В трубопроводных системах роль присоединительного элемента отводится различным видам фланцев. Они способны обеспечить герметичное соединение отдельных участков магистралей, предотвращают протечки рабочей среды. Благодаря этим деталям весь узел трубопровода функционирует корректно.
Присоединительные элементы активно используются в разных сферах промышленности и производства, в том числе в газо- и водоснабжении, на нефтеперерабатывающих предприятиях, в пищевой, химической и других отраслях.
Стандарты по изготовлению фланцев устанавливают основные критерии эффективности всего устройства трубопроводной системы. На международном уровне к наиболее распространенным можно отнести:
- ANSI/ASME (B16.5, B16.47);
- API (6A);
- DIN/EN (1092 1-4);
- AWWA (C207-07).
При разработке проекта принимаются во внимание габариты фланца, давление, а также характеристики уплотнительной поверхности.
Что такое фланцы и какую роль они играют в трубопроводах
Фланец – это дискообразный элемент, предназначенный для устройства прочных соединений между деталями труб и оборудованием. Соединительные устройства фиксируют трубы между собой, позволяя рабочему потоку (жидкость, газ) перемещаться в требуемых условиях – температура, скорость, давление. Данные узлы должны быть герметичными и надежными, чтобы гарантировать эффективную работу, безопасность инженерной системы независимо от вида перемещаемой среды, назначения магистрали.
Разновидности фланцев согласно ASME B16.5
В соответствии с американским стандартом ASME B16.5 регламентируется выпуск 6 основных типов фланцевых деталей:
- Воротниковых – WELDING NECK;
- Плоских приварных – SLIP ON;
- Глухих – BLIND;
- Накидных (нахлесточных) – LAP JOINT;
- Резьбовых – THREADED;
- Переходных – SOCKET WELD.
Три первых вида относятся к наиболее востребованным изделиям.
Выбор фитингов зависит от следующих факторов:
- Режим работы присоединительных деталей;
- Класс (номинальное давление);
- Рабочая температура;
- Число сварочных швов, необходимых для установки;
- Номинальный диаметр;
- Стоимости продукции.
Исходя из типа арматуры, требований, предъявляемых к магистрали, соединительные элементы привариваются, либо закрепляются болтами.
WELDING NECK FLANGE – воротниковый (приварной встык) фланец
1-й тип присоединительных элементов известен в качестве воротникового фланца. В стандарте он обозначается Welding neck flange (WN). Воротниковая часть изделия равномерно распределяет механические напряжения между фитингом и трубой. Приваривание здесь выполняется встык с торцом трубы одиночным V-образным швом, который необходимо проплавлять полностью.
Благодаря данному сварному соединению воротниковый фланец подходит для использования при экстремальных нагрузках, в том числе в магистралях с высоким давлением, значительными температурными перепадами.
SLIP ON FLANGE – плоский приварной фланец
Slip-On flange (SO) – плоский (кольцевой) фланец, который присоединяется к трубам, другим фитингам посредством двух угловых сварных швов. Один из них находится внутри детали, а другой – с ее внешней стороны. Диаметр трубы меньше внутреннего диаметра фланцевого элемента. Благодаря этому он легко скользит по ней, обеспечивая удобство стыкования с другими видами оборудованием.
Фланцы плоского типа по стандарту ASME, изготавливаются менее 2,5” (65 мм). Их можно применять при номинальном давлении не выше 600 класса, что соответствует примерно 10 МПа. Фитинги устанавливают в магистралях, работающих при повышенных температурах.
BLIND FLANGE – фланец-заглушка
У фланцев глухого типа (заглушки) или Blind flange отсутствует центральное отверстие. Они предназначены для полного перекрытия рабочего потока, блокирования клапанов, трубопроводных систем, герметизации сосудов под давлением. Данная деталь выпускается такой же толщины и расположением крепежных отверстий, как и другие типы фланцев стандарта АСМЕ.
