Зачем и как при монтаже трубопроводов применяют фланцевое соединение

Зачем и как при монтаже трубопроводов применяют фланцевое соединение

Соединять стальные трубы сваркой практично и недорого. Но если участок трубопровода должен быть разборным, либо в него требуется вставить задвижку или другой элемент, тогда применяют фланцевое соединение. Предназначение фланцев – одновременно обеспечивать герметичность стыка и возможность его разборки без повреждения трубопровода.

Что такое фланец

Фланец для трубопровода – это изделие из металла, предназначенное для стыковки стальных и чугунных труб между собой и с арматурой. В центре детали находится отверстие, в которое вставляется труба соответствующего диаметра.

В теле изделия есть отверстия под крепеж, которым соединители притягивают друг к другу, и стыкуют вставленные в них трубы.

Если фланец изготовлен в форме четырехугольника, то крепежные отверстия сверлят по углам. Чаще эти соединители имеют форму кольца, а отверстия под крепеж равномерно расположены по всей длине окружности изделия.

Фланец обеспечивает надежную работу стыка под давлением и без него.

Материал, из которого он изготовлен, длительное время выдерживает влияние агрессивной среды. Эти свойства позволяют использовать фланцевые соединения трубопроводов во многих областях промышленно-гражданского строительства.

Области применения деталей для соединения

Одним из главных преимуществ является герметичное соединение фланцев. Благодаря этому стыки выдерживают высокое давление и температуру, не пропускают транспортирующийся по трубам наполнитель, даже если в нем содержатся агрессивные компоненты. Поэтому стыковка труб с помощью фланцев широко применяется при строительстве таких объектов:

• центральные трубопроводы;
• газопроводы;
• системы для водоснабжения;
• теплотрассы;
• промышленные системы и коммуникации.

Кроме того, фланцевые крепежи являются частью корпусов арматуры и приборов, предназначенных для работы на трубопроводах. К числу таких элементов относятся:

• задвижки;
• обратные клапана;
• вантузы;
• расширительные компенсаторы;
• приборы учета наполнителя трубопровода;
• другие приборы или арматура.

Кроме этого, многие виды фланцев являются оптимальным вариантом для подключения трубопроводов к технологическим устройствам. На трубопроводах с диаметром, меньше 32 мм, фланцевые соединения не применяются.

Особенности фланцевого соединения

Фланцевые соединения труб являются альтернативой сварочных и муфтовых стыковок. В зависимости от материала изготовления фланец либо приваривается к сторцованному краю трубы, либо накручивается на него по резьбе. После этого края двух труб с установленными на них соединителями подводятся друг к другу и неподвижно соединяются крепежом: болтами, шпильками, гайками.

Эта особенность обеспечивает возможность демонтажа и повторной установки узлов трубопроводов. Герметизация стыков обеспечивается прокладками, которые вставляют между соединителями перед стягиванием. Материал прокладки зависит от химического состава наполнителя, но чаще всего их изготавливают из различных видов резины и фторопласта.

Несмотря на надежность герметизации, на соединения трубопроводов, по которым перекачивают агрессивную жидкость, устанавливают защитный кожух.

Его задача – предотвращение разбрызгивания опасного вещества в случае непредвиденного повреждения стыка. Широкий спектр применения обусловил изготовление фланцев различных видов.

Разновидности фланцев

Установленные стандарты предусматривают много разновидностей фланцев. Чаще всего типы фланцевых соединений подразделяют по следующим критериям:

• материал;
• тип контактной поверхности;
• конструктивное исполнение;
• высота выступа.

Соединительные детали изготавливают из серого и ковкого чугуна, углеродистой, нержавеющей, легированной стали, полипропилена.

Типы уплотнительной поверхности обозначают латинскими буквами и различают следующие:

• A – плоскость;
• B – соединительный выступ;
• F – впадина;
• E – выступ;
• D, M – паз;
• C, L – шип;
• K – под линзовую прокладку;
• J – под прокладку с овальным сечением.

Изделия с типом поверхности «шип» и «выступ» не являются широко распространенными. Их изготавливают только по специальным заказам.

По конструктивному исполнению фланцевые диски разделяют на:

• плоские;
• воротниковые;
• свободные на приварном кольце;
• для сосудов и аппаратов;
• заглушки.

