Фланцы, фланцевые соединения - описание, применение в трубопроводном транспорте.

Фланцевые соединения получили широкое применение во всех отраслях трубопроводного транспорта, начиная от жилищно-коммунального хозяйства и заканчивая магистральными трубопроводами высокого давления. Универсальность применения обуславливается в первую очередь разнообразием применяемых материалов, из которых изготавливаются фланцы и фланцевый крепёж. В частности в ЖКХ как правило применяются низкосортные стали, чугун напротив в нефте и газопроводах находят применение только высокосортные, нержавеющие и кислотостойкие сплавы.

Фланцы стальные (от нем. Flansch) – соединительная часть трубопроводной арматуры, резервуаров, валов и др., выполняемая, как правило , заодно с основной деталью (узлом) или присоединяемая к основной детали при помощи соединений; обычно плоское кольцо или диск со ступенчатым поперечным сечением с отверстиями под болты или шпильки, расположенными симметрично по средней окружности кольцевой поверхности фланца для соединения с другими стальными фланцами. Как упоминалось ранее, фланцы изготавливаются как из высокопрочных и кислостойких марок сталей так из низкосортных марок, в зависимости от требований к применению.

Существуют несколько типов фланцев применяемых в трубопроводном транспорте: приварные встык, плоские стальные приварные, свободные на приварном кольце. К основным типам стальных, приварных, круглых фланцев, используемых в трубопроводной арматуре, в резервуарах и аппаратах нефтехимической промышленности относятся: Фланцы стальные плоские с соединительным выступом или без него; с кольцевыми цилиндрическими выступами или впадинами для установки прокладок и центрирования с конусной или цилиндрической частью для сварки встык.

Одним из важных параметров фланца относятся: толщина присоединительной кольцевой части фланца –b; диаметральная высота этой части (D –D1)/2; число n и диаметр d отверстий для болтов или шпилек, крепящихся фланцев. Для обеспечения равномерного распределения удельных давлений в стыке кольцевых поверхностей стальных фланцев и создания требуемых давлений в прокладке фланец должен быть жестким. Это требование является особенно важным для аппаратуры и резервуаров, работающих с агрессивными средами. По принятым в машиностроении нормам стальной фланец считается жестким при толщине b = (2 / 2,5) d.

При небольших размерах фланца (D до 200 мм) и давлениях до 2 МПа выбирают предварительно d= 12 / 18 мм, n = 4 / 8, b = 12 / 20 мм. При заданном давлении в прокладке производят проверку болтов на прочность. При увеличении D увеличивают также d, n, b.

Размеры кольцевой опоры поверхности фланца стального принимаются также с учетом машиностроительных нормативов для размеров мест под гаечные ключи. В зависимости от размеров фланцев, производительных возможностей предприятия и требований к качеству металла фланцы стальные могут изготавливаться разными методами: механической обработкой из стальных листов, из поковок, обычным литьем или центробежным. При изготовлении фланцев применяются методы: ковка, литьё, гибка из полосы и изготовление из паковки.

Одним из выгодных методов исходя из себестоимости, считается изготовление заготовок центробежным литьем с электрошлаковым переплавом металла. В этом случаи достигается высокое качество структуры металла, а также – возможность изготовления фланцев из различных, в том числе легированных марок сталей. Всем этим требованиям для заготовок фланцев стальных несложной формы и средних размеров удовлетворяют поковки.

Стандарты определяют, что поковки типа фланец, как заготовки для деталей ответственного назначения, изготавливаются на гидравлических прессах методом многопереходной закрытой объёмной штамповки. Применение фланцев и фланцевых соединений в промысловых трубопроводах высокого давления накладывает высокие требования к качеству. На предприятии ООО Инженерный Союз-Омск проводится многоступенчатый контроль качества, для этого применяются: твердомеры по методу Бринеля (ТБ 5004 (диап. 4-450НВ), ТБ 5004-03 (с электронным блоком), ), твердомеры по методу Роквела (ТР 5014-01 (с электронным блоком)). Установки компании позволяют изготавливать Фланцы на заказ по чертежу заказчика, обечайки, кольцевые заготовки весом от 20 до 1100 кг с условным проходом от 200 мм (внутренний диаметр заготовки) и более. Также применяются различные разрыв- машины (тип Р-5, Р-100). Ведётся строгий контроль качества на всех этапах производства.