Фланцевое присоединение к трубопроводу

Фланцевое присоединение к трубопроводу

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.
Читайте также:  Газовая горелка sparta 914325

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.

Присоединения арматуры к трубопроводу (рис. 13.2) бывают разъемными (фланцевое, муфтовое, цапковое) и неразъемными (сварное и паяное). Наиболее распространено фланцевое присоединение. Преимущества фланцевого присоединения арматуры — возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, хорошая герметизация стыков и удобство их подтяжки, большая прочность и применимость для очень широкого диапазона давле­нии и проходов. Недостатки фланцевого соединения — возможность ослаб­ления затяжки и потери герметичности со временем (особенно в условиях вибрации), повышенная трудоемкость сборки и разборки, большие габарит­ные размеры и масса. Эти недостатки фланцев особенно сказываются на трубопроводах больших диаметров, рассчитанных на средние и высокие давления.

При сборке такого соединения затягивают специальным инструментом десятки шпилек большого диаметра. Для затяжки таких фланцевых соединений часто требуется бригада слесарей. С увеличением условного давления и проходного сечения фланцев увеличивается масса как самой арматуры, так и всего трубопровода (с учетом ответных фланцев) и повышается расход ме­тала. В связи с указанными недостатками фланцевых соединений, а также увеличением диаметров трубопроводов и их рабочих давлений, все большее распространение получает арматура с патрубками под приварку. Такой арматурой в частности, оснащают магистральные газо- и нефтепроводы.

Преимущества присоединения арматуры к трубопроводу сваркой велики, что, прежде всего полная и надежная герметичность соединения, что особенно важно для трубопроводов, транспортирующих взрывоопасные, токсичные и радиоактивные вещества. Кроме того, сварное соединение не требует никакого ухода и подтяжки, что очень важно для магистральных трубопроводов, где желателен минимум обслуживания. Сварное соединение дает большую эконо­мию металла и снижает массу арматуры и трубопровода. Особенно эффек­тивно применение арматуры с концами под приварку на таких трубопрово­дах, где сам трубопровод монтируется целиком при помощи сварки.

Недостатком сварных соединений является повышенная сложность демон­тажа и замены арматуры, так как для этого ее приходится вырезать из трубопровода.

Для мелкой арматуры, особенно чугунной, наиболее часто применяют муф­товое присоединение. При этом концы арматуры имеют вид муфт с внутрен­ней резьбой. Поскольку для мелкой арматуры фланцы имеют относительно большую массу (часто одного порядка с массой арматуры без фланцев), то применение фланцев в таких условиях ведет к неоправданному увеличению расхода металла. Кроме того, затяжка болтов у фланцевых соединений не­большого диаметра более трудоемка, чем затяжка муфтового соединения, и требует применения специальных тарированных ключей.

Читайте также:  Ошибки при поклейке обоев

Рис. 13.2. Основные типы присоединения арматуры к трубопро­воду:

а — фланцевое (фланцы литые с соединительным выступом и плоской прокладкой); б — фланцевое (фланцы стальные привар­ные встык с уплотнением типа выступ — впадина с плоской про­кладкой); в — фланцевое (фланцы литые с уплотнением типа шип — паз с плоской прокладкой); г — фланцевое (фланцы стальные плоские приварные с плоской прокладкой); д — флан­цевое (фланцы стальные литые с линзовой прокладкой); е — фланцевое (фланцы стальные литые с прокладкой овального сечения); ж — муфтовое; з – цапковое.

Муфтовое соединение используют обычно в литой арматуре, ибо литьем проще всего получить наружную конфигурацию муфты (шестигранник под ключ). В связи с этим основная область применения муфтовых соедине­ний – арматура низких и средних давлений. Для мелкой арматуры высо­ких давлений, которую обычно изготовляют из поковок или проката, чаще всего применяют цапковое соединение с наружной резьбой под накидную гайку.

