Типы присоединений трубопроводной арматуры к трубопроводу и другому технологическому оборудованию. Типы патрубков кранов, задвижек, затворов, вентилей, клапанов и др. трубопроводной арматуры

Типы присоединений трубопроводной арматуры к трубопроводу и другому технологическому оборудованию. Типы патрубков кранов, задвижек, затворов, вентилей, клапанов и др. трубопроводной арматуры

Типы присоединений трубопроводной арматуры к трубопроводу и другому технологическому оборудованию. Типы патрубков кранов, задвижек, затворов, вентилей, клапанов и др. трубопроводной арматуры.

Существует несколько основных способов присоединения трубопроводной арматуры и другого промышленного оборудования внутри технологической установки или процесса. Хотя каждый способ выполняет одну и ту же функцию, все они имеют собственные про и контра. Выбор оптимального способа присоединения к трубе обуславливается несколькими факторами:

Факторы для выбора типа присоединения трубопроводной арматуры к трубопроводу.

при этом следует учитывать, что типы присоединений, разрешенные для данных условий одним стандартом, могут быть запрещены другим.
• Проработка предотвращения утечек — разные типы соединений имеют разную вероятность возникновения утечек.
• Возможные варианты первичной установки
• Назначение функции клапана и его типом ( рекомендации по выбору типа запорной арматуры в зависимости от условий эксплуатации / в зависимости от предъявляемых монтажных и конструкционных требований)
• Легкость и доступность замены оборудования, при этом еще при выборе клапана следует побеспокоиться о том, чтобы он имел стандартную строительную длину, а не уникальную
• Доступность осмотра и обслуживания
• Соответствие традициям и стандартам отрасли и/или предприятия
• Размер и вес
• Стоимость

Основные способы присоединения трубопроводной арматуры к трубопроводу и/или технологическому процессу

Можно выделить 6 основных типов соединений:

Резьбовые или «муфтовые» присоединения (threaded сonnections).

Это очень распространенный тип соединений. Обычно на арматуре нарезается внутренняя резьба (она же «мама», (female)). Тем не менее любые комбинации наружней=внешней резьбы (она же «папа», (male)) также встречаются — см. например латунную арматуру.

Что следует хорошо понимать в данном случае — широко используются как цилиндрические (straight, parallel) = «многоразовые» резьбы, так и конические (tapered)= «одноразовые». Цилиндрические резьбы требют использования уплотнений, а конические резьбы являются самоуплотняющимися (в принципе).

Резьбовое (муфтовое) присоединение трубопроводной арматуры. Наружная, внутренняя, внешняя резьбы. Резьба мама и папа. Male vs. Female threads.

Цилиндрическая (прямая) резьба = straight thread. Коническая (самоуплотняющаяся) резьба = tapered thread.

Внешние отличия британских резьб (BSP) и американских (NPT). Необычные английские наименования в резьбах.

NPT — National Pipe Thread Tapered — американская основная трубная резьба. Она — коническая, но довольно часто ее удется использовать многократно.

Это стандарт СЩА и полмира для трубных резьб. Из-за того, что эта резьба коническая — она при закручивании самоуплотняется. Для надежности и для того, чтобы резьба не «прикипала» с этой резьбой широко используются резьбовые уплотнения.

Эта резьба тоже коническая («одноразовая») , сходная с NPT, но угол профиля — другой: у BSPT это 55° в противоположность 60° у NPT. Когда шаг резбы совпадает или близок (что, строго говоря, не так, до DN40 примерно так и есть), то наружную=внешнюю NPT вполне можно вкрутить во внутреннюю BSPT, но без уплотнения герметичности добиться не получится из-за разного профиля резьб.

BSPT определяется стандартом ISO 7 и/или стандартами EN 10226-1, BS 21

BSPT специфицируются (указываются) буквой «R» в дюймах. Пример: R 2 1/2″

BSPP — British Standard Parallel Pipe Threads — британская цилиндрическая трубная резьба, она же (обычно) «дюймовая трубная», «водопроводная», «обычная трубная» в РФ и экс-СССР.

Поскольку эта резьба цилиндрическая (straight = parallel), она не уплотняется без герметиков, уплотнительных материалов и/или уплотнительных прокладок или колец.

BSPP определяется стандартом ISO 228-1:2000 (Dimensions, tolerances, and designation), а также стандартами ISO 228-2:1987, ГОСТ 6357-81, DIN 259 , BS 2779, JIS B 0202

BSPP специфицируются (указываются) буквой «G» в дюймах. Пример: G 1/2″

Сварные=приварные ( Welded) / Пайка (Soldered=sweat) / Клеевые (Glued) присоединения трубопроводной арматуры (кранов, клапанов, вентилей, задвижек, затворов..).

