Что такое фланцы?

● Введение во фланцы

Фланец трубы соединяет трубопровод и компоненты в системе трубопроводов с помощью болтовых соединений и прокладок. Наиболее часто используемые фланцы представляют собой фланец с приварной горловиной, фланец с накладкой, глухой фланец, фланец для приварки враструб, фланец с резьбой и фланец внахлестку (фланец RTJ). Этот тип соединения во фланце трубы обеспечивает простоту разборки и разделения для ремонта и регулярного обслуживания. Наиболее распространенной спецификацией для фланцев из углеродистой и нержавеющей стали является ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Металлические фланцы обычно используются для промышленного, коммерческого и институционального применения. Фланцы стальных труб доступны в различных стилях и классах давления. Металлические фланцы классифицируются от 150 до 2500 # рейтинга. В дополнение к указанию класса давления, некоторые фланцы, такие как фланец с приварной горловиной и фланец с приварной муфтой, также требуют указания спецификации трубы. Это гарантирует, что отверстие трубы будет совпадать с отверстием приварной горловины или приварного фланца враструб.

SSM предлагает широкий ассортимент трубных фланцев из углеродистой стали, нержавеющей стали и никелевого сплава. Мы также можем предоставить специальные фланцы, такие как фланец с длинной приварной горловиной, специальный материал по запросу и фланцы для труб с высоким пределом текучести.

Классификация фланцев осуществляется несколькими альтернативными способами:

● На основе крепления к трубе

Фланцы можно классифицировать по способу крепления к трубопроводу, как показано ниже;

● Сварочный фланец

Фланец с приварной горловиной (также называемый «фланец с приварной горловиной») хорошо известен благодаря своей длинной конической ступице, которая обеспечивает механическую прочность (полезно противостоять «выпуклости» и «изгибу»). Фланцы с приварной горловиной представляют собой фланцы с высокой степенью целостности и доступны во всех размерах, всех распространенных типах поверхностей (плоские, выступающие, RTJ) и всех классах. Благодаря прочности ступицы и целостности сварного шва этот тип фланца хорошо подходит для применения при повышенных температурах и давлении.

● Накидные фланцы

Накидные фланцы, также известные как «ступичные фланцы», имеют ступицу с очень низким профилем. Этот тип фланца обычно соединяется с трубой одним или двумя угловыми швами (один снаружи фланца и один внутри фланца), однако можно использовать только один сварной шов. Накидные фланцы производятся разных размеров и предпочтительнее для применений с более низким давлением (класс ASME меньше или равен 600). Размер отверстия накидного фланца (внутренний диаметр) больше, чем у соединительной трубы, что позволяет ему скользить/надвигаться на трубу (надвигаться на трубу). Между трубой и фланцем отсутствует сварной шов с полным проплавлением, поэтому существуют ограничения на его использование из-за меньшей целостности сварного шва.

● Приварные фланцы с раструбом

Приварные фланцы с раструбом имеют раструб, в который вставляется труба; труба закреплена одним угловым сварным швом, расположенным на внешней стороне ступицы фланца. Существенным недостатком этого типа фланца является то, что он не считается соединением с высокой степенью целостности, поскольку сварной шов трудно проверить; таким образом, фланцы с раструбным приваром подходят только для классов от низкого до среднего (меньше или равно ASME 600). Из-за более низкой целостности и непригодности для использования при более высоких давлениях фланцы под сварку враструб почти всегда имеют плоские или выступающие поверхности. Фланцы для приварки враструб предназначены для малых номинальных размеров труб (меньше или равно 4 дюймам, меньше или равно 10 см) и являются общими для размеров труб от ½ до 2- дюймов (размеры труб от 1,3 до 5 см). Механическая прочность фланца с раструбным приваром аналогична прочности накладного фланца, но накладной фланец может использовать два сварных шва.

