Что такое фланцы для труб и трубопроводных систем

В трубопроводах фланец используется для соединения трубы с другим оборудованием (другой трубой, клапаном или насосом). Фланцы труб могут быть классифицированы по форме (воротниковый, глухой, раструбный, резьбовой и т. д). По типу поверхности (RF, FF, RTJ), по марке материала (катаные и кованые) и по спецификации (стандарты ANSI / ASME B16.5 и B16.47 охватывают американские стандартные фланцы для трубопроводов, стандарт EN 1092-1 охватывает европейские фланцы труб).

Что такое фланец?

Фланец - это изделие из литой или кованой стали, используемое для соединения трубы с другим механическим устройством. В нефтегазовой промышленности фланцы из кованой стали предпочтительны из-за их прочности и долговечности.

Размеры фланцев

Основные размеры трубных фланцев:

• номинальный размер (то есть размер отверстия фланца, чтобы соответствовать размеру отверстия соединительной трубы);
• класс фланца (который указывает давление / температуру фланца, то есть 150#, 300#, 400# до 2500#);
• толщина стенки для воротникового фланца (который должен совпадать с толщиной стенки трубы).

Фланцы в трубопроводах

Трубные фланцы доступны в нескольких типах, стандартными являются воротниковый, глухой, раструбный, свободный, резьбовой и т. д.). Также существуют некоторые специальные типы фланцев, такие как поворотные фланцы, фланцы расширительные / переходные, нипофланец / приварные фланцы и фланцы диафрагмы.

Как правило, воротниковые, свободные и раструбные сварные фланцы используются при высоком давлении, которые требуют долговечных фланцевых соединений. Резьбовые фланцы можно использовать в системе трубопроводов с низким давлением, а также при отсутствии вибрации.

Свободные фланцы используются в сочетании с концевыми заглушками либо для облегчения выравнивания болтов двух сопряженных фланцев, либо для снижения стоимости благородных материалов в высококачественных фланцевых соединениях (например, в системе трубопроводов Inconel, заглушенный конец соединенный с трубой может быть в Inconel, тогда как фланец свободный может быть более низкого качества, что позволяет сэкономить общий вес дорогого материала Inconel).

Марки материалов

Основные марки материалов для трубных фланцев, рассмотренные в отдельной статье:

• ASTM A105 (фланцы из углеродистой стали для работы при высоких температурах);
• ASTM A350 (фланцы из углеродистой стали для работы при низких температурах);
• ASTM A694 (высокопрочные фланцы из углеродистой стали для трубопроводов);
• ASTM A182 F1 до F91 (фланец из легированной стали);
• ASTM A182 F304, F316, F321 (фланец из нержавеющей стали);
• ASTM A182 F51, ASTM A182 F53/55 (дуплексные и супердуплексные фланцы), и высокосортные (фланцы Inconel, Hastelloy, Monel).

Фланцы для цветных труб (медь, мельхиор и алюминий) используются в судостроении и авиации.

Материал трубы и фланца, конечно, должен совпадать (согласно таблице выбора материалов трубопровода по ASTM).

Для специфической области применения фланцы могут быть покрыты, окрашены или облицованы изнутри (например, тефлоном) для повышения устойчивости металла к агрессивным или эрозионным жидкостям.

Технические характеристики ASME / EN

Стандарт ASME B16.5 охватывает фланцы для трубопроводов диаметром до 24 дюймов, тогда как стандарт ASME B16.47 охватывает фланцы труб выше 24 дюймов (доступны серии A и B).

Трубные фланцы для европейских трубопроводных систем соответствуют стандарту EN 1092-1 (фланец воротниковый типа 11, плоский фланец типа 01, глухой фланец типа 05, резьбовой фланец типа 13).

Что такое фланцевое соединение?

Фланцевое соединение - это соединение между трубой и другим трубопроводным оборудованием (например, трубой другой длины, клапаном или сосудом под давлением). Сотни, даже тысячи фланцевых соединений необходимы для функционирования трубопроводной системы.

Три основных компонента фланцевого соединения:

• два сопряженных фланца (основной и дополнительный фланец);
• некоторое количество болтов с болтами для фланцев (для фланцев различного диаметра, класса и поверхности требуется различное количество и размеры болтов и гаек с штифтами для надлежащего уплотнения);
• две прокладки, которые могут быть либо металлическими (спирально-навитые, кольцевые, в оболочке и зубчатые), либо неметаллическими (не асбестовые прокладки).

Стальная труба может быть приварена к фланцу (это в случае раструбного, воротникового, свободного фланца) или привинчена к нему (резьбовой фланец). Сварные соединения между трубами и фланцами используются при высоком давлении и температуре, а диаметры превышают 2 дюйма. Резьбовые соединения используются для трубопроводных систем малого диаметра, которые не подвержены механическим воздействиям, таким как расширение, вибрация, сжатие, колебание.

Комплекты межфланцевого уплотнения также можно использовать для фланцевого соединения, чтобы защитить фланцы, болты и ​​прокладки от коррозии, вызванную статическими токами, проходящими через трубопровод (это называется «катодная защита»).

Для предотвращения опасных утечек в трубопроводе, фланцевые соединения должны выполняться только обученным персоналом (стандартная норма TSE - TS EN 1591, часть 1-4, «Фланцы и их соединения» является справочным источником).

Фланцевые болты

Фланцы для трубопровода должны быть соединены с использованием соответствующих шпилек и гаек. Очень важно использовать правильное число, диаметр, длину и материал для корректного соединения болтов и обеспечения герметичности соединений. Кроме того, шпильки должны быть затянуты в правильной последовательности и с применением соответствующего крутящего момента.

В таблице указано точное количество болтов для фланцев, диаметр и длина шпилек, которое требуется для фланцев по ASME с различным размером, классом и обработкой поверхности.

Вес фланца

Вес фланца класса 150

Вес фланца класса 300

Вес фланца класса 600

Вес фланца класса 900

Вес фланца класса 1500

Вес фланца класса 2500

Как заказать фланец

Следующую информацию следует сообщить производителю при заказе фланцев:

• Тип фланца (воротниковый, глухой, раструбный, свободный);
• Стандарт фланца (например, ASME B16.5, ASME B16.47 тип A, EN 1092-1, JIS, UNI, DIN, и тд);
• Номинальный размер трубы (NPS);
• Марка фланца (или класс): марки фланцев можно проранжировать от 150 до 2500 для фланцев по ASME, от 5К до 30К для фланцев JIS B2220 и KS1503, от PN 6 до PN 100 для европейских и российских стандартов фланцев (DIN, UNI, EN 1092-1, ГОСТ 12820 / 12821-80). Класс 600/3, 1000/3, 1600/3, 2500/3, 4000/3 для фланцев SANS/SABS (южноафриканский стандарт для фланцев);
• Толщина стенки труб (воротниковые и раструбные фланцы);
• Тип соединительной поверхности фланца (FF; RF, RTJ) в соответствии с ASME B16.5, выступающая поверхность - это стандартная облицовка для фланцев с пазом под кольцевое уплотнение, такие как RTJ или плоская поверхность FF, должны быть заказаны индивидуально);
• Обработка поверхности фланца (гладкая, матовая, концентрическая зубчатая и т.д.);
• Марка материала (кованые углеродистые, нержавеющие, дуплексные, никелевые легированные стали или цветные металлы, такие как мельхиор, медь, алюминий и бронза).