Присоединение к трубопроводу — сварка враструб (Socket Weld), не самое частое, но встречается.

На патрубке трубопроводной арматуры организуется раструб, в который с небольшим допуском по внешнему диаметру вставляется присоединяемая труба. Труба приваривается. Это удобное присоединение, но из-за того, что хороший провар сварного шва в такой конфигурации затруднен, обычно, эта конструкция применяется только в размерах до 2″ (DN50) . Сварка враструб обеспечивает неразъемное соединение с высокой защитой от возможных протечек. На примере выше показаны кольцевые теплоотводы (heat sink fins), которые помогают рассеивать тепло при сварке, защищая седла.

Внимание: Приварка кранов и клапанов к трубопроводу требует знаний и опыта. Очень легко повредить «сжечь» седла и мягкие уплотнения внутри арматуры. Теплоотводы служат для рассеивания тепла от сварки, для защиты седел крана. Это не основная, а дополнительная защита. На корпусе при сварке должна быть как минимум мокрая тряпка, при высыхании тряпки ее надо немедленно смочить!

Присоединение к трубопроводу — сварка встык (Butt Weld). Это соединение обычно, по умолчанию, и называют сварным или «под приварку».

Трубопровод с фаской и кран с фаской прихватываются и привариваются так, что сварные швы заполняют фаску. Данный тип неразъёмного соединения применяется в размерах до 4-6 » (DN100-DN150) на нержавеющей трубопроводной арматуре и без ограничений (до DN1200 и более) на арматуре из углеродистой стали. На примере выше показаны кольцевые теплоотводы (heat sink fins), которые помогают рассеивать тепло при сварке, защищая седла.

Внимание: Приварка кранов и клапанов к трубопроводу требует знаний и опыта. Очень легко повредить «сжечь» седла и мягкие уплотнения внутри арматуры. Теплоотводы служат для рассеивания тепла от сварки, для защиты седел крана. Это не основная, а дополнительная защита. На корпусе при сварке должна быть как минимум мокрая тряпка, при высыхании тряпки ее надо немедленно смочить!

Пайка — соединение арматуры к трубопроводу (soldered=sweat connection)

В «первом» мире это самое распространенное неразъёмное соединение во внутрянке жилого сектора. Соединение весьма схоже с приваркой враструб, но раструб вполне точно соответствует внешнему диаметру трубы. Горелкой разогревается корпус клапана и припой, который плавится затекает внутрь и вокруг соединения. Вероятность сжечь седла и уплотнения значительно ниже, чем при сварке, поскольку тепла для пайки необходимо намного меньше, чем для сварки.

Данный тип соединения зарекомендовал себя годами эксплуатации на практике, хорошо выдерживает тряску, температурные перепады и удары и отказываться от него в странах «первого мира» еще долго никто не будет, хотя с середины 20-го века, когда этот способ там распространился, появилось много альтернативных вариантов.

Клеевое соединение (присоединение) арматуры к трубопроводу (glue socket connection = FIP = slip-fit = friction fit = pipe end = spigot connections) + сварка пластиковых труб.

Клеевое соединение это вполне распространенное неразъемное соединение особенно для пластиковых труб ПВХ, которые не поддаются сварке (пайке) встык и в раструб. Клеевое соединение обычно выполняется враструб, а сварка пластиковых труб иногда проводится и встык (ПП чаще враструб, ПЭ чаще — встык). Специальный ПВХ (PVC) клей наносится на трубу и труба вставляется враструб и проворачивается на 1/4 оборота. При этом труба (PVC или CPVC) и кран становится единым целым поскольку клей растворяет поверхность трубы и стенки. То же происходит при приварке пластиковых труб к арматуре.

Фланцевое («на фланцах») присоединение трубопроводной арматуры (flanged connections)

Что тут надо понимать. Фланцевое соединение — разъемное. При этом, самое удобное для демонтажа / замены трубопроводной арматуры на аналогичную. Следует иметь в виду, что всего в мире 3 основных стандарта присоединительных фланцев:

• Основной. Базирующийся на «дюймовой» системе величин стандарт фланцев ANSI/ASME. ANSI это American National Standards Institute. Вместе с ASME (American Society of Mechanical Engineers), они разработали стандарты фланцевых соединений ASME/ANSI B16.5 и B16.47. Никак не стыкуется с фланцами «метрического» стандарта.
• Основной. Базирующийся на «метрической» системе величин DIN EN 1092-1 (ГОСТ — это практически целиком заимствованный отсюда стандарт) — происходит из немецкого национального стандарта DIN. Этот же стандарт содержится в системе ISO (International Standards Organization) как стандарт ISO 7005.
• Менее значимый, но заметный, базирующийся на «дюймовой» системе стандарт фланцев SAE (Society for Automotive Engineers). Это стандарт для фланцев, которые отделены от компонентов, которые они соединяют. Известен как стандарт SAE J518. Также содержится в системе ISO как ISO 6162.

