень распространенным методом. На нем равномерно расположены отверстия для шпилек и болтов.

В бытовых системах фланцевое соединение используют не очень часто. Такой вид технологии рассчитан на промышленное применение. Если возникает необходимость поставить стальной фланцевый узел, то особое внимание нужно уделить на все отметки по нужным нормативам.

Фланцевые стыки стали самыми популярными видами разъемных стальных соединительных в химической, промышленной области и ЖКХ. Этому способствовали: герметичность, простота конструкции, легкость производства и монтажных работ.

Что такое фланец и принцип его действия

Понятие фланец включает в себе не только деталь сантехнической арматуры, но и метод скрепления труб, который на практике применяют во всех промышленных отраслях. Фланцевые соединения стальных труб отличаются герметичностью и прочностью.

При этом соединение является разборным. А это означает, что после снятия можно проводить все нужные ремонтные работы и повторно применять участок магистрали. Фланцевые соединения для стальных труб подбирают, исходя из предназначения сети, при этом берут в работу различные типы фланцев, которые произведены из разных материалов.

При большом разнообразии стальных вариантов, выделяют такие основные виды конструкций:

• Проходные варианты. Они успешно применяются для увеличения протяженности трубопровода.
• Фланцы-заглушки. Это тупиковый вариант данных деталей.

Получается, что фланцы – это детали для соединения, которые ставятся в сети большого срока использования, и в магистралях с большим давлением внутри, но более приоритетными называют монолитные соединения посредством сварки.

Передвижение среды по трубопроводу перед началом монтажных работ приостанавливают, а включают только после полного прекращения действий. Особое внимание при этом уделяют давлению, его нагрузку на эту деталь рекомендуют наращивать постепенно.

Области применения деталей для соединения

Говоря о таком элементе, необходимо внести ясность, что он не является деталью для крепления. Главная задача этого приспособления заключается в создании опорной конструкции для крепительных болтов и одновременно в обеспечение герметичности соединения.

Как запорную или стыковочную деталь, их ставят в коммуникационных сетях ЖКХ, в промышленности по добыче нефти. Также они обширно монтируются в топливной и газовой сферах. В этих отраслях очень прочные и долго служащие фланцевые крепления используют при монтаже в сеть приборов измерения.

Разные технологические особенности изготовления и виды материалов для этих элементов, дают возможность эффективно эксплуатировать сети, которые проводят агрессивные вещества под высокими показателями давлением.

При прокладке системы их стальных труб, чаще всего, используют диски из аналогичного материала. Это создает одинаковый уровень нагрузочного давления и служит подстраховкой от повреждений составных деталей после воздействий температурных скачков.

Такие повреждения характерны для швов на материалах, которые характеризуются неодинаковой проводимостью тепла. На стальные трубы ставят чугунные, алюминиевые, латунные и бронзовые фланцы. Но, бесспорным лидером среди вариантов для такой работы являются изделия их углеродистой стали. Причин для этого несколько, это:

1. Не большая стоимость.
2. Практичность.
3. Простота в обработке.

Фланцевые соединения можно встретить в любой сфере. Большое разнообразие материалов для производства данных устройств дает возможность эффективно использовать любую магистраль.

Некоторые виды систем предусматривают наличие специального углубления под прокладки. Особенно тщательного контроля требуют фланцевые крепления в сети, транспортирующей газ. Здесь понадобятся фланцы, прошедшие детальную проверку на качество.

Особенности и характеристики

Главной характеристикой фланцевых креплений являются их конструктивные особенности. В России и в странах СНГ наиболее популярные следующие нормы:

• Гост 12820-80. Он определяет конструктивные отличия плоского типа привариваемых фланцев.
• Гост 12821-80. В нем определяется конструкционная характеристика приварных встык фланцев.
• Гост 12822-80. Таким документом определяются конструкционные характеристики стальных свободных на привариваемом диске фланцев.

Приспособления, которые относятся к этим трем основным группам, предназначены для стыка непосредственно для сети и оборудования. Условия установки любого из представленных механизмов разные.

Плоские приварные детали из стали. Во время монтажных мероприятий, такой элемент «насаживают» на трубу, а после этого его наваривают парой швов сварки вокруг нее.

Приварной встык механизм из стали. Монтаж этой стальной детали, если сравнить с первым вариантом, ставит в необходимость наличие только одного сварного шва — соединения.

При таких действиях скрепляется встык торцевая часть трубы и «воротничок» механизма для соединения. Такое в значительной степени упрощает процесс крепежа детали и уменьшает затраченное на монтаж время.

Свободная стальная конструкция на привариваемом кольце. Она включает в себя главную часть и кольцо, а они в свою очередь должны иметь одинаковый показатель условного объема и давления.

Если провести параллель с ранее указанными вариантами, то в этом механизме удобство установки находится на более высоком уровне, потому, что на трубы наваривается сам диск, а фланец оставляют в свободном расположении.

Благодаря этому, соединение болтовых отверстий на свободно расположенных деталях и на аналогичном механизме на арматуре выполняется без затруднений, даже в месте трудного доступа. Поворачивать трубу при данном соединении также не нужно.

К положительным моментам их использования относится то, что при подборе для трубы из нержавейки, можно поставить кольцо из нержавейки, а фланцевую конструкцию из углеродистой стали.

В мире применяют и другие классификации, например:

• DIN – это немецкие нормы стандарта, они действуют в европейских странах;
• ANSI/ASME – это американские нормы стандарта, они действуют в Японии, США и Австралии.