● Резьбовой фланец

В конструкции фланца с резьбой (также называемого «фланец с резьбой») используется резьба для соединения фланца с трубой. Наружная резьба нарезается на конце трубы, а внутренняя резьба нарезается в отверстии фланца; Затем труба с наружной резьбой ввинчивается во фланец с внутренней резьбой.

Несмотря на то, что конструкция фланца с резьбой доступна во многих размерах и номинальных давлениях, она в основном используется для систем трубопроводов небольшого размера, т.е. меньше или равно 4 дюймам. Его использование также обычно ограничивается нетоксичными системами, системами низкого давления и низкотемпературными системами. Резьбовые фланцы размером от ½ до 2- дюймов встречаются гораздо чаще, чем фланцы размером от 2 дюймов и выше. Из-за применения при более низком давлении в резьбовых фланцах используются только плоские и выступающие поверхности. Они не подходят для применения при высоких температурах, потому что геометрия резьбы будет деформироваться, что часто приводит к утечкам.

● Заглушка

Глухой фланец (также называемый «запорным фланцем») устанавливается на конце трубопроводной системы для заделки трубы. Он не имеет центрального отверстия (отверстия), поэтому поток через фланец отсутствует. Глухой фланец может использоваться для изоляции трубы, клапана или сосуда под давлением. Этот тип фланца доступен во всех размерах и классах и может использовать плоскую, выступающую или кольцевую поверхность соединения.

Глухой фланец может заменить заглушку для сварки встык в случае, если требуется удлинение трубопровода или в случае необходимости осмотра трубопровода (удалите глухой фланец, чтобы получить доступ к внутренней части трубы). Этот тип фланца также можно использовать в качестве точки доступа к стержню в дренажных системах. В зависимости от применения глухой фланец можно просверлить и использовать как накидной фланец или нарезать резьбу и использовать как фланец с резьбой.

● Фланец внахлестку (LJF)

Фланец с соединением внахлестку (LJF) представляет собой сборку из двух элементов, включающих в себя вставной конец и кольцевой фланец с соединением внахлестку (также называемый «фланец с соединением внахлестку»). Чтобы быть технически правильным, вставной конец не является частью фланца с соединением внахлестку. Однако фланец с соединением внахлест всегда используется в сочетании с врезным концом, поэтому обе части часто вместе называются «фланец с соединением внахлестку». Благодаря своей конструкции фланцы с соединением внахлестку всегда имеют плоскую поверхность с гладкой поверхностью. Но в сочетании с заглушкой получается приподнятая уплотнительная поверхность. Это происходит из-за того, что уплотняющая поверхность втулочного конца находится выше плоскости болтового соединения фланца. Фланец с соединением внахлестку не имеет уплотнительной поверхности, уплотнительная поверхность имеется только на врезном конце. Уплотнительная поверхность втулочного конца может быть гладкой, зубчатой ​​или с канавками, чтобы обеспечить кольцевое соединение.

Чтобы собрать фланец с кольцевым соединением внахлестку и вставной конец, вставной конец должен вставиться в отверстие фланцевого кольца, а затем привариться к трубе встык. Одна сторона патрубка образует уплотнительную поверхность, а противоположная/задняя сторона патрубка прижимается к фланцевому кольцу соединения внахлестку (когда фланец собран). Фланцевое кольцо соединения внахлестку может свободно вращаться после приварки втулочного конца к трубе, потому что оно физически не соединено с втулочным концом. После сборки фланцевого соединения кольцо внахлестку больше не может свободно вращаться.

Другие типы фланцев, с которыми сталкиваются многие инженеры, — это фланцы с наружной и внутренней резьбой, а также типы с шипами и канавками. Менее распространенные типы включают конструкции с отверстием, расширителем, редуктором и фланцем с длинной сварной шейкой.

Концы фланцев могут быть привинчены, приварены или приварены (контакт металла к металлу) к соответствующему трубопроводу.

