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).

flanged joint connection

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.

Номинальный размер трубы (NPS) Класс 150 Класс 300 Класс 400 Класс 600
# болта Диаметр болта Длина болта # болта Диаметр болта Длина болта # болта Диаметр болта Длина болта # болта Диаметр болта Длина болта
1/2 4 1/2 2 1/4 4 1/2 2 1/2 4 1/2 3 4 1/2 3
3/4 4 1/2 2 1/2 4 5/8 3 4 5/8 3 1/2 4 5/8 3 1/2
1 4 1/2 2 1/2 4 5/8 3 4 5/8 3 1/2 4 5/8 3 1/2
1 1/4 4 1/2 2 3/4 4 5/8 3 1/4 4 5/8 3 3/4 4 5/8 3 3/4
1 1/2 4 1/2 2 3/4 4 3/4 3 1/2 4 3/4 4 1/4 4 3/4 4 1/4
2 4 5/8 3 1/4 8 5/8 3 1/2 8 5/8 4 1/4 8 5/8 4 1/4
2 1/2 4 5/8 3 1/2 8 3/4 4 8 3/4 4 3/4 8 3/4 4 3/4
3 4 5/8 3 1/2 8 3/4 4 1/4 8 3/4 5 8 3/4 5
3 1/2 8 5/8 3 1/2 8 3/4 4 1/4 8 7/8 5 1/2 8 7/8 5 1/2
4 8 5/8 3 1/2 8 3/4 4 1/2 8 7/8 5 1/2 8 7/8 5 3/4
5 8 3/4 3 3/4 8 3/4 4 3/4 8 7/8 5 3/4 8 1 6 1/2
6 8 3/4 4 12 3/4 4 3/4 12 7/8 6 12 1 6 3/4
8 8 3/4 4 1/4 12 7/8 5 1/2 12 1 6 3/4 12 1 1/8 7 1/2
10 12 7/8 4 1/2 16 1 6 1/4 16 1 1/8 7 1/2 16 1 1/4 8 1/2
12 12 7/8 4 3/4 16 1 1/8 6 3/4 16 1 1/4 8 20 1 1/4 8 3/4
14 12 1 5 1/4 20 1 1/8 7 20 1 1/4 8 1/4 20 1 3/8 9 1/4
16 16 1 5 1/4 20 1 1/4 7 1/2 20 1 3/8 8 3/4 20 1 1/2 10
18 16 1 1/8 5 3/4 24 1 1/4 7 3/4 24 1 3/8 9 20 1 5/8 10 3/4
20 20 1 1/8 6 1/4 24 1 1/4 8 24 1 1/2 9 1/2 24 1 5/8 11 1/4
22 20 1 1/4 6 1/2 24 1 1/2 8 3/4 24 1 5/8 10 24 1 5/8 12
24 20 1 1/4 6 3/4 24 1 1/2 9 24 1 3/4 10 1/2 24 1 7/8 13

Номинальный размер трубы (NPS) Класс 900 Класс 1500 Класс 2500
# болта Диаметр болта Длина болта # болта Диаметр болта Длина болта # болта Диаметр болта Длина болта
1/2 4 3/4 4 1/4 4 3/4 4 1/4 4 3/4 4 3/4
3/4 4 3/4 4 1/2 4 3/4 4 1/2 4 3/4 5
1 4 7/8 5 4 7/8 5 4 7/8 5 1/2
1 1/4 4 7/8 5 4 7/8 5 4 1 6
1 1/2 8 1 5 1/2 4 1 5 1/2 4 1 1/8 6 3/4
2 8 7/8 5 3/4 8 7/8 5 3/4 8 1 7
2 1/2 8 1 6 1/4 8 1 6 1/4 8 1 1/8 7 3/4
3 8 7/8 5 3/4 8 1 1/8 7 8 1 1/4 8 3/4
3 1/2 - - - - - - - - -
4 8 1 1/8 6 3/4 8 1 1/4 7 3/4 8 1 1/2 10
5 8 1 1/4 7 1/2 8 1 1/2 9 3/4 8 1 3/4 11 3/4
6 12 1 1/8 7 1/2 12 1 3/8 10 1/4 8 2 13 1/2
8 12 1 3/8 8 3/4 12 1 5/8 11 1/2 12 2 15
10 16 1 3/8 9 1/4 12 1 7/8 13 1/4 12 2 1/2 19 1/4
12 20 1 3/8 10 16 2 14 3/4 12 2 3/4 21 1/4
14 20 1 1/2 10 3/4 16 2 1/4 16 - - -
16 20 1 5/8 11 1/4 16 2 1/2 17 1/2 - - -
18 20 1 7/8 12 3/4 16 2 3/4 19 1/4 - - -
20 20 1 1/8 6 1/4 16 3 21 1/4 - - -
22 - - - - - - - - -
24 20 2 1/2 17 1/4 164 3 1/2 24 1/4 - - -

