Установка фланца на трубу

Фланцевое соединение – наиболее распространенный способ стыковки стальных промышленных трубопроводов между собой. Таким образом могут соединяться трубы систем водоснабжения, магистрального отопления, газоснабжения и нефтегазовые трубопроводы.

В данной статье представлены фланцевые соединения. Мы рассмотрим их разновидности и геометрические размеры, а также изучим требования ГОСТ к конструктивному исполнению соединительных элементов.

Назначение и особенности фланцевого соединения

Фланец представляет собой плоскую стальную пластину, имеющую форму кольца (реже – квадрата либо прямоугольника). В средней части пластины расположено отверстие под вставку торцевой части трубы, а по ее контуру – несколько равноудаленных отверстий под установку болтов либо шпилек, которые впоследствии фиксируются гайками.

Фланцевые соединения являются быстроразъемной альтернативой сварной и муфтовой стыковки. При монтаже торец трубы приваривается к пропускному отверстию фланца, после чего пластины стягиваются между собой. Герметичность соединения достигается за счет использования уплотнительных прокладок из резины либо фторопласта. Также могут использоваться обтюраторы – стальные заглушки, устанавливаемые между двух фланцев. Обтюраторы позволяют перекрыть конкретный участок трубопровода при необходимости его ремонта.

Также фланцевые соединения используются для соединения трубопроводов с устройствами и технологическими емкостями, чаще всего – теплообменниками. В таком случае на концы труб наваривается фланец, к которому подводится заборный патрубок оборудования.

В зависимости от функционального назначения выделяют следующие типы фланцевых соединений:

Расчет фланцевых соединений любого типа ведется согласно инструкции “Рекомендации по расчет, проектированию и монтажу фланцев стальных строительных конструкций”, выпущенной ВНИПИ “Промстальконструкция” в 1989 году.

Разновидности фланцев

Каждый из вышеуказанных нормативных документов содержит классификацию фланцев, по которой соединительные элементы разделяются на разные виды. Рассмотрим классификацию изделий для стыковки стальных труб по ГОСТ №12815:

1. Из серого чугуна, литые (ГОСТ №12817-90) – применяются для установки литой трубопроводной арматуры, соединения труб промышленного оборудования и технических емкостей из чугуна. Предназначенные для давления 0.1-16 МПа, рабочая температура от -16 до +300 градусов.
2. Из ковкого чугуна, литые (ГОСТ №12818-80) – используются для стыковки труб, монтажа арматуры и подключения приборов и емкостей из ковкого чугуна. Выдерживают давление 1.6-4 МПа, рабочая температура от -30 до 400 0 .
3. Из стали, литые (ГОСТ №12819-80) – соединительные элементы трубопроводов и арматуры из любых материалов. Эксплуатируются при давлении 1.6-20 МПа, температурный режим от -250 до +600 градусов.
4. Из стали, приварные плоского типа (ГОСТ №12820-80) – норматив распространяется на фланцы плоского типа, выдерживающие давление 0.1-2.5 МПа и температуру от -70 до +300 0 . Вставка фланцевая (обтюратор) также производятся по данному стандарту.
5. Из стали, для стыковой сварки (ГОСТ №12821-80) – выдерживают давление 0.1-20 МПа, температурный режим от -250 до +600 0 .
6. Из стали, оборудованные приварным кольцом – давление от 0.1-3 МПа, рабочая температура от -30 до +300 0 .

Соединительные элементы сварного типа при монтаже надеваются на торец трубы и фиксируются двумя сварными швами. Конструкции для стыковой сварки закрепляются одним швом, расположенным между срезом трубы и воротником фланца.

Стальной фланец с приварным кольцом

Изделия с приварным кольцом состоят из двух частей – пластины и кольца, имеющих идентичный диаметр. При этом к трубе приваривается только кольцо, тогда как фланец остается свободным и может прокручиваться вокруг своей оси. Такая конструкция используется в труднодоступных местах либо на участках, где необходим регулярных ремонт или обслуживание трубопровода.

Фланцы для стыковки труб с сосудами и оборудованием, соответствующие требованиям ГОСТ №28659, классифицируются на следующие разновидности:

1. Стальные плоские (ГОСТ №28759-2) – применяются для сосудов и оборудования диаметром 400-4000 мм. Предназначены для давление 0.3-1.7 МПа и температуры -70 +300 градусов. Широко используются в нефтегазовой и химической промышленности.
2. Стальные для сварки встык (ГОСТ №28759-3) – диаметр от 40 до 4000 мм, давление 0.7-6.5 МПа, температура от -70 до +540 0 .
3. Стальные восьмиугольного сечения – диаметр 400-1600 мм, давление 6.4-16 МПа, температура от -70 до +550 градусов.

Также существует такое понятие как изолирующее фланцевое соединение ИФС, для обустройства которого могут применяться любые типы фланцевых конструкций. Изолирующее фланцевое соединение применяется с целью защиты трубопроводов от электрохимической коррозии, которая является главной причиной ускоренного износа подземных систем.

Изолирующее фланцевое соединение в разрезе

Изолирующее фланцевое соединение состоит из 2-ух стягивающихся шпильками фланцев, между которыми расположена прокладка из диэлектрического (не проводящего ток) материала. Чаще всего применяется термостабилизированный графит либо поронит.

Такая конструкция предотвращает распространение тока по трубопроводу, ограничивая его на конкретном участке магистрали. Изолирующее фланцевое соединение способно значительно увеличить срок службы подземных трубопроводов, оно используется в течении 15-20 лет, после чего диэлектрическая прокладка подлежит замене.

При необходимости замены прокладки используются специальные разгонщики, представляющие собой клиновидные домкраты, посредством которых разводятся соседние фланцы. Существуют механические (ручные) разгонщики и гидравлические разгонщики, которые способны развивать усилие до 15 тонн.

Технология монтажа фланцевого соединения (видео)

Варианты исполнения фланцев

Помимо классификации по материалу изготовления и способу монтажа, фланцы разделяются в зависимости от конструктивного исполнения. ГОСТ №12820 на стальные фланцы определяет 9 вариантов исполнения соединительных элементов:

• исполнение №1 – конструкция оборудована соединительным выступом (фаской) под углом 45 градусов;
• исполнение №2 – с выступом под углом 90 0 ;
• исполнение №3 – с выступом на 45 0 и выборкой (впадиной) на внутренней торцевой части;
• исполнение №4 – с внутренней выборкой и выступом на 90 0 ;
• исполнение №5 – с внутренним пазом по всей окружности фланца;
• исполнение №6 – нарезана внутренняя фаска под установку линзовой прокладки (вибровставки);
• исполнение №7 – фаска предназначена под установки прокладки овальной формы;
• исполнение №8 и №9 – аналогичны конфигурации №4 и №5 за исключения наличия фаски под линзовую прокладку.

Варианты исполнения фланцев

В отдельную группу относятся компрессионные фланцы, предназначенные для соединения стальных и пластиковых труб. Компрессионные конструкции состоят из двух частей – фланцевой пластины и выходящей из нее цанговой муфты под ПЭ трубу. Компрессионные фланцы предназначены для систем с давлением до 10 МПа. Также существуют компрессионные адаптеры, посредством которых выполняется переход из пластиковой трубы на металлическую арматуру.

Вибровставка, она же вставка фланцевая, используется для снижения уровня шума и вибрации, возникающих в процессе эксплуатации трубопровода. Вибровставки выполняются из термически устойчивой резины, имеющей кордовое основание, за счет которого прокладка получает дополнительную жесткость и устойчивость к деформациям.

Вибровставки производятся в диапазоне диаметров 25-800 мм. Они могут устанавливаться на трубопроводы водоснабжения, подачи воздуха, парообразных веществ и других химически нейтральных жидкостей. Вибровставки диаметром 25-200 мм выдерживают давление до 16 МПа, 250-600 мм – до 10 МПа. Рабочая температура резиновой вибровставки до +110 градусов. Такие компенсаторы не повреждаются при линейном удлинении труб, они способны сжиматься и растягиваться на 12-20 мм, в зависимости от размера вибровставки.

Конструктивные особенности фланцевого крепежа

Фланцевый крепеж, помимо самой соединительной пластины, состоит из 3-ех элементов:

Согласно положениям ГОСТ №12816, использовать болты можно на трубопроводах с давлением рабочей среды до 25 МПа, если давление в системе превышает данную величину, должна применяться монтажная шпилька (стальной стержень с резьбой но обеих концах), которая обеспечивает большую прочность стыка. В трубопроводах высокого давления (от 100 МПа) используется шпилька из 35-ой стали, при давлении до 100 МПа – шпилька из стали 20Х.

Шайбы для фланцевых соединений представляют собой стальную пластину, подкладываемую под гайку либо шапку болта с целью увеличения ее опорной площади. Для крепежа фланцев допускается применять болты, шпильки и шайбы классов прочности 8.8, 6.6 и 5.6.