Фланцевые соединения трубопроводов и арматуры, рассчитанные на услов­ное давление 1-200 кгс/см 2 , стандартизованы. При этом стандартизуют типы фланцев (ГОСТ 1233-67), их присоединительные размеры (ГОСТ 1234-67), конструкции, исполнительные размеры и технические требования. В особых, технически обоснованных случаях (при ударной или повышенной нагрузке, кратковременности срока службы, специфических свойствах сре­ды – токсичности, взрывоопасности, химической агрессивности и др.) стан­дартом разрешается изготовление фланцев по отраслевым нормалям или чер­тежам, отступающим от ГОСТ, но с обязательным выполнением присоеди­нительных размеров по ГОСТ 1234-67.

Фланцы, как правило, выполняют круглыми. Исключение составляют только чугунные фланцы, стягиваемые четырьмя болтами, рассчитываемые на давление ру не выше 40 кгс/см 2 . Их допускается выполнять квадратными.

Стандартные фланцы арматуры разделяют на несколько типов по кон­струкции прокладочного соединения. Простейший из них – с гладкой лице­вой поверхностью (с соединительным выступом или без него), незащищенно­го типа, без выточки под прокладку. Эти фланцы наиболее просты для мон­тажа и демонтажа арматуры и для замены прокладок, однако герметичность создаваемого ими соединения наименее надежна.

Фланцы, рассчитанные на высокие давления (от 40 до 200 кгс/см 2 ) при­меняют с зубчатыми стальными прокладками, на низкие – с мягкими или имеющими мягкую сердцевину прокладками. Для защиты мягких прокладок от выбивания давлением рабочей среды в арматуре применяют фланцы с впа­диной под прокладку. Ответные фланцы при этом выполняют с выступом, так что снаружи прокладки фланцы образуют защищающий ее замок. Такие фланцы применяют с мягкими прокладками или металлическими, имеющими мягкую сердцевину. Третий тип фланцев арматуры, рассчитанный на такие же прокладки, что и предыдущий, – фланцы с пазом под прокладку. Ответ­ные фланцы имеют шип. Таким образом, прокладка защищена замком флан­цев как снаружи, так и изнутри, что повышает надежность соединения. Однако монтаж, демонтаж арматуры и замена прокладок здесь несколько затруднены по сравнению с фланцами первого типа.

Для высоких давлений, начиная с ру = 64 кгс/см 2 , во фланцах применяют уплотнения еще двух стандартных типов – под линзовую прокладку и под прокладку овального сечения. Эти уплотнения более экономичны и надежны при высоких давлениях, чем обычные плоские прокладки. В таких фланцевых соединениях прокладки касаются уплотнительных поверхностей фланцев тео­ретически по линии, а практически по весьма узкому кольцу. Это позволяет при равных габаритных размерах фланцев и усилиях затяжки создавать большие удельные давления на уплотнении. Таким образом, становит­ся возможным применение массивных стальных прокладок высокой прочно­сти и долговечности в место обычных мягких.

Дата добавления: 2016-03-26 ; просмотров: 3390 | Нарушение авторских прав

Вы здесь

Трубопроводная арматура может быть классифицирована по типу ее присоединения к трубопроводу, резервуару или установке. Три основные конфигурации присоединения – фланцевое, резьбовое, сварное.

Фланцевое соединение – арматура крепится к трубопроводу с помощью фланца – плоской пластины на конце трубопровода с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек). Чаще всего применяют фланцы круглой формы.

Фланцы, привариваемые к трубопроводу, называются ответными фланцами и могут быть двух видов: плоскими или воротниковыми (по характеру присоединения к трубе). Форма уплотнительной поверхности фланцев, количество и диаметры отверстий для крепежа, форма и материал прокладок между фланцами зависят от номинального давления арматуры, характеристик рабочей среды и описаны в соответствующих стандартах:

  • ГОСТ 12815 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/кв. см)
  • ГОСТ 33259-2015 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250
  • EN 1092 Flanges and their joints – Circular flanges for pipes, valves, fittings and accessories, PN designated
  • ASME/ANSI B16.5 Pipe Flanges and Flanged Fittings
Читайте также:  Как из джемпера сделать кофту

Материал ответных фланцев и крепежа, как правило, соответствует материалу трубопровода или материалу арматуры.