Фланцы, фланцевое присоединение ANSI/ASME B16.5 (1/4″-24″) и B16.47 (26″- 48″), это почти 50% мирового рынка фланцевой арматуры

Отсюда международная аббревиатура для межосевого расстояния присоединительных отверстий фланцев PCD = pitch circle diameter (диаметр круга, на котором лежат центры отверстий). Описывает 7 классов давления (прочности) = classes от 75# до 2500# цифра соответствует некому условному давлению в psi = фунтах на квадратный дюйм . В стандартах описаны фланцы для труб размером от 1/4″ до 48.» Описывается несколько типов (исполнений) присоединительной поверхности фланцев.

• RF (Raised Face) — соединительной выступ
• LM (Large Male) — уплотнительная поверхность с крупным выступом
• LF (Large Female) — уплотнительная поверхность с крупной впадиной
• SM (Small Male) — уплотнительная поверхность с малым выступом
• SF (Small Female) — уплотнительная поверхность с малой впадиной
• LT (Large Tongue) — уплотнительная поверхность с крупным шипом
• LG (Large Groove) — уплотнительная поверхность с крупным пазом
• ST (Small Tongue) — уплотнительная поверхность с малым шипом
• SG (Small Groove) — уплотнительная поверхность с малым пазом
• RTJ (Ring Type Joint) — уплотнительная поверхность с впадиной под прокладку овального сечения

Классы давления (прочности) указываются как «Class 150,» или «150#». Подробнее тут:

• Класс давления (прочности) по ANSI / ASME / ASTM #25, #125, #150, #250, #300, #600, #900, #1500, #2500. Сколько Ру (PN) это в атмосферах (барах)? Давление / температура
• Таблица Давление / Температура по ANSI / ASME / ASTM в зависимости от материала крана, клапана, задвижки и т.д. Классы давления ANSI / ASME / ASTM #150, #300, #600, #800, #900, #1500
• Диаграмма давление / температура для API 6D Class 150, 300, 400, 600, 900, 1200 клапанов (API, ANSI, ASME).

Фланцы, фланцевое присоединение DIN 1092-1/ISO 7005, это тоже почти 50% мирового рынка фланцевой арматуры

Этот стандарт полностью конкурирует с ANSI (совершенно не стыкуется), за исключением буквально пары размеров из тысяч. Эти фланцы в международной практике обозначают DN (сокращение от Diameter Nominal) с размером (условно — в мм) и PN ( сокращение от Pressure Nominal) в bar. DN устанавливается от DN10 до DN2000, а классы давления (прочности) от PN2.5 до PN100 в bar

Оба вышеупомянутых стандарта фланцев включают в себя множество типов и исполнений. Существуют различные вины присоединительных поверхностей и типов присоединения к трубопроводу. Самым распространенным и там и там является тип RF = raised face = присоединительный выступ, где соединительная поверхность слегка приподнята или абсолютно плоские фланцы исполнения A по DIN. Фланцы на трубопроводной арматуре обычно являются ее неотъемлемой частью.

Фланцы, фланцевое присоединение SAE J518, это стандарт, который широко применяется в мире двигателей внутреннего сгорания и прочих моторов транспортных средств всех видов и типов.

Стандарт опирается на использование фланцев с 4 отверстиями в вершинах условного прямоугольника. Применяется 2 класса прочности , Code 61 и Code 62. Фланцы могут быть не цельными, а состоять из 2х половинок, этот тип называют «split flanges», а могут быть цельными, этот тип называют «captive.»

• SAE J518-1 Code 61 (ISO 6162-1): 3000 psi, от 1/4″ до 24″
• SAE J518-2 Code 62 (ISO 6162-2): 6000 psi, от 1/4″ до 24″

Фланцы, фланцевое присоединение ANSI/ASME и DIN (ГОСТ), способы использования

Трубопроводная арматура имеет собственные фланцы, которые соответствуют фланцам на трубопроводе. Для обеспечения герметичности используются различные типы межфланцевых прокладок.

Люг соединение (соединение в резьбовые проушины) = LUG

Люг соединение (соединение в резьбовые проушины) весьма сходно с межфланцевым (см. ниже) но с двумя небольшими отличиями.

1. Отверстия в проушинах имеют внутреннюю резьбу и для каждого отверстия во фланцах есть соответствующая проушина.
2. Каждая проушина в состоянии обеспечить присоединение двух болтов, по одному с каждой стороны

Этот тип присоединения используется как временная или даже постоянная заглушка трубы с возможностью нарастить трубопровод далее, не снимая давление.