Защитный кожух из листовой стали

На фланцы, установленные на трубопроводах перекачивающих агрессивные жидкости, в обязательном порядке монтируется защитный кожух (КЗХ). Кожух представляет собой чехол из гидфровобного текстиля, листовой стали либо полимерных материалов, который предотвращает расплескивание рабочей среды при потере соединением герметичности.

Защитный кожух выпускается в диаметре 15-1200 мм, наиболее распространенные кожухи из фторопласта могут эксплуатироваться при температуре от -200 до +230 градусов.

Фланцевое соединение — распространенное и широко употребляемое приспособление, часто задействуется в работе со стальными трубами. По форме такие элементы могут быть круглыми или квадратными, иметь равномерно расположенные отверстия под болты, шпильки. Фланцы часто используются при выполнении герметичных и высокопрочных стыков, узловых замков в трубопроводных системах.

Принцип действия и особенности

В быту описываемые соединительные элементы не нашли повсеместного применения, они больше подходят для промышленных нужд. При необходимости монтажа фланцевого узла из стали стоит обращать внимание на обозначенные на нем отметки, которые должны соответствовать действующим нормативам. Такие стыки часто задействуются в промышленной, химической отрасли, в сфере ЖКХ. Причиной тому выступают их особенности:

• простота общей конструкции;
• максимальная герметичность;
• легкость монтажа.

По своему строению фланец является не только отдельным элементом сантехнической арматуры. Он надежно скрепляет между собой трубы, применяемые в промышленных масштабах. При необходимости деталь подвергается разборке, соответственно, после ее демонтажа разрешено проводить какие-либо ремонтные мероприятия с участком магистрали и повторно его использовать. Межфланцевые соединения подбираются в соответствии с назначением оборудуемой коммуникационной системы. Они изготавливаются из разных материалов, представлены огромным ассортиментом.

Но наиболее востребованы следующие виды из стали:

1. Фланцы типа заглушек, являются тупиковыми вариантами.
2. Проходные модели предназначены для обеспечения надежной и непрерывной протяженности труб различного назначения.

Один из видов фланцов – проходные фланцы

Фланцы обычно монтируются в коммуникациях с большим эксплуатационным сроком. Они уместны для магистралей, в которых создается рабочая атмосфера под высоким внутренним давлением. Более прочными выступают монолитные соединения, сконструированные посредством сварки.

Перекачка рабочей среды непосредственно перед проведением монтажных мероприятий останавливается и снова запускается по завершении запланированных действий.

Давление внутри трубопровода наращивается в месте создания фланцевого соединения поступательно.

Виды соединения фланцов:

Сфера применения

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

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

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

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

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

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

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

В некоторых коммуникациях оснащаются специальные углубления, рассчитанные под прокладки. Большое внимание уделяется фланцевым крепежным системам, которые входят в магистрали по перекачке газа. Для этих целей подбираются детали, предварительно прошедшие ряд испытаний на качество.

Характеристики фланцевых креплений

Отличительная особенность описываемых приспособлений заключается в их конструктивном строении. Их производство регламентируется такими нормами:

• ГОСТ 12821–80 — определение структурных отличий фланцев, привариваемых встык;
• ГОСТ 12820–80 — контроль изготовления привариваемых крепежных элементов плоского типа;
• ГОСТ 12822–80 — обозначение характеристик, применяемых к свободным фланцам из стали, закрепляющихся на привариваемом диске.

Изделия, входящие в обозначенные три группы, используются для стыковки обустраиваемых сетей с необходимым оборудованием. Что касается монтажа любого из представленных приспособлений, они имеют свои особенности.

При монтажных работах приварные плоские варианты из прочной стали «насаживаются» на трубу, вокруг которой они и привариваются в нескольких местах.

Стальные механизмы, привариваемые встык, закрепляются в обозначенном месте трубопровода только лишь одним сварным швом, который и выступает главной частью соединения. Таким способом принято соединять встык торцевой участок трубы с «воротничком» используемой крепежной детали. Такой метод соединения достаточно простой и не требует много времени.

Конструкция из стали, закрепляемая на привариваемом круге, структурно представлена главной деталью и отдельным кольцом, которые характеризуются равными показателями давления и условного объема. В сравнении с предыдущими вариациями этот механизм очень удобен в монтаже. Он находится на более высоком уровне из-за наваривания круга непосредственно на трубу, фланец при этом находится в свободном положении.