Фланцевое соединение – наиболее распространенный тип соединения в арматуре. К его достоинствам относят надежность, возможность многократного монтажа и демонтажа (упрощает замену и ремонт арматуры). Из недостатков – большие габариты и масса, необходимость обслуживания соединения (подтяжки гаек и замены прокладок) – особенно при наличии вибрации или воздействии окружающей среды.

В соответствии с требованиями ГОСТ имеется девять исполнений поверхности фланца (рис. 1), При подборе ответных фланцев трубопроводной арматуры, кроме условных прохода и давления, необходимо указывать исполнение уплотнительной поверхности. Следует отметить, что для свободных фланцев различные исполнения возможны только у приварного кольца.

Рис. 1. Варианты исполнений поверхности фланца.

1. – соединительный выступ; 2 – выступ; 3 – впадина; 4 – шип; 5 – паз; 6 – под линзовую подкладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8 – с шипом под фторопластовую прокладку; 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

Фланцы с выступом, впадиной применяются при давлении до 1,6 МПа. Фланцы с шип-пазом применяют при обработке ядовитых, коррозионных и взрывоопасных сред при давлении до 6,4 МПа. Фланцы в исполнении 1 используются при условном давлении не выше 6,3 МПа.

Существует следующая схема стыковки фланцев по исполнениям:

Рис. 2. Схема стыковки фланцев по исполнениям уплотнительной поверхности

Прокладки фланцевых соединений

Надежность и качество фланцевого соединения во многом зависит от выбора уплотнительной прокладки. Для фланцевых соединений применяются как мягкие неметаллические, полуметаллические, так и полностью металлические прокладки.

Прокладка – это отдельный сжимаемый элемент соединения, который, находясь в сжатом состоянии между фланцевыми деталями трубопроводов, под действием давления от затянутых крепежных изделий, заполняет собой промежуток между соединяемыми деталями.

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 1, 2, 3, 4, 5 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 уплотнительной поверхности 1 следует использовать волновые прокладки ТРГ с упругим вторичным уплотнением, а прокладки СНП снаряжать двумя ограничительными кольцами.

Фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 6 и 7 применяют с линзовыми прокладками, а также прокладками овального и восьмиугольного сечения. А фланцы с уплотнительными поверхностями исполнений 8 и 9 ─ с прокладками на основе фторопласта-4.

Иногда арматура конструктивно выполняется без фланцев, но с отверстиями в корпусе или специальными проушинами для крепления с помощью шпилек между двумя ответными фланцами трубопровода. В этом случае говорят о межфланцевом креплении арматуры.

Резьбовое соединение. Применяется для арматуры малых диаметров при низких и средних значениях давлений рабочей среды. Является технологичным и экономичным ввиду малых габаритов и отсутствия мелких деталей. Основные виды резьбовых соединений:

Муфтовое – арматура присоединятся с помощью муфт с внутренней резьбой

Цапковое – присоединяется на наружной резьбе с буртиком под уплотнение (ввинчивается по резьбе одним концом в тело агрегата или резервуара).

В штуцерном соединении присоединительный конец арматуры с наружной резьбой посредством накидной гайки подтягивается к трубопроводу. Его используют для арматуры малого и сверхмалого (с номинальным диаметром до 5,0 мм) диаметров.

Сварное соединение применяется там, где нужно обеспечить абсолютную герметичность и надежность соединения: токсичные, агрессивные, легковоспламеняющиеся, радиоактивные среды, среды с высоким рабочим давлением и температурой.

Сварные соединения могут быть выполнены в раструб и встык. В первом случае сварочный шов располагается на внешней стороне трубы. Во втором случае соединение может дополняться подкладным кольцом, исключающим перекос соединяемых деталей.

Преимущества сварного соединения – его минимальный вес, компактность, надежность и минимальные затраты на обслуживание. К недостаткам относится повышенная сложность демонтажа и замены арматуры.

По ссылкам ниже приведены

  • Исполнения фланцев арматуры по ГОСТ 12815-80
  • Обозначения исполнения фланцев арматуры по ГОСТ 12815-80 и ГОСТ 33259-2015
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector