Фланцевое соединение — наиболее распространенный способ стыковки стальных промышленных трубопроводов между собой. Таким образом могут соединяться трубы систем водоснабжения, магистрального отопления, газоснабжения и нефтегазовые трубопроводы.
Основные области применения фланцевых соединений предусматривают возможность:
- 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.
Наряду с резьбовыми, фланцевые соединения — одни из наиболее распространенных во всех сферах промышленности, начиная от прокладки технологического трубопровода и заканчивая сборкой ракетных двигателей. Стяжка по двум плоскостям позволяет получить прочное и герметичное сопряжение, где все элементы нагружены равномерно и способны выдержать значительные нагрузки без деформации, смещения или разрушения. фланцы могут иметь различную форму в зависимости от того, какого рода уплотнение заложено между ними. В общей практике предусмотрено несколько вариантов:
Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — +600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — +300⁰
В качестве уплотнений, которые закладывают между сопряженными фланцами, принято использовать:
- картон;
- паронит;
- резину;
- фторопласт;
- асбест;
- медь;
- латунь;
- нержавейку.
Прокладки изготовленные из паронита предназначены для установки на трубопроводах, рабочей средой которых является перегретая пресная вода, сухие либо нейтральные инертные газы, пар, воздух, аммиак (как жидкий так и газообразный), азот (как жидкий так и газообразный), кислород, а также нефтепродукты.
Резиновые прокладки для фланцевых соединений предназначены для использования в трубопроводах с не агрессивной рабочей средой: горячая вода, инертные газы и т.д.
Фторопластовые прокладки используются для соединения трубопроводов, рабочей средой которых является как перегретая пресная вода, пар, так и нефтепродукты, а также другие агрессивные жидкости.
Кольцевые канавки на зеркале фланца
Главной рабочей поверхностью фланцев считается так называемое зеркало фланца. На зеркале фланца протачивают концентрические канавки и делают это для вдавливания в них мягкой прокладки при затяжке фланцевого соединения, что повышает его плотность. Выступ и впадина на зеркале фланца обеспечивают правильное положение прокладки и препятствуют выталкиванию ее наружу давлением среды.
Особенно важно, предусмотреть подобный рельеф зеркала фланцевого узла при комплектации полимерных трубопроводов, где роль рабочей поверхности выполняет торец втулок под фланец.
Это гарантирует уровень герметизации узла.
Допускаемый момент затяжки для стальных болтов с метрической резьбой.
Сборка фланцевых соединений – ключевой момент монтажа фланца. Чтобы достичь максимальной герметизации, необходимо следовать основным нормативным требованиям - последовательности затяжки болтовых соединений, и нормативным усилиям затяжки (см. рис).
Последовательность затяжки болтов на фланцевом соединении.
Широкая номенклатура фланцев, используемых в современной промышленности, требует различных подходов к техническому обслуживанию фланцев. поскольку этот узел требует регулярного обслуживания то важно знать что не рекомендуется использовать фланцевое соединение в подземных трубопроводах, когда предполагается, что они будут заглублены. Как правило их необходимо устраивать с при применении обычных стальных болтов только в пределах смотровых колодцев, тоннелей, коридоров и прочих мест, дающих возможность осматривать и заменять болты или прокладки в любое время. Фланцевые соединения подвержены не только высоким температурам, напряжениям, но и коррозионным воздействиям. Поэтому они требуют регулярного обслуживания. В противном случае негативное воздействие коррозии способно отрицательно сказаться на функционировании не только определенного участка, но и всего трубопровода.
Коррозии подвержены так называемые черные металлы, к которым относят углеродистые стали и чугун. Стойкость к этому процессу проявляют цветные металлы и хромоникелевые стали. В целях защиты от коррозии фланцы покрывают различными материалами, в том числе полимерами (полипропилен, эпоксидная смола) или используют цинковое покрытие в системах холодного и горячего водоснабжения с температурой эксплуатации до + 70 градусов.
Кроме фланцев для соединения труб широкое применение нашли также фланцевые заглушки. Их еще называют глухими фланцами – это важное конструктивное звено трубопроводов. Оно служит для перекрывания отверстий и выполняет функцию прекращения движения рабочей среды. Обеспечение правильного и надежного функционирования этого элемента – важнейшая задача, так как это обеспечивает надежную и безопасную работу всего трубопровода.
Еще необходимо отметить и всегда помнить о том, что у фланцев в зависимости от рабочего давления разное межосевое расстояние, то есть расстояние между болтов. Поэтому если у вас задвижка с фланцем под 16 атм., а фланец вы возьмете на 10 атм., то отверстия под болты просто не будут совпадать.