Последними глушат концевые отверстия тупиковых труб или отсекают участки трубопровода, подлежащего ремонту. Кроме этого, выпускают четырехугольные соединители с четырьмя отверстиями под крепеж.

Высота выступа определяет давление, при котором гарантируется работа фланцевого соединения без повреждений. Для работы при давлении, находящемся в диапазоне от 1,03 до 2,07 МПа, достаточно высоты выступа 1,6 мм. Если максимальное давление составляет 2,76 – 20,68 МПа, то высота выступа должна быть 6,4 мм.

Крепятся фланцы одинаково, независимо от разновидностей соединителей.

Технология монтажа фланцевого соединения

Перед монтажом межфланцевых соединений выполняются подготовительные работы. Соединители очищают от ржавчины, прогоняют резьбу на крепеже. Аккуратно вырезают прокладку и правильно выбивают в ней отверстия под трубу и болты. Прокладка не должна закрывать трубу и отверстия под крепеж. Выполнять герметизацию стыка использованными ранее прокладками нельзя.

После сведения стыкуемых элементов в нижнее отверстие и в два по горизонтальному диаметру вставляются три крепежа. Затем между ними опускается прокладка и размещается строго по центру к трубе.

После этого от руки затягивают один из крепежей. Следующим затягивают противоположный по диаметру. Затем устанавливают пару болтов, отступив четверть окружности от первой пары. Таким способом вставляются и поджимаются все крепежи.

Как правило, порядок крепления указан в чертеже, прилагаемом к изделию.

Окончательная затяжка гаек должна выполняться равномерно. Для этого лучше использовать гайковерты или ручные ключи без дополнительных удлинителей. За первые 24 часа работы усадка прокладки, рабочие вибрации приведут к ослаблению обтяжки. Поэтому необходимо проконтролировать стык и завернуть крепежные гайки, придав креплению прочность.

Монтаж фланцевых соединений не является сложным в исполнении, но из-за повышенной опасности конструкций к нему допускаются только специально подготовленные работники. Опасность связана с агрессивной средой наполнителя или его высоким давлением. По этой причине контроль за монтажом стыков возлагается на инженера.

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.

Виды фланцевых соединений трубопроводов – используемые материалы и способы монтажа

Чтобы стыковать между собой стальные трубопроводы промышленного типа, в основном используют фланцевый способ соединения. В первую очередь это относится к подаче воды, отопительным, газовым и нефтегазовым магистралям.

Функции и особенности фланцевого соединения

Что такое фланец трубы? Это — плоская пластина из стали кольцеобразной (реже – квадратной или прямоугольной) формы. Посредине на ней имеется отверстие, куда вставляют торцевой участок трубы. Края пластины оснащены несколькими отверстиями, расположенными на одинаковом удалении друг от друга: в них продеваются болты или шпильки, и зажимаются гайками.

Фланцевые соединения трубопроводов выступают в роли хорошей альтернативы сварке и муфтам, с возможностью быстрой сборки и разборки. Установка сопровождается привариванием торцовой части и пропускного фланцевого прохода между собой. Далее происходит стягивание обеих пластин друг с другом при помощи ключей соответствующего размера. Если речь идет о фланцах больших размеров, при закручивании потребуются трубные рычаги.

Чтобы сделать стыковку герметичной, применяются уплотнительные резиновые или фторопластовые прокладки. Кроме того, в случае возникновении нужды в перекрывании определенных участков трубопровода для проведения ремонта предусматривается использование специальных заглушек, называемых обтюраторами. Данным способом трубопроводы могут стыковаться к различным устройствам и технологическим емкостям: в основном это – теплообменники. Для этого конец трубы оснащается наварным фланцем, подключаемым к заборной трубе агрегата.

Фланцы по типу применения делятся на следующие виды:

1. Стыкующие между собой отдельные участки трубопроводов. Рассчитаны на давление 0,1 – 20 Мпа (ГОСТ №12815).
2. Обеспечивающие возможность стыковки трубопроводов с оборудованием и емкостями (ГОСТ №28759).

Чтобы рассчитать фланцевые соединения, существует специальная литература с соответствующими таблицами.