Обзор типов фланцев

Некоторая важная информация о типах фланцев собрана в таблице ниже. Хотя в таблице указаны стандарты ASME, доступны альтернативные международные и национальные стандарты (DIN, EN и т. д.). Однако ASME является наиболее широко признанной организацией по стандартизации трубопроводов, и по этой причине ее стандарты были упомянуты.

В приведенной ниже таблице столбец «Поверхности» указывает обычную поверхность уплотнения, выбираемую для каждого типа фланца. Однако возможны исключения из этого правила в зависимости от типа фланца. Таблицу следует рассматривать как общую обзорную таблицу, а конкретную информацию следует искать в соответствующих стандартах.

● На основе облицовки

Существует три распространенных типа поверхности фланца: плоское/плоское, выступающее и кольцевое соединение (RTJ). Существуют и другие типы поверхностей фланцев, в первую очередь конструкции с пазом и пазом (T&G), соединение внахлестку и конструкция с наружной и внутренней резьбой (M&F), но они менее популярны. Стандарты трубопроводов определяют точную геометрию, размеры, материал и качество поверхности поверхности фланца.

Фланцы также можно классифицировать на основе облицовки, как показано ниже:

● Фланец с выступом (RF)

Фланец с выступом (RF) имеет уплотнительную поверхность круглой формы, выступающую из плоскости круга болтового соединения фланца. Фланцы с выступом доступны для всех классов давления и, следовательно, для широкого диапазона номинальных значений давления и температуры. Фланцы RF являются наиболее распространенным типом фланцев, используемых в нефтегазовой и химической промышленности.

Во фланцах RF используются зубчатые уплотнительные поверхности с неметаллическими или полуметаллическими прокладками. Уплотнительная поверхность фланца RF находится от внутреннего диаметра фланца до внешнего диаметра выступающей поверхности. Типичная прокладка для фланцев RF представляет собой прокладку из графитовой стали с номинальной температурой до 400 ⁰C (750 ⁰F) и номинальным давлением до 250 бар (3625 фунтов на кв. дюйм).

Высота выступа над поверхностью болтового соединения определяется классом фланца и стандартом, из которого он взят. По стандарту ASME B16.5 стальные фланцы классов 150 и 300 имеют высоту выступа 1/16 дюйма (1,6 мм); стальные фланцы, превышающие класс 300, имеют выступ на 1/4 дюйма (6,4 мм). В идеальном мире высота приподнятого лица будет увеличиваться по мере увеличения класса, но в большинстве стандартов этого не происходит; однако это логическое обобщение.

●Фланец с плоской поверхностью (FF)

Фланцы с плоской поверхностью (FF) используют неметаллические прокладки (мягкие прокладки) и всегда должны иметь зубчатую уплотняющую поверхность. Этот тип фланца хорошо подходит для приложений с низким давлением и используется для классов давления 125 и 250.

Прокладки устанавливаются непосредственно на переднюю уплотняющую поверхность лопатки фланца, т.е. в той же плоскости, что и поверхность круга болтового соединения. Зона уплотнения прокладки находится от внутреннего диаметра фланца до наружного диаметра фланца. Типичные материалы мягких прокладок обычно рассчитаны на температуру 100 ⁰C (212 ⁰F) и давление не более 20 бар (290 фунтов на кв. дюйм). Поскольку фланцы с плоской поверхностью используют такую ​​большую площадь уплотнения, они изготавливаются по размеру. Фланцевые прокладки с плоской поверхностью не могут вращаться после установки из-за того, что отверстия под болты проходят через прокладку. Благодаря большому размеру уплотняемой поверхности фланцы с плоской поверхностью устойчивы к механическим деформациям (изгибу, искривлению и т. д.).

Фланцы с плоской поверхностью никогда не должны соединяться с фланцами с выступом, особенно если фланец с выступом изготовлен из более твердого материала.

● Соединение кольцевого типа (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1382⁰F). Фланцы RTJ можно использовать для всех классов давления, но обычно они используются для класса 900 и выше.