Межфланцевое присоединение трубопроводной арматуры к трубопроводу (Wafer Style), разновидность фланцевого соединения

Межфланцевое соединение в основном используется при установке трубопроводной арматуры с малой строительной длиной. Справочно: Строительные длины = ряды (серии, series) 1-110 строительных длин для проходной трубопроводной арматуры = face-to-face valve dimensions (distances) = FtF и для угловой трубопроводной арматуры centre-to-face = CTF согласно — EN558 (объединяет EN558-1и-2) Принцип соединения таков — кран (затвор. ) затягивается между ответными фланцами при помощи длинных болтов или шпилек. Проушины на арматуре такого типа не всегда есть, но если они есть, то в них нет резьбы и они несколько шире соединительных болтов или шпилек для облегчения посадки на место при монтаже и выравнивании. На затворах с мягким седлом (resilient seated butterfly valves), само по себе немного выступающее седло используется как уплотнение при установке между фланцами.

Три-клампы, клампоны, триклаверы, санитарные соединения = Tri-Clamp, Tri-Clover, T-clamp, Sanitary Clamp

Три-клампы, клампоны, триклаверы, санитарные соединения = Tri-Clamp, Tri-Clover, T-clamp, Sanitary Clamp. Эти соединения относятся к так называемым «быстроразъемным» или «гигиеническим». При закрывании шарнирного хомута вокруг фланцев с прокладкой между ними, соединение обжимается, обеспечивая герметичность. Стягивающее усилие обеспечивается конусным сечением разъема и/или фланцев. Используется несколько типов шарнирных разъемов — с одним (как на рисунке выше) или двумя шарнирами, а также двухболтовой разъем для применений на высоком давлении (two-bolt high pressure).

• Обзор и внешний вид. Быстросъемные соединения, фланцы. Резьбовое («мясорубочное», «молочное», Union DIN11851, IDF, SMS, PTJ, DS, молочная гайка, молочная муфта «) Накидное («кламповое=накидной хомут, кламп», «tri-clamp», «clamp-on», «clamp»)
• Размеры, чертежи и веса. Быстросъемные соединения, фланцы. Резьбовое («мясорубочное», «молочное», Union DIN11851, IDF, SMS, PTJ, DS, молочная гайка, молочная муфта «) Накидное («кламповое=накидной хомут, кламп», «tri-clamp», «clamp-on», «clamp»)

Разъемные (двусоставные, двухкусковые, «моторные», «автомобильные») SAE фланцы = SAE 4-bolt Flanges

SAE («Сообщество автомобильных инженеров» = Society of Automotive Engineers) ввело и довольно широко использует стандарт 4-х болтовых фланцев SAE J518. Используются как разъемные двухкусковые фланцы, так и цельные. Уплотнение обеспечивается за счет кольца (О-ринга), устанавливаемого в паз на присоединительном выступе патрубка крана (клапана, другого устройства). Фланцы затягиваются до контакта металл-по-металлу, при этом кольцо обеспечивает герметичность соединения.

Следует упомянуть 2 класса прочности (давления) для таких четырехдырочных фланцев: Code 61: 3000 psi, размерами от 1/2″ до 5″ и Code 62: 6000 psi, размерами от 1/2″ до 2″. Если вы встретили такой фланец размером 3″ или выше в классе 6000, то это уже не SAE, а проделки производителя.

Пресс-соединения = обжимные соединения = компрессионные соединения ( Compression) — тут же описаны пуш = нажимные и щтуцерные шланговые на хомуте соединения

Обжимные соединения, компрессионные соединения (фитинги) = Traditional Compression

Этот тип соединения в основном используется для внутрянки в жилищном строительстве. Поскольку не требуется тепло для пайки или сварки, то и процесс соединения становится намного более безопасным. Соединение использует 2 дополнительных элемента в дополнение к обычной резьбе на кране — а именно обжимное кольцо = ferrule = olive = sleeve и накидную обжимную гайку. Труба с надетым на нее обжимным кольцом вставляется в отверстие до упора и обжимается с определенным усилием на ключе, создавая герметичное соединение.

Полезное: Обжимное уплотнительное кольцо (втулка) = ferrule = olive = sleeve = «слива» = «олива»

Нажимные соединения, пуш соединения, пуш-фит = Push-in = Push-fit

Этот тип соединения в основном используется для внутрянки в жилищном строительстве. Изначально данный тип соединений был разработан для всяких фитингов (прямых, угловых, тройников, крестов. ), но теперь встречается и на трубопроводной арматуре. В ответной части крана находится кольцо (o-ring), которое имеет несколько меньший внутренний диаметр, чем наружный диаметр присоединяемой трубы. Когда трубы вталкиваются в порт, то это кольцо и обеспечивает уплотнение. При этом зубья фиксирующего кольца стопорят трубу на месте. При нажатии фиксирующей втулки, зубья разжимаются и трубу можно легко удалить.

