Фланцевые соединения: что это и для чего нужны?

Если не брать во внимание разводку труб по квартире или по частным домам, то одним из самых востребованных типов соединения труб между собой, а также труб с фитингами и запорной арматурой, можно смело назвать фланцы.

Этот материал о фланцевых соединениях, об их особенностях, преимуществах и недостатках, а также о сферах применения.

Фланец – это заимствованное из немецкого языка слово, оригинал звучит как «Флянш» (Flansch). Примерный перевод «борт», «бурт» или «полка».

Фланцевое соединение – это характерный тип соединения труб и/или элементов трубопровода, при котором соединяемые детали прижимаются друг к другу общей плоскостью и стягиваются для надёжности и герметичности специальными крепежными элементами.

Вживую такой тип соединения выглядит, как на изображении ниже.

Здесь две трубы прижимаются друг другу торцами, оснащёнными фланцами. Для максимальной герметичности между фланцами могут применяться дополнительные уплотнители и прокладки.

Для чего нужны фланцевые соединения?

Фланцевые соединения применяются во многих отраслях – везде, где используются трубопроводы и трубопроводная арматура:

• Химическая и текстильная промышленность.
• Коммунальное хозяйство (отопление, водоснабжение, водоочистка, водоподготовка и т.п.).
• Нефтепереработка.
• Пищевая промышленность.
• Транспортировка газа.
• И т.д.

Более того, часто с помощью фланцев соединяются отдельные элементы механизмов и систем. То есть фланцы не обязательно используются в системах трубопроводов.

Главная задача любого соединения, в том числе и фланцевого – обеспечить надёжность крепления и максимальную герметичность. Но у трубных соединений могут быть и другие задачи: подключение оборудования, монтаж дополнительных элементов (кранов, клапанов, сосудов, аппаратов и т.п.), управление потоком (сужение или расширение диаметра, разветвление, смешивание и пр.).

К трубопроводным соединениям всегда предъявляются определённые требования. И фланцевые соединения в этом плане могут обеспечить оптимальный набор характеристик:

• Удобство соединения неподвижных труб и узлов.
• Простота соединения и замены.
• Ремонтопригодность.
• Сужение проходного диаметра.
• Устойчивость к избыточным давлениям и пр.

Так, фланцевые соединения легко справляются с задачами соединения труб и агрегатов, которые невозможно переместить в пространстве, например, из-за большого веса или из-за того, что сооружение находится в земле/ином основании.

Фланцы, которые производятся в соответствии с ГОСТами, могут применяться в условиях давления от 0,1 до 20 МПа, а также при температурах от -30 до +425 градусов Цельсия.

Диаметр внутреннего отверстия может быть от 10 мм до 1 м.

Как можно понять, спектр применения фланцевых соединений очень широкий.

✅ Фланцы стальные в нашем каталоге

Из каких основных элементов состоит фланцевое соединение?

Любые фланцевые соединения традиционно включают в себя три ключевые составляющие:

• Непосредственно фланцы (прижимные кольца).
• Прокладки (уплотнители).
• Крепёж (шпильки или болты).

Фланцы не всегда имеют плоскую поверхность, но в месте соединения оба стыкуемых фланца обязательно должны быть совместимы между собой.

Лучше всего принцип применения всех составляющих фланцевых соединений можно понять по схеме ниже:

Каких типов и видов бывают фланцы (классификация фланцевых соединений)

Итак, фланцы делят по следующим критериям:

• Материал производства – углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун, латунь, алюминий и т.п., включая жаропрочные и криогенные сплавы Часть сортамента может иметь дополнительное покрытие из альтернативного материала – футеровку.
• Тип соединения фланца (способ его монтажа на трубы):

1. Воротниковые – имеют с внешней стороны удлинённую выступающую часть в виде конуса, соответственно, конус при стыковке с трубой одевается на неё как воротник, обеспечивая максимальную прочность и уплотнение.
2. Накидные (свободные) – в данном случае непосредственно фланец и прижимное кольцо разделены на два самостоятельных элемента. Такой подход обеспечивает максимальную свободу при позиционировании и сборке. Главное, перед приваркой фланца не забыть одеть прижимное кольцо (без него соединить два фланца не получится, так как на последних нет специальных крепёжных отверстий под стяжки).
3. Раструбные – имеют специальную нишу, в которую вставляется труба перед приваркой. Соответственно, приваривание возможно только с внешней стороны (снаружи фланца).
4. Плоские приварные – в отличие от раструбных в классических плоских фланцах труба полностью проходит через тело фланца и может быть приварена к нему с обеих сторон (с внешней и с внутренней).
5. Резьбовые – обычно имеют конусную резьбу и предназначены для накручивания на трубы.
6. Глухие – применяются для блокирования потока (фактически это заглушки для труб, оборудованных фланцами).