Разница между фланцем RTJ и фланцем с выступом заключается в способе получения уплотнения. Металлические прокладки (жесткие) используются с фланцами RTJ, в то время как в прокладках с выступающими поверхностями используются мягкие или полуметаллические прокладки. Существуют три основные группы соединений кольцевого типа: R, RX и BX; мы сосредоточимся на соединении типа R, потому что оно является наиболее распространенным.

Прокладки RTJ типа R имеют круглую форму с овальным или восьмиугольным профилем/корпусом; восьмиугольный профиль обеспечивает наиболее эффективное уплотнение и более современный дизайн. На торце фланца RTJ вырезается канавка, и в эту канавку устанавливается соответствующая прокладка. Когда фланец собран, две сопрягаемые поверхности сжимают прокладку до тех пор, пока она не деформируется и не образуется уплотнение металл-металл. Если фланец собран правильно, два сопряженных фланца RTJ не должны вступать в физический контакт друг с другом.

Прокладки RTJ часто изготавливаются из материала, немного более мягкого, чем материал фланца. Поскольку материал прокладки более мягкий, он деформируется при более низком давлении, чем фланец, что гарантирует, что именно прокладка деформируется, создавая уплотнение, а не фланец вокруг прокладки.

● Язык и канавка (T/G)

Одна поверхность фланца имеет приподнятое кольцо (язычок), выточенное на поверхности фланца, в то время как сопрягаемый фланец имеет соответствующую выемку (канавку), выточенную на поверхности. Поверхности язычка и канавки этих фланцев должны совпадать. Накладки пазогребневые стандартизированы как крупного, так и мелкого типов. Они отличаются от пазогребневых тем, что внутренние диаметры пазогребневого шпунта не заходят в основание фланца, благодаря чему прокладка сохраняется на ее внутреннем и внешнем диаметре. Их обычно можно найти на крышках насосов и крышках клапанов. Соединения «шип-паз» также имеют то преимущество, что они самовыравниваются и служат резервуаром для клея. Шарфовое соединение удерживает ось нагрузки на одной линии с соединением и не требует серьезной механической обработки.

● Мужчина и женщина (М/Ж)

Для этого типа фланцы также должны быть согласованы. Одна грань фланца имеет область, выходящую за пределы нормальной поверхности фланца (папа). Другой фланец или ответный фланец имеет соответствующее углубление (внутреннюю резьбу), выточенное на его поверхности. Женское лицо имеет глубину 3/16-дюйма, мужское лицо - 1/4-дюйма в высоту, и оба имеют гладкую поверхность. Наружный диаметр охватывающей поверхности служит для размещения и удержания прокладки. Нестандартные наружные и внутренние поверхности обычно используются на кожухе теплообменника для каналов и фланцев крышки. Женское лицо и мужское лицо гладкие. Наружный диаметр охватывающей поверхности служит для размещения и удержания прокладки.

Резюме поверхности фланца

В таблице ниже приведены характеристики трех наиболее распространенных поверхностей фланцев.

● На основе лицевой отделки

Торцевая поверхность фланца – это место установки уплотнительного элемента (прокладки). Наиболее распространенные конструкции торцевой поверхности фланцев гладкие и зубчатые. Поверхности фланцев с плоской поверхностью (FF) и фланцы с выступающей поверхностью (RF) требуют зубчатых зацеплений, если они изготовлены в соответствии с отраслевыми стандартами.

● Стоковая отделка

Наиболее широко используемая из всех отделок поверхности фланцев, поскольку практически подходит для всех обычных условий эксплуатации. При сжатии мягкая поверхность прокладки встраивается в эту отделку, что помогает создать уплотнение, и между сопрягаемыми поверхностями возникает высокий уровень трения. Финишная обработка этих фланцев производится инструментом с закругленным концом радиусом 1,6 мм при скорости подачи 0,8 мм за оборот до 12 дюймов. Для размеров 14 дюймов и больше чистовая обработка выполняется круглогубцем 3,2 мм с подачей 1,2 мм за оборот.