Штуцеры, елочки, шланговые штуцеры, шланговые ниппели = Barbed Hose Connections

Штуцеры, елочки, шланговые штуцеры, шланговые ниппели = Barbed Hose Connections это простой и довольно надежный способ соединения мягких труб и шлангов с трубопроводной арматурой. В быту эти соединения чрезвычайно популярны и вполне эффективны на системах с низким давлением. Следует отметить, что для надежности данного типа крепления обычно применяют хомуты различных видов и типов.

Соединительные муфты + накидные гайки («американки») = Union/True Union

Это удобное и очень популярное разъемное соединение. В качестве уплотнения может использоваться как плоская прокладка, так и кольцо (О-ринг). О-ринг — более дешевый и значительно менее надежный вариант. Единственный недостаток такого типа соединения по сравнению с обычным резьбовым — цена, а в остальном — одни преимущества Крайне нерекомендуемый вариант в системах с высокой вибрацией — самораскручивается.

Монтаж (присоединение) клапанов и другой трубопроводной арматуры на опору или корпус другого устройства = Manifold Mount

Монтаж (присоединение) на опору или корпус другого устройства (Manifold-mount) предполагает плоскую присоединительную площадку с уплотнением на о-ринги (кольца), установленные вокруг соединительных портов, которые соответствуют ответным портам на устройстве. Для посадки клапана (крана. ) на место обычно используют болты. Самый известный стандарт такого соединения это, конечно, NAMUR — для посадки соленоидных клапанов на пневматические приводы.

• NAMUR — стандартная присоединительная площадка пневматических приводов для установки управляющих соленоидных (электромагнитных) клапанов «пневмораспределителей». Размеры.
• ISO/ Namur Mounting Patterns. Присоединительные размеры для монтажа позиционеров, концевых выключателей и другого вспомогательного оборудования на пневмоприводы.

Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела:

Фланец и фланцевое соединение в трубопроводной арматуре

В соответствии с «ГОСТ 24856-2014. Арматура трубопроводная. Термины и определения» фланцем называют элемент арматуры, служащий для ее соединения с трубопроводом или технологическим оборудованием. В большинстве случаев фланцы изготавливают в виде плоского кольца с уплотнительной поверхностью и отверстиями для крепежных деталей.

В этом же нормативном документе говорится об основных разновидностях фланцев: фланец плоский, фланец приварной встык (воротниковый), фланец резьбовой.

Фланцевая арматура

Снаряженная фланцами трубопроводная арматура носит название фланцевой арматуры, а патрубок, обеспечивающий фланцевое присоединение к трубопроводу, называется фланцевым патрубком.

Несмотря на то, что каждый из способов присоединения трубопроводной арматуры тяготеет к своему наиболее предпочтительному сочетанию условий (номинальные параметры арматуры, материалы, из которых она изготовлена, свойства рабочей среды и др.), «сферы интересов» разных типов присоединений могут пересекаться. В этом случае появляется повод говорить о технологической конкуренции различных присоединений трубопроводной арматуры. Так, например, при проектировании и сооружении трубопроводных систем для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ) фланцевой арматуре напрямую «противостоит» приварная арматура.

Как любое другое, фланцевое соединение арматуры, наряду с безусловными преимуществами, имеет не самые сильные стороны. Но в случае фланцевой арматуры баланс между ними все-таки чаще складывается в пользу «плюсов», и именно на фланцевых соединениях останавливают свой выбор проектировщики трубопроводных систем. Это наглядно подтверждается высоким удельным весом фланцевой арматуры среди других разновидностей арматуры по присоединению к трубопроводу.

Герметичность фланцевого соединения

Важнейшее требование к любому соединению трубопроводной арматуры ─ герметичность. Разгерметизация фланцевых соединений происходит не в силу присущих им объективных недостатков, а из-за факторов сугубо субъективных ─ несвоевременного или недостаточного обслуживания. Чтобы гарантированно поддерживать герметичность на высоком уровне, необходимо периодически подтягивать фиксирующий соединение фланцев крепеж. И, конечно, не забывать менять прокладки между фланцами.

Достоинства фланцевого соединения ─ прочность, надежность, возможность многократного монтажа и демонтажа и использования в широком температурном диапазоне. Фланцам подвластны фактически любые диаметры арматуры, что убедительно доказывает опыт ведущих отечественных и зарубежных производителей. Например, компания АРМАТЭК из Санкт-Петербурга поставляет ответные фланцы к трубопроводной арматуре диаметром от10 до 1800 миллиметров.