В результате соединение ниш под болты на деталях, расположенных свободно, и на подобном им приспособлении на арматуре осуществляется очень легко, даже если рассматривать труднодоступные места. Описываемый вариант крепежа не требует поворота трубы.

Международная классификация фланцевых соединений: DIN — немецкие стандарты, ANSI/ASME — американские действующие нормы. Они представлены специальными таблицами с обозначением того или иного крепежа.

Уплотнительная поверхность фланцев

Описываемые приспособления, предназначенные для соединения стальных трубопроводов, производятся в соответствии с действующими ГОСТами. Они в обязательном порядке дополняются поверхностями с такими обозначениями:

• впадина — F;
• плоскость — А;
• деталь для линзовых прокладок — К;
• пазы — М или D ;
• выступ — Е;
• выступ непосредственно под соединение — В;
• детали с овальным сечением — J;
• шип — С.

Арматурные фланцы оснащаются поверхностями уплотнительного типа: А, В, D, F, J, K, M. Что касается остальных типов поверхностей, они выполняются по требованиям, заявленным клиентом. Фланцы, дополненные уплотнительными плоскостями типа А, B, C, D, E, F, предназначены для стыков, уплотняемых следующими видами прокладок:

• графитовыми;
• из металла;
• зубчатыми;
• металлографитовыми.

При производстве фланцев выполняются требования, в соответствии с которыми задается необходимая выдержка механических показателей, геометрических габаритов.

Фланцы плоского типа изготавливаются посредством сваривания. Если выдерживаются надлежащие условия по созданию шва, он обязательно выполняется по всей протяженности сечения обрабатываемого приспособления. Что касается качества подобных швов, оно проходит проверку специальным ультразвуком.

Привариваемые встык изделия из стали стандартно изготавливаются из бандажных заготовок, штамповки или поковки. Недопустимо применение в таком случае листового проката, методики по обточке.

Обычно способ изготовления фланцев определяется производителем, но в случае, если отсутствуют условия со стороны заказчика.

Фланцевые соединения — приспособления, часто применяемые при оснащении коммуникационных систем, инженерных магистралей, трубопроводов в различных промышленных отраслях. Они отличаются конструктивными особенностями, способом монтажа, помогают создавать прочные крепежные узлы.

Фланцевое соединение полиэтиленовых труб. Как известно, полиэтиленовые трубы имеют два основных вида соединения, разъемное и неразъемное. Неразъемное соединение производится при помощи сварочного процесса при котором трубы сплавляются между собой, образуя надежное единое соединение. Неразъемное же соединение предполагает монтаж труб при помощи фитингов, которые собираются механическим способом и, собранный с их помощью узел, может быть, при необходимости, разобран.

Фланцевое соединение полиэтиленовых труб, это один из разъемных способов монтажа, применяемый для соединения с запорной и регулирующей арматурой. Фланцевое соединение производится с помощью втулки под фланец, привариваемой к концу ПЭ трубы, и свободного металлического фланца.

Втулка под фланец

Фланец для втулки

Схема фланцевого соединения

Фланцевое соединение полиэтиленовых труб

1. Полиэтиленовая труба;
2. Втулка под фланец;
3. Свободный фланец;

Выбор запорной, регулирующей и другой арматуры, устанавливаемой на полиэтиленовых трубопроводах, проводится в соответствии со стандартами, техническими условиями, каталогами, параметрами транспортируемых веществ, с учетом требований проекта и условий эксплуатации.

Напорные полиэтиленовые трубопроводы соединяются с трубопроводами из других материалов с помощью разъемных стальных фланцевых соединений.

Втулка под фланец у основания бурта имеет специальное конструктивное расширение, предназначенное для более надежного присоединения бурта. Ведь именно на бурт втулки происходит основное давление во время эксплуатации трубопровода. Обычные фланцы, поставляемые для стальных труб по ГОСТ 12820,80, не могут свободно устанавливаться на втулку из-за узкого внутреннего диаметра. Поэтому для Фланцевое соединение полиэтиленовых труб применяются свободные расточенные фланцы по ГОСТ 12822,80 с увеличенным внутренним диаметром d1, что позволяет свободно надеть его на ПЭ трубу.

d – внутренний диаметр фланца по ГОСТ 12820,80;
d1 – свободный расточенный фланец по ГОСТ 12822,80.

Соответствие ПЭ труб и фланцев свободных металлических

Номинальный наружный диаметр ПЭ трубы, мм

Диаметр “Dy” фланца свободного металлического, мм