Вес фланца

Вес фланца класса 150

Номинальный размер, NPS (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг) Глухой (кг)
1/2 15 88,9 11,2 0,4 0,5 0,4
3/4 20 98,6 12,7 0,6 0,7 0,6
1 25 108 14,2 0,8 1 0,9
1 1/4 32 117,3 +15,7 1 1,3 1,2
1 1/2 40 127 17,5 1,3 1,7 1,5
2 50 152,4 19,1 2,1 2,6 2,4
2 1/2 65 177,8 22,4 3,3 4,1 3,9
3 80 190,5 23,9 3,9 4,9 4,9
3 1/2 90 215,9 23,9 4,8 6,1 6,2
4 100 228,6 23,9 5,3 6,8 7,0
5 125 254 23,9 6,1 8,6 8,6
6 150 279,4 +25,4 7,5 10,6 11,3
8
200 342,9 28,4 12,1 +17,6 19,6
10 250 406,4 30,2 16,5 24 28,6
12 300 482,6 31,8 26,2 36,5 43,2
14 350 533,4 25,1 34,6 48,4 58,1
16 400 596,9 +36,6 44,8 60,6 76,1
18 450 635 39,6 48,9 68,3 93,7
20 500 698,5 42,9 61,9 84,5 122,0
24 600 812,8 47,8 86,9 115 185,0

Вес фланца класса 300

Номинальный размер, NPS (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг) Глухой (кг)
1/2 15 95,3 14,2 0,6 0,8 0,6
3/4 20 117,3 +15,7 1,1 1,3 1,1
1 25 124 17,5 1,4 1,5 1,4
1 1/4 32 133,4 19,1 1,7 2,0 1,8
1 1/2 40 155,5 20,6 2,5 2,9 2,7
2 50 165,1 22,4 2,9 3,4 3,2
2 1/2 65 190,5 +25,4 4,3 5,2 4,9
3 80 215,9 28,4 5,9 6,9 6,8
3 1/2 90 228,6 30,2 7,3 8,7 8,7
4 100 254 31,8 9,6 11,2 11,5
5 125 279,4 35,1 12,3 15,1 15,6
6 150 317,5 +36,6 15,6 19,1 20,9
8 200 381 41,1 24,2 29,9 34,3
10 250 444,5 47,6 34,1 42,7 53,3
12 300 520,7 50,8 49,8 61,8 78,8
14 350 584,2 53,8 69,9 85,8 105,0
16 400 647,7 57,2 88,1 106,0 137,0
18 450 711,2 60,5 109,0 131,0 175,0
20 500 774,7 63,5 134,0 158,0 221,0
24 600 914,4 70,0 201,0 230,0 339,0

Вес фланца класса 600

Номинальный размер, NPS (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг) Глухой (кг)
1/2 15 95,3 14,2 0,7 0,9 0,8
3/4 20 117,3 +15,7 1,3 1,5 1,3
1 25 124,0 17,5 1,5 1,8 1,6
1 1/4 32 133,4 20,6 2 2,5 2,2
1 1/2 40 155,4 22,4 3 3,5 3,3
2 50 165,1 +25,4 3,6 4,4 4,2
2 1/2 65 190,5 28,4 5,3 6,4 6,1
3 80 209,6 31,8 7 8,5 8,4
3 1/2 90 228,6 35,1 8,8 10,7 11
4 100 273,1 38,1 14,5 17,4 +17,3
5 125 330,2 44,5 24,4 29,2 29,4
6 150 355,6 47,8 28,7 34,9 36,1
8 200 419,1 55,6 43,4 53,9 58,9
10 250 508 63,5 70,3 86,5 97,5
12 300 558,8 66,5 84,2 103,0 124
14 350 603,3 69,9 98,7 122,0 151
16 400 685,8 76,2 142,0 170,0 214
18 450 +743 82,6 173,0 204,0 272
20 500 812,8 88,9 220,0 254,0 349,0
24 600 939,8 101,6 312,0 358,0 533,0