• Тип исполнения (геометрия поверхности фланца):

1. Плоские (они же тип A), максимально простые и популярные.
2. С выступом (тип B), выступает большая часть прижимаемой поверхности. Благодаря уменьшенной площади обеспечивается повышение давления прижима, соединение будет плотнее.
3. Паз-шип (типы C и D) – соединение обеспечивает дополнительный замок по всей окружности прилегания. Из недостатков – сборка таких соединений требует подвижности труб, чтобы шип мог войти в принимающую канавку (паз).
4. Выступ-впадина (типы E и F) – аналогично соединению паз-шип, только площадь выступающей и принимающей части заметно увеличена. Соответственно, прижим происходит в двух частях – и внутри впадины, и по общей площади фланца.
5. Под плоские прокладки (типы L и M) – во многом напоминают соединения паз/шип, только места пазов используются для размещения внутри них фторопластовых прокладок.
6. Под прокладки овального сечения (тип J) – плоскость напоминает фланцы с выступом, оборудованного пазом для установки уплотнителя. Только вместо плоских прокладок монтируются круглые уплотнительные кольца. Поэтому пазы закругленные.
7. Под линзовые прокладки (тип K) – внутренний диаметр фланца имеет специальную факсу, которая обеспечивает качественный прижим конусных прокладок в центре.

Схема для наглядности:

✅ Каталог фланцев приварных

Преимущества фланцев относительно других типов соединений

Например, если сравнивать фланцы с резьбовыми или с цанговыми соединениями, с прямой сваркой труб, то у фланцевых соединений можно выделить следующие преимущества:

• Простота демонтажа и замены. Например, если потребуется замена запорной арматуры, то все операции монтажа и демонтажа выполняются максимально оперативно. Никакого специального оборудования для этого не потребуется. Детали легко меняются один на один, если фланцы совместимы между собой.
• Обеспечивается работа с большими диаметрами труб. Чем выше диаметр, тем сложнее использовать такие типы соединений, как цанги или резьба (про варианты уплотнения резьбовых соединений). Предел резьбы – трубы около 2 дюймов. Предел фланцев – диаметры около 1 метра.
• Максимальная герметичность и надёжность. Конечно, всё будет зависеть от материала фланца и от транспортируемой среды. Но фланцы успешно применяются как при работе с газами, так и при работе с любыми другими средами, в том числе с агрессивными жидкими веществами (кислотами, щелочами и пр.). Пределы давлений тоже впечатляют – до 20 Мпа.
• Благодаря специальным переходникам с помощью фланцев можно организовать сужение или расширение исходного диаметра.
• Нет сужения прохода. Наличие фланца на пути прохождения транспортируемой среды не оказывает практически никакого влияния на неё. Диаметр трубы остаётся неизменным, поэтому никакого дополнительного воздействия (сопротивления) на поток не оказывается.
• Фланцы подходят для установки на неподвижных трубах. Например, если труба вмурована в землю или в бетон, её невозможно повернуть или сместить иным образом. Благодаря приваренным фланцам можно врезать в имеющуюся трубу дополнительные узлы, запорную арматуру и т.п.

Недостатки фланцев

Минусы можно найти везде. Фланцы – это не панацея. Поэтому у них есть и недостатки.

• Фланцы требуют приварки. А любой сварной шов должен выполняться профессиональным оборудованием и с детальным контролем всех размеров и допусков. Любая проблема в сварном шве может обернуться аварийной ситуацией в будущем.
• Для исходного монтажа на трубе нужно много места. Поэтому фланцы не получится приварить в углах или в узких нишах. Если речь о магистральном трубопроводе, проложенном в земле, то придётся раскопать большую траншею вокруг.
• Вентили или задвижки в случае поломок выбраковываются вместе с фланцевыми соединениями. Фланец не получится снять с одной арматуры и переставить на другую. Соответственно, значительно возрастает цена конечных изделий, и как следствие – потенциального ремонта.
• Не все типы фланцев могут монтироваться без обеспечения подвижности труб – только плоские или фланцы с выступами. Во всех остальных случаях потребуется продольный ход как минимум на высоту шипа (выступа на фланце).
• В любом фланцевом соединении участвуют два фланца. Они обязательно должны быть совместимы между собой. Но из-за большого сортамента фланцев быстро найти 100% совпадение будет непросто.

✅ Переходите на наш сайт ТехАрматура.ру и ознакомьтесь с нашим ассортиментом ✅