Фланцы и ГОСТ

Впечатляющее разнообразие фланцев не превращается в хаос, напротив, оно структурировано и упорядоченно. Стандартизованы конструкции, варианты исполнения, типоразмеры фланцев, а также общие технические требования к ним, применяемые для их изготовления материалы, способы закрепления.

В настоящее время действует национальный стандарт РФ «ГОСТ 33259-2015 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250. Конструкция, размеры и общие технические требования», который заменил ранее применяемые ГОСТы:

• ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей;
• ГОСТ 12816-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Общие технические требования;
• ГОСТ 12817-80. Фланцы литые из серого чугуна на Ру от 0,1 до 1,6 МПа (от 1 до 16 кгс/см2). Конструкция и размеры;
• ГОСТ 12818-80. Фланцы литые из ковкого чугуна на Ру от 1,6 до 4,0 МПа (от 16 до 40 кгс/см2). Конструкция и размеры;
• ГОСТ 12819-80. Фланцы литые стальные на Ру от 1,6 до 20,0 МПа (от 16 до 200 кгс/см2). Конструкция и размеры;
• ГОСТ 12820-80. Фланцы стальные плоские приварные на Pу от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2). Конструкция и размеры;
• ГОСТ 12821-80. Фланцы стальные приварные встык на Pу от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Конструкция и размеры;
• ГОСТ 12822-80. Фланцы стальные свободные на приварном кольце на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см2). Конструкция и размеры.

Типы фланцев

В ГОСТ 33259-2015 выделено шесть типов фланцев. Наименования первых четырех начинаются одинаково ─ со слов «фланец стальной плоский». Это тип 01 ─ фланец стальной плоский приварной, тип 02 ─ фланец стальной плоский свободный на приварном кольце, тип 03 ─ фланец стальной плоский свободный на отбортовке, тип 04 ─ фланец стальной плоский свободный на хомуте под приварку. Остальные ─ тип 11 ─ фланец стальной приварной встык и тип 21 ─ фланец корпуса арматуры, т. е. когда фланец является частью корпуса арматуры. Фланцы корпуса арматуры могут быть литыми стальными и литыми из чугуна ─ серого или ковкого.

Фланцы стальные плоские приварные «нанизываются» на трубу и привариваются непосредственно к ней.

Особенность свободных фланцев ─ диаметр их внутреннего отверстия больше, чем наружный диаметр трубы, и они легко проворачиваются на трубе, что существенно облегчает проведение монтажа.

Фланец стальной плоский свободный на приварном кольце помимо самого фланца включает кольцо, совпадающее с фланцем по величине условного диаметра. С помощью сварки фиксируется только кольцо, тогда как сам фланец остается свободным. Это полезно при монтаже фланцевых соединений в неудобных или труднодоступных местах, а также при необходимости их частого демонтажа и ремонтов.

Для использования фланцев стальных плоских свободных на отбортовке необходима подготовка конца трубы. Его видоизменяют для образования плоской упорной поверхности. Такие фланцы оптимальны на трубопроводах, выполненных из цветных металлов.

При монтаже фланцев стальных плоских свободных на хомуте под приварку вместо замкнутого кольца используют хомут.

Фланец стальной приварной встык присоединяется одним сварным швом, соединяющим встык торец трубы и «воротник» фланца (поэтому такие фланцы называют воротниковыми). Внутренний диаметр воротникового фланца равен диаметру трубы.

В соответствии с ГОСТ 33259-2015 для типов 01, 02, 11 и 21 существуют два ряда размеров. Ряд 1 является предпочтительным.

Исполнение уплотнительной поверхности

Важнейшим конструктивным параметром любого фланца является исполнение уплотнительной поверхности. В соответствии с вступающим в действие с 01.04.2016 г. ГОСТ 33259-2015 приняты десять исполнений с детальным указанием их размеров:

• исполнение A ─ плоскость;
• исполнение B ─ соединительный выступ (соответствует исполнению 1 здесь и далее ─ в соответствии с ГОСТ 12815-80);
• исполнение C, L ─ шип (соответствует исполнениям 4 и 8);
• исполнение D, M ─ паз (соответствует исполнениям 5 и 9);
• исполнение E ─ выступ (соответствует исполнению 2);
• исполнение F ─ впадина (соответствует исполнению 3);
• исполнение J ─ под прокладку овального сечения (соответствует исполнению 7);
• исполнение K ─ под линзовую прокладку (соответствует исполнениям 6 и 8).

Исполнения C, L и E допускается применять только по требованию заказчика.