Какие бывают фланцы

Виды фланцевых соединений трубопроводов перечислены в специальной нормативной документации.

Для стыкования труб из стали применяют следующие типы фланцев, в зависимости от материала изготовления:

• Литой серый чугун (ГОСТ №12817-90). Изделиями из этого материала оснащается литая арматура, трубные соединения промышленных аппаратов и чугунных производственных сосудов. Они способны выдерживать давление от 0,1 до 16 Мпа, при температурном режиме от -15 до +300 градусов.
• Литой ковкий чугун (ГОСТ №12818-80). Стыкуются трубы, устанавливается арматура, подключаются магистрали и емкости из аналогичного материала. Рассчитаны на давление 1,6-4 Мпа и температуру от -30 до +400 градусов.
• Литая сталь (ГОСТ №12819-80). Способны соединять трубы и арматуру всех разновидностей, комфортно перенося давление 1,6 – 20 Мпа и температуру от -250 до +600 градусов.
• Приварная сталь, плоские (ГОСТ №12820-80). Данные элементы рассчитаны на давление 0,1-2,5 Мпа. Допустимая температура: от -70 до +300. Обтюраторы также относятся к данному типу.
• Сталь, для стыковки сваркой (ГОСТ №12821-80). Работают при давлении 0,1-20 Мпа и температуре от -250 до +600.
• Сталь, имеют приварное кольцо. Показатели давления: 0,1-3 Мпа. Температура: от -30 до +300 градусов. Читайте также: «Какие бывают фланцы для труб – виды и преимущества соединений».

Монтаж фланцевых соединений трубопроводов сварного типа осуществляется путем их приваривания к трубному торцу при помощи двух сварных швов. Элементы, предусматривающие стыковую сварку, имеют один шов, разделяющий между трубу и фланцевый корпус. Конструкция, оснащенная кольцом, включает в себя две части – пластину и кольцо, с одинаковым диаметром. В этом случае труба имеет одно кольцом, фланец же совершенно свободно вращается вокруг трубы.

Данным типом изделий обычно комплектуются труднодоступные места и участки, где требуется постоянный ремонт и обслуживание магистрали. Конструкционные особенности этого соединения позволяют проводить монтажные и демонтажные работы в условиях ограниченного пространства и за очень короткие сроки.

Типы фланцевых соединений трубопроводов и оборудования (или сосудов) имеют следующую классификацию:

• Плоские из стали (ГОСТ №28759-2). Используются на оборудовании сечением 40-400 см. Способны выдерживать давление 0,3-1,7 Мпа, и температуру -70 +300 градусов.
• Стальные, для стыковой сварки (ГОСТ №28759-3). Выпускаются в диаметре 4-400 см. Рассчитаны на давление 0,7-6,5 Мпа, температуру -70 — +550 градусов.
• Стальные, имеющие сечение восьмиугольного типа. Могут иметь диаметр 40-160 см. Допустимые параметры давления: 6,4-16 Мпа, температуры: -70 — +550 градусов.

Нельзя обойти вниманием и т.н. изоляционное фланцевое соединение. Его непосредственной задачей является защита трубы от коррозийных процессов электрохимического типа: именно из-за нее подземные коммуникации быстро выходят из строя. В состав изолирующего фланцевого соединения входят две стягивающие шпильки и диэлектрическая прокладка, изготовленная из термостабилизированного графита или паронита.

С помощью такого соединения блуждающие электрические токи локализируются на конкретных магистральных участках: нередко для их отведения в почву применяют специальное заземление. Использование изолирующих фланцевых соединений приводит к заметному увеличению эксплуатационного срока коммуникаций, расположенных под землей. Меняют диэлектрическую прокладку примерно раз в 15-20 лет: для этого потребуется наличие специальных разгонщиков в виде клиновидных домкратов, для разводки соседних фланцев. Данные приспособления могут быть ручными или гидравлическими, с возможностью развить усилия до 15 тонн.

Конструкционные разновидности фланцев

Кроме материала изготовления и способа монтажа, для классификации фланцев применяется такой критерий, как конструктивное исполнение.