Переводятся эти стандарты в специальных таблицах, где есть четкое указание, какой стандарт определяет характеристики того или иного изделия.

Исполнения уплотнительной поверхности фланцев

Как уже писалось, данные изделия для стальных труб изготавливают в соответствие с ГОСТ стандартам. И такие арматурные крепления изготовляют с уплотнительными поверхностями в следующем исполнении:

1. Плоскость, обозначается – А.
2. Впадина. Обозначается — F.
3. Паз. Его обозначение это D и M.
4. Для линзовых прокладок. Обозначения этого варианта – К.
5. Выступ для соединения. С обозначением В.
6. Выступ. Его обозначают – Е.
7. Шип. Этот вид обозначают С и
8. Для прокладки с овальным сечением. Обозначение этого вида – J.

Фланцы арматуры необходимо производить с уплотнительными поверхностями типа А, В, D, F, J, K, M. Остальные варианты уплотнительных поверхностей фланцев арматуры допускают только по требованию клиентов.

Фланцы с уплотнительными поверхностями А, B, C, D, E, , F применяют с стыках, которые уплотнят такими прокладками:

1. зубчатыми;
2. металлическими;
3. графитовыми;
4. металлографита.

Фланцы изготавливают в соответствии к требованиям, которые обеспечивают выдержку геометрических габаритов и механических характеристик.

Например, плоские фланцы можно производить сварным путем, если при работе выдержанны условия проварки шва, это должно быть выполнено по всей протяженности сечения на устройстве. Уровень качества таких швов рекомендуют проверять ультразвуковым способом.

Как правило, способ изготовления определяет производитель, в том случае, когда заказчик дополнительно не обговорил это при заявке.

Круглые и квадратные виды

По видам конструкции данные характеризуют:

• Величина условного прохождения, ее измеряют в миллиметрах и обозначают ДУ.
• Величина условного давления. Она меряется в кгс/см2.
• Материал, используемый, как сырье.
• Непосредственно исполнение. В этой ситуации используют цифры от одного до девяти, они указывают на нужный тип поверхности, устанавливаемой под прокладку.

Технологические характеристики стальных фланцевых соединений на трубах имеют прямую связь к технологическим процессам и заготовкам, которые берут для работы.

Фланцы по типу производства бывают круглые и квадратные. На сегодняшний момент количество арматуры для магистралей из труб, где нужны изделия квадратной формы, не так много. Но, не смотря на это, такие механизмы не потеряли свою актуальность.

По этим причинам, для показателей давления, которое не превышает величину в 40 кгс/см2 в соотношении к ГОСТ 12815-80 предусматривают не только механизмы круглой формы, но и виды в форме квадрата.

Давление, которое они в состоянии выдержать

Это очень значимый показатель переносимый этим механизмом. Величины по этим параметрам зависимы от геометрических типоразмеров изделия. Также на это влияет вариант поверхностей уплотнения.

Стальные изделия плоские привариваемые (ГОСТ 12820-80) и детали из стали свободные на привариваемом диске (ГОСТ 12822-80) переносят нагрузку до 25 кгс/см2. А варианты привариваемые встык (ГОСТ 12821-80) переносят влияние даже до 200 кгс/см2.

Величину в таких ситуациях показывают в разнообразных представлениях, это:

Но, выпуская товары этой линейки основной измеряющий параметр это кгс/см2.

Особенности монтажа

Ключевым моментом установки фланцевого крепления стала затяжка его стыков. Для достижения максимальной герметичности стальной конструкции, нужно брать в работу только те изделия, которые отличаются высокой точностью соединения.

Дальнейший ход работы следующий:

• Поверхностную часть конструкции чистят и обезжиривают.
• Далее изделия проверяют на предмет присутствия коррозийных образований, вмятин и микротрещин. Тщательно осмотреть нужно также болты и гайки. На резьбовой части удаляют заусеницы. Резьбовую часть болтов и гаек рекомендуют смазать.
• Затем подготавливается прокладка. Ее следует установить точно по центру, и правильность этой установки необходимо проверить. Старые прокладки для работы брать не рекомендуют.
• Очень важно все болты затягивать в правильной последовательности. Вначале затягивается первый болт, и делается это слегка. Затем также затягивают болт, расположенный с противоположной стороны. Третий болт затягивается немного слабее, чем первый. Четвертый болт на противоположной стороне от третьего. И такая последовательность сохраняется до того времени пор, пока не закрепятся все болты. Если это работа с деталями, которые состоят из 4-х болтов, в данном случае применяют вариант — крест – накрест.

Момент подтяжки требует особого внимания, иначе герметичного соединения не создать. Уровень стягивания должен быть одинаково распределен по всему элементу. В период затяжки на болт влияет сила растягивания. И любое чрезмерное усилие способно оборвать резьбу или болт.

Для того, чтобы отрегулировать силу стяжки фланцевого соединения, применяются разнообразные техники:

• гидравлические механизмы для натяжки ;
• гидравлические динамометрические ключи;
• пневмогайковерты;
• динамометрические ключи ручного действия.

Иногда используют стягивание фланцевого механизма от руки, но это под силу только только определенной категории людей. После крепления фланца (на протяжении первых суток) элемент может терять силу затяжки приблизительно на десять процентов. Через 48 часов после установки фланцевого механизма рекомендуют выполнить дополнительную протяжку.

Фланцевое соединение стальных труб является очень важным моментом. Подбирают фланцевые изделия в соответствии ко всем перечисленным выше характеристикам. В технической документации можно найти данные о том, какие из изделий лучше поставить в каждом конкретном случае.

Источник