С применением глухих значительно упрощается доступ к магистрали, поскольку их несложно быстро демонтировать. В этом случае обслуживающему сотруднику легче выполнять работы внутри конечной части трубы. Здесь не требуются сварочные работы. Детали фиксируются к трубопроводу с помощью болтовых крепежей, шпилек. Для заглушек в РФ есть отдельные регламенты – ГОСТ 34785-2021, АТК 24.200.02-90.
LAP JOINT FLANGE – фланец приварной внахлест
Идентичными свободным фланцам по американскому стандарту являются изделия под обозначением Lap Joint flange (LJF, LP). Их также иногда именуют «опорными». Они состоят из двух компонентов – скользящий фланец и отбортовка. По своей конструкции детали с нахлесточным соединением схожи с фланцевыми элементами типа Slip On.
Накидные фланцы присоединяются к трубе при помощи 2-х сварных швов. Один из них выполняется на внешней стороне центрального отверстия, второй – на внутренней. Опорный присоединительный элемент беспрепятственно перемещается по концу трубы. Это способствует легкому совмещению крепежных отверстий. Для достижения надежного соединения фитинг просто вращают.
Основным достоинством данного этого типа является цена. Применение нахлесточных изделий в комбинации с патрубками – экономически выгодный вариант для трубопроводных систем из нержавеющих сталей. Фланец в этом случае может быть изготовлен из менее качественного материала, чем сам патрубок.
В данном соединении присоединительный элемент не имеет контакта с рабочей средой трубопровода. Изделия для фиксации внахлест представлены в различных габаритах и классах, что позволяет им успешно функционировать при повышенных показателях температуры и давления. Обычно накидные фитинги востребованы для решения таких же задач, что и детали, имеющие приварную горловину. Они подходят для магистралей, в которых необходимо регулярное техобслуживание.
THREADED FLANGE – фланец резьбовый
Threaded flange (TH), согласно АСМЕ B16.5, называется резьбовым фланцем. Такие изделия выпускаются в различных размерах, под многие номинальные давления. Но их обычно применяют в трубопроводах малого диаметра (не больше 4”).
Присоединительные элементы данного типа активно востребованы в инженерных системах, перемещающих неагрессивные потоки низкого давления и температуры. Особое значение резьбовые фитинги имеют во взрывоопасных условиях работы – производственные предприятия, топливозаправочные станции, где устройство сварных стыков может представлять опасность. В российском стандарте выпуск этих изделий нормируется ГОСТ 9399-81.
SOCKET WELD FLANGE – фланец переходного типа
Переходные фланцы типа Socket weld flange (SO) идентичны изделиям, выпускаемым согласно ГОСТ 22813-83. Такие детали используются для стыкования двух компонентов трубопровода, имеющих различные параметры. Они необходимы для интеграции составляющих зарубежных трубопроводных систем с элементами, соответствующими ГОСТ.
Отличием от накидных изделий здесь является 1 сварной шов, выполняемый под углом. Но из-за сложности проверки качества получившегося стыка невозможно гарантировать полную надежность соединения. Фитинги, предназначенные под приварку враструб, применяются исключительно для труб среднего, низкого классов давления и небольших номинальных диаметров – меньше 10 см.
Стандартами ASME B16.5, ASME B31.3 устанавливаются требования к монтажу, техобслуживанию и испытаниям приварных фитингов. Рассмотренные присоединительные элементы относятся к наиболее востребованной продукции. Но есть немало специальных типов данных изделий, которые применяются в определенных условиях эксплуатации. К ним относятся:
- Нипофланцы;
- Расширяющиеся, сварные, переходные фланцы;
- Длинные приварные шейки;
- Диафрагмы.
Large Diameter Steel Flanges – это стальные фитинги больших диаметров, стандартизирующиеся по ASME B16.47. Он нормирует крупногабаритные детали – от 26” до 60”, предназначенные для давлений 75-900 классов. В нем определены требования к соединительным элементам 2 серий:
- «А» – общего назначения;
- «В» – фитинги этой серии чаще выпускают с меньшим диаметром отверстий под резьбу, чем изделия серии «А».
Важно отметить, что серии «А» и «В» не взаимозаменяемы.