По данному принципу соединительные элементы разделены на 8 основных групп (согласно ГОСТу №12820):

1. Конструкция имеет соединительный выступ (фаску), для выполнения которой выбран угол в 45 градусов.
2. Выступ имеет угол 90 градусов.
3. Фаска в 45 градусов и дополнительная выборка (впадина) по внутреннему торцевому участку.
4. Внутренняя выборка и фаска в 90 градусов.
5. Внутренний паз, которым оснащена вся окружность изделия.
6. Имеет внутреннюю фаску специально под возможность применить вибровставку.
7. Фаска под овальную прокладку.
8. Аналог 4-го и 5-го типов, однако дополнительно имеется фаска для линзовой вставки.

Фланцы компрессионного типа, стыкующие трубы из стали и пластика, образуют отдельную линейку соответствующего товара. Состоят из двух частей – пластины и муфты, предназначенной для ПЭ труб. Данными изделиями могут оснащаться магистрали, имеющие давление до 10 Мпа. При помощи т.н. «компрессионных адаптеров» обеспечивается возможность стыковки труб из пластика и металлической арматуры.

Задачей вибровставки (фланцевой вставки) является достижение максимального шумопоглощения и снижения вибрации, которой сопровождается работа трубопроводов. Для изготовления вибровставок обычно применяют термоустойчивую резину с кордовым основанием: это делает прокладку более жесткой и устойчивой к изменениям ее формы вследствие давления фланцевых пластин.

Диаметры вибровставок могут быть различными, от 25 до 800 мм, с возможностью использования на магистралях по транспортированию воды, газа, пара и других химически инертных веществ. Для вибровставок диаметром 25-200 мм установлен предел давления в 16 Мпа, 250-600 мм – 10 МПа, с возможностью выдерживать нагрев до +110 градусов. Для подобных прокладок не страшно явление линейного удлинения трубопроводов: допустимые пределы сжимания и разжимания — 12-20 мм.

Специфика конструкции фланца

Что такое фланцевое соединение трубопроводов? Кроме вышеуказанных соединительных пластин, в составе фланцевого крепежа входит болт (как вариант – шпилька), гайка и шайба. Как следует из нормативных предписаний (ГОСТ №12816), болтами могут оснащаться трубопроводы, где рабочая среда имеет давление не выше 25 МПа. В случае превышения данного параметра рекомендуется использовать монтажную шпильку, имеющую вид стального стержня, с резьбой по обоим краям. Соединения шпильками считаются на порядок прочнее, чем в случае использования болтов.

Установка фланцевых соединений на стальных трубопроводах с показателем давления выше 100 Мпа осуществляется шпильками из стали № 35. Если давление ниже 100 Мпа, подойдут шпильки из 20-й стали. Фланцевые шайбы – это такие пластины, которые подкладывают под гайку или болт для увеличения их площади опоры. Обычно их делают стальными. Во фланцевых соединениях для болтов, шпилек и шайб допускаются классы прочности 8.8, 6.6 и 5.6.

Что касается трубопроводов для транспортировки агрессивных жидких веществ, потребуется обязательная установка специального защитного кожуха. Он имеет вид чехла, для изготовления которого применяют гидрофобный текстиль, листовую сталь или термостойкие полимеры: они удерживают рабочую жидкость от разбрызгивания в случае разгерметизации фланцевого соединения.

Диаметры защитных кожухов могут быть от 15-ти до 1200 мм. Самыми популярными в этом отношении являются изделия из фторопласта, способные комфортно переносить температуру от -200 до +230 градусов, не деформируясь в течении длительного времени. Кроме того, такие кожухи достаточно легкие, поэтому дополнительной нагрузки на магистраль не происходит. В продаже представлены в разборном виде, для сборки по месту эксплуатации прилагается соответствующая схема.

Виды фланцевых соединений трубопроводов – используемые материалы и способы монтажа

Источник https://trubametr.ru/vidy-rabot/montazh/flantsevoe-soedinenie

Источник https://trubanet.ru/stalnye-truby/flancevoe-soedinenie-stalnykh-trub-ikh-plyusy-i-oblast-primeneniya.html

Источник https://trubaspec.com/soedinenie-trub/vidy-flantsevykh-soedineniy-truboprovodov-ispolzuemye-materialy-i-sposoby-montazha.html