● Гладкая отделка

Эта отделка не имеет визуально видимой маркировки инструмента. Эти отделки обычно используются для прокладок с металлическими поверхностями, такими как двойная оболочка, плоская сталь и гофрированный металл. Гладкие поверхности соединяются для создания уплотнения и зависят от плоскостности противоположных поверхностей для обеспечения уплотнения. Обычно это достигается за счет того, что контактная поверхность прокладки образована непрерывной (иногда называемой фонографической) спиральной канавкой, созданной инструментом с круглым концом радиусом {{0}},8 мм при скорости подачи {{5}. },3 мм на оборот при глубине 0,05 мм. Это приведет к шероховатости Ra от 3,2 до 6,3 микрометров (125–250 микродюймов).

● Зубчатая отделка

Это также непрерывная или фонографическая спиральная канавка, но она отличается от стандартной обработки тем, что канавка обычно создается с помощью инструмента 90-deg, который создает геометрию «V» с зазубринами под углом 45 градусов. Зубцы, предусмотренные на облицовке, могут быть концентрическими или спиральными (фонографическими). Концентрические зазубрины необходимы для отделки поверхности, когда переносимая жидкость имеет очень низкую плотность и может найти путь утечки через полость. Зубчатость определяется числом, которое представляет собой среднюю арифметическую высоту шероховатости (AARH). Это среднее арифметическое абсолютных значений измеренных отклонений высоты профиля, взятых в пределах длины выборки и измеренных от центральной линии графика.

Фланцы с гладкой отделкой указаны, если указаны металлические прокладки, а зубчатая отделка предусмотрена, если предусмотрена неметаллическая прокладка.

Подходящие значения шероховатости

Отраслевые стандарты определяют подходящие значения шероховатости, из стандарта ASME B16.5 взяты следующие значения:

● На основе материала конструкции

Фланцы обычно кованые, за исключением очень немногих случаев, когда они изготавливаются из пластин. Если для изготовления используются пластины, они должны быть свариваемыми. ASME B16.5 позволяет изготавливать из листа только редукционные фланцы и глухие фланцы. Обычно используемые конструкционные материалы следующие:

● Основано на номинальном давлении-температуре

Фланцы также классифицируются по номинальному давлению и температуре в ASME B 16.5, как показано ниже;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

В таблицах номинальных значений давления и температуры в стандарте ASME B 16.5 указано безударное рабочее манометрическое давление, которому может подвергаться фланец при определенной температуре. Фланцы могут выдерживать разное давление при разных температурах. По мере повышения температуры номинальное давление фланца уменьшается. Указанный класс давления 150#, 300# и т. д. является базовым, и фланцы могут выдерживать более высокое давление при более низких температурах. ASME B 16.5 указывает допустимое давление для различных материалов конструкции в зависимости от температуры. ASME B16.5 не рекомендует использовать фланцы 150# при температуре выше 400 градусов F (200 градусов). Класс давления или номинал для фланцев указывается в фунтах. Для обозначения класса давления используются разные названия. Например: 150 фунтов, или 150 фунтов, или 150#, или класс 150, все это означает одно и то же.

● ВЫВОД

Из вышеперечисленного можно разобрать разные типы фланцев, изготовление и эксплуатационные характеристики. Вы можете выбрать нужный стальной фланец, изготовленный из различных материалов, таких как нержавеющая сталь, низколегированная сталь, углеродистая сталь, дуплексная сталь или многие другие.

Выбор правильного фланца из правильного материала и знание элементов, с которыми он сталкивается во время применения, в котором используется метод трубопровода, имеет решающее значение. Мы надеемся, что этот блог поможет вам определить ключевые моменты перед покупкой фланцев.