Из всех форм фланцев…

…оптимальной является круглая. Фланцы другой формы встречаются гораздо реже.

Хотя нормативы допускают изготовление квадратных фланцев всех исполнений за исключением фланцев размерного ряда 2, имеющих четыре отверстия под шпильки (болты) на номинальное давление не более PN 40.

Кстати, в отверстиях фланцев под крепежные детали допускается нарезка резьбы.

Материалы и технология изготовления фланцев

Для изготовления стальных и чугунных фланцев используются:

• сталь ─ углеродистая, низколегированная, теплоустойчивая, коррозионно-стойкая;
• литье ─ из легированной, высоколегированной и нелегированной стали;
• серый чугун ─ СЧ 15, СЧ 20;
• ковкий чугун ─ КЧ 30-6;
• высокопрочный чугун ─ ВЧ 40, ВЧ 45.

Технология изготовления фланцев должна обеспечивать неукоснительное соблюдение их геометрических размеров и механических свойств.

Фланцы типов 01, 02, 03, 04 допустимо изготавливать из листового проката. При условии выполнения сварных швов с полным проваром по всему сечению фланцы этих типов можно выполнять сварными. Фланцы типа 11 (стальные приварные встык) изготавливать из листового проката не допускается. Их производят из поковок или штампованных заготовок.

Фланцы, изготовленные горячей обработкой металлов давлением ─ ковкой, прокаткой, штамповкой, ─ в максимально полной степени соответствуют современным требованиям эксплуатации. Особенно хорошие результаты приносит изготовление фланцев с использованием горячей штамповки и последующей термической обработкой. Горячештампованные поковки на сегодняшний день являются основным видом заготовок для фланцев трубопроводной арматуры. Особенно эта технология актуальна при изготовлении фланцев стальных приварных встык.

Будучи в меньшей степени подверженными деформациям, чугунные фланцы лучше стальных фланцев сохраняют форму, но требуют более бережного обращения, учитывая относительную хрупкость. Так, затяжку фланцевых соединений чугунной арматуры необходимо выполнять с осторожностью, чтобы излишнее рвение не привело к излому фланца.

Крепежные детали

Роль крепежа во фланцевых соединениях нельзя недооценивать. Болтам или шпилькам приходится «держать удар» механических нагрузок, стремящихся разорвать соединение. Крепежные детали (болты, шпильки, гайки) обычно изготавливают из того же или близкого по свойствам материала, что и сами фланцы. Избегая значительной разницы коэффициентов линейного расширения, удается обеспечить важную в процессе эксплуатации синхронность реакции фланца и крепежных деталей на изменения температуры.

Отверстия под крепежные детали во фланцах трубопроводной арматуры должны быть расположены симметрично по отношению к обеим ─ вертикальной и горизонтальной ─ главным осям. Но только не на них самих.

Чтобы сберечь время, затрачиваемое на подбор, и сократить расходы на доставку необходимого крепежа, его удобно заказать в комплекте с фланцами в одной компании. Это, кроме того, послужит гарантией их полной совместимости. Такую возможность получают заказчики, обратившиеся в компанию АРМАТЭК. Здесь также помогут укомплектовать фланцы межфланцевыми прокладками из различных материалов. Ведь от их свойств и качеств в значительной степени зависит герметичность фланцевого соединения.

Прокладки фланцевых соединений

Материал прокладки должен соответствовать условиям ее эксплуатации с учетом параметров (давление, состав, температура) рабочей и окружающей среды.

Подвижное или неподвижное уплотнение фланцевых разъемов обеспечивают различными материалами: резиной, паронитом, легкоплавким уплотнителем и др. Фланцы плоские герметизируют, применяя мягкие металлические или гофрированные прокладки с мягкой набивкой.

Для исполнений фланцев A, B, C, D, E и F допустимо использование широкого перечня прокладок: металлических (в т. ч. зубчатых), металлографитовых на основе терморасширяющегося графита (ТРГ), спирально-навитых (СНП), эластичных (они особенно востребованы для чугунных фланцев). Если речь идет о вредных веществах 1, 2 или 3 классов опасности или пожаро-взрывоопасных веществах, для фланцев с исполнением уплотнительных поверхностей A и B следует использовать волновые прокладки ТРГ с упругим вторичным уплотнением, а прокладки СНП снаряжать двумя ограничительными кольцами.

Фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений K и J применяют с линзовыми прокладками, а также прокладками овального и восьмиугольного сечения. А фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений L и M ─ с прокладками на основе фторопласта-4.

Важный параметр фланцевого соединения трубопроводной арматуры ─ усилие сжатия прокладки, величина которого измеряется в сотнях кН.