Вес фланца класса 900

Номинальный размер, NPS (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг) Глухой (кг)
1/2 15 120,7 22,4 1,8 1,9 1,8
3/4 20 130 +25,4 2,4 2,6 2,4
1 25 149,4 28,4 3,6 3,7 3,6
1 1/4 32 158,8 28,4 4 4,3 4,1
1 1/2 40 177,8 31,8 5,5 5,9 5,8
2 50 215,9 38,1 10,2 10,8 10
2 1/2 65 244,3 41,1 +13,9 15 14
3 80 241,3 38,1 11,6 13,7 13,1
4 100 292,1 44,5 19,7 22,5 26,9
5 125 349,3 50,8 31,9 37,4 36,5
6 150 381 55,6 41,1 47,7 47,4
8 200 469,9 63,5 70,7 81,3 82,5
10 250 546,1 69,9 101,0 119 122,0
12 300 609,6 79,2 133,0 157,0 173,0
14 350 641,4 85,6 153,0 180,0 206,0
16 400 704,9 88,9 185,0 217,0 259,0
18 450 787,4 101,6 258,0 292,0 367,0
20 500 857,3 108,0 317,0 362,0 463,0
24 600 1041,4 139,7 606,0 665,0 876,0

Вес фланца класса 1500

Номинальный размер, NPS (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг) Глухой (кг)
1/2 15 120,7 22,4 1,8 1,9 1,8
3/4 20 130 +25,4 2,4 2,6 2,4
1 25 149,4 28,4 3,6 3,7 3,6
1 1/4 32 158,8 28,4 4 4,3 4,1
1 1/2 40 177,8 31,8 5,5 5,9 5,8
2 50 215,9 38,1 10,2 10,8 10,1
2 1/2 65 244,3 41,1 +13,9 15 14
3 80 266,7 47,8 19,9 19,1
4 100 311,2 53,8 29,9 29,9
5 125 374,7 73,2 55,4 58,4
6 150 393,7 82,6 68,4 71,8
8 200 482,6 91,9 117 122
10 250 584,2 108 194,0 210,0
12 300 673,1 124 288,0 316,0
14 350 749,3 133,4 380,0 420
16 400 825,5 146,1 485,0 558,0
18 450 914,4 162,1 644,0 760,0
20 500 984,3 177,8 775,0 965,0
24 600 1168,4 203,2 1232,0 1558,0

Вес фланца класса 2500

Номинальный размер, (дюйм) Номинальный диаметр, DN (мм) Наружный диаметр фланца (мм) Толщина фланца (мм) Приварной (кг) Воротниковый (кг)
1/2 15 133,4 30,2 3,1 3,0
3/4 20 139,7 31,8 3,7 3,5
1 25 158,8 35,1 5,2 5,0
1 1/4 32 184,2 38,1 7,7 7,4
1 1/2 40 203,2 44,5 10,9 10,4
2 50 235 50,8 16,2 15,6
2 1/2 65 266,7 57,2 23,7 22,6
3 80 304,8 66,5 36,2 34,8
4 100 355,6 76,2 55,3 53,9
5 125 419,1 91,9 92,5 90,8
6 150 482,6 108 143,0 141
8 200 552,5 127 215,0 214
10 250 673,1 165,1 406,0 411,0
12 300 762 184,2 572,0 592,0

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).

Другие материалы
Сталь X10Ni9 - 1.5682
Сталь S500QL1 - 1.8984
EN 486
Сталь Fe37B3FN - 1.0038
Сталь X52N - 1.8793
Сталь A320 Grade B8 / SA320 Grade B8
Сталь A217 Grade CA15 / SA217 Grade CA15 / J91150
Сталь B 381 Grade F2 / R50400