Размеры прокладки должны обеспечивать собираемость фланцевого соединения с учетом размеров исполнений уплотнительных поверхностей фланцев, а конструкция ─ центрирование прокладки при сборке, предотвращая возможность выдавливания. Лучшую фиксацию прокладки могут обеспечить отдельные элементы конструкции фланца. Например, паз под прокладку и шип в ответном фланце образуют своего рода замок, защищающий прокладку и тем самым повышающий надежность соединения.

Обозначение фланцев

Рекомендуемая новым ГОСТ 33259-2015 маркировка фланцев несколько отлична от установленной в ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80, ГОСТ 12822-80.

Для удобства и возможности сравнения «старый» и «новый» порядок маркировки сведен в небольшую таблицу.

Фланцы

Обозначение согласно ГОСТ 12820-80-ГОСТ 12822-80

Обозначение согласно ГОСТ 33259-2015

Фланцы стальные плоские приварные

Фланец X1-X2-X3-X4 ГОСТ 12820-80, где:

X1 ─ исполнение уплотнительной поверхности по ГОСТ 1285-80;

X2 ─ номинальный диаметр;

X3 ─ номинальное давление;

X4 ─ марка материала.

Фланец X1-X2-X3-X4-X5-X6-X7 ГОСТ 33259

X1 ─ номинальный диаметр

X2 ─ номинальное давление

X3 ─ номер типа фланца

X4 ─ номер размерного ряда (1 или 2)

X5 ─ исполнение уплотнительной поверхности

X6 ─ марка материала

X7─ группа контроля

Фланцы стальные приварные встык

Фланец X1-X2-X3-X4 ГОСТ 12821-80

X1 ─ исполнение уплотнительной поверхности по ГОСТ 1285-80

X2 ─ номинальный диаметр

X3 ─ номинальное давление

X4 ─ марка материала

Фланцы стальные плоские свободные на приварном кольце

Фланец X1-X2-X3 ГОСТ 12822-80

X1 ─ номинальный диаметр

X2 ─ номинальное давление

X3 ─ марка материала

Кольцо X1-X2-X3-X4 ГОСТ 12822-80

X1 ─ исполнение уплотнительной поверхности по ГОСТ 1285-80

X2 ─ номинальный диаметр

X3 ─ номинальное давление

X4 ─ марка материала

Фланец X1-X2-X3-X4-X5-X6 ГОСТ 33259

X1 ─ номинальный диаметр

X2 ─ номинальное давление

X3 ─ номер типа фланца

X4 ─ номер размерного ряда (1 или 2)

X5 ─ марка материала

X6 ─ группа контроля

Кольцо X1-X2-X3-X4-X5-X6-X7 ГОСТ 33259

X1 ─ номинальный диаметр

X2 ─ номинальное давление

X3 ─ номер типа фланца

X4 ─ номер размерного ряда (1 или 2)

X5 ─ исполнение уплотнительной поверхности

X6 ─ марка материала

X7─ группа контроля

Изменения можно сравнить на нескольких конкретных примерах.

Обозначение согласно ГОСТ 12820-80-ГОСТ 12822-80

Обозначение согласно ГОСТ 33259-2015

Фланец 1-50-10 Ст 25 ГОСТ 12820-80

Фланец 50-10-01-1-В-Ст 25-III ГОСТ 33259

Фланец 9-50-10Ф Ст 25 ГОСТ 12821-80

Фланец 50-10-01-1-М-Ст 25-IV ГОСТ 33259

Фланец 3-50-100 Ст 25 ГОСТ 12821-80

Фланец 50-100-11-1-F-Ст 25-IV ГОСТ 33259

Фланец 5-50-100 Ст 25 ГОСТ 12821-80

Фланец 50-100-11-1-D-Ст 25-IV ГОСТ 33259

Фланец 50-10 Ст 25 ГОСТ 12822-80

Кольцо 5-50-10Ф ГОСТ 12822-80

Фланец 50-10-02-1-Ст 25-IV ГОСТ 33259

Кольцо 50-10-02-1-L-Ст 25-IV ГОСТ 33259

Фланцевая арматура занимает важное место среди других разновидностей арматуры по присоединению к трубопроводу, а фланцы различных типов и размеров продолжают оставаться чрезвычайно распространенным элементом огромного числа технологических систем, одним из наиболее распространенных способов монтажа трубопроводной арматуры.

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 https://dpva.ru/Guide/GuideEquipment/Connections/TypesOfValveEndConnections/

Источник https://armatek.ru/tehnicheskaya_informaciya/truboprovodnaya_armatura/flanec_i_flancevoe_soedinenie_v_truboprovodnoj_armature/

Источник https://svarkaprosto.ru/tehnologii/flantsevoe-soedinenie