Фланец: классификация, применение, технологии производства.

Определение

Фланец (от нем. Flansch) - обычно плоское кольцо или диск с равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек, служащее для прочного и герметичного соединения труб, присоединения их к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей.

Классификация фланцев

Фланцы различаются по размерам, способу крепления и форме уплотнительной поверхности.

В зависимости от способа приварки к трубопроводу:

• плоские - соответствуют требованиям ГОСТ 12820-80 и применяются в диапазоне давлений от 1кгс/см2 до 25кгс/см2.
• воротниковые - соответствуют требованиям ГОСТ 12821-80 и применяются в диапазоне давлений от 1кгс/см2 до 200кгс/см2

Обозначение типов фланцев

В технической документации типы фланцев обозначаются следующим образом: Фланец 1-65-25 ст. 09Г2С ГОСТ 12821-80

• 1 - исполнение фланца;
• 65 - условный проход "Ду";
• 25 - условное давление "Ру";
• ст. 09Г2С - марка стали, из которой изготовлено изделие.

Применение фланцев

Фланцы могут быть элементами трубы, фитинга, вала, корпусной детали и т. д. Фланец в виде отдельных деталей чаще всего приваривают или привинчивают к концам соединяемых деталей.

Фланцы стальные применяются для соединения изделий арматуры с трубопроводами, соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию. Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки.

Форма уплотнительной поверхности Фланца в трубопроводах зависит от давления среды, профиля и материала прокладки. Гладкие уплотнительные поверхности с прокладками из картона, резины и паронита применяются при давлениях до 4 Мн/м2 (40 кгс/см2), поверхности с выступом на одном Фланце и впадиной на другом с асбо-металлическими и паронитовыми прокладками - при давлениях до 20 Мн/м2 (200 кгс/см2), фланец с конической уплотнительной поверхностью - при давлениях выше 6,4 Мн/м2 (64 кгс/см2).

Область применения марок сталей, используемых при изготовлении фланцевой продукции (35, 40Х, 09Г2С, 15Х5М, 14Х17Н2, 20ХН3А, 25Х2М1Ф, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ), находится в очень широком диапазоне: рабочие температуры от -150 до 1000 °С, рабочие среды - от воды до сред повышенной агрессивности (растворах серной кислоты).

Нужда в соблюдении всех параметров фланцев, указаннх выше, приводит к необходимость многоступенчатого контроля качества фланцев:

• контроль геометрические параметры;
• входящий, исходящий контроль химического состава;
• контроль механических свойств стали;
• контроль макро- и микроструктуры.

Производство фланцев

Наиболее прогрессивный метод производства фланцев основан на применении электрошлаковых технологий, разработанных в Институте Электросварки им. Е. О. Патона.

Установки центробежного электрошлакового литья (ЦЭШЛ) обеспечивают высокое качество литого металла за счет его рафинирования в процессе электрошлаковой плавки, применения специальных технологических приемов для получения направленной кристаллизации при отливке. Все свойства этих материалов, при этом, не уступают кованным, но превосходят их по показателям пластичности, ударной вязкости при одинаковой прочности.

Установка такого типа позволяет изготавливать фланцы, обечайки, кольцевые заготовки весом от 20 до 1100 кг. с условным проходом от 200 мм. (внутренний диаметр заготовки) и более. Производство фланцев меньших диаметров осуществляется методом ковки.

Крепежные изделия для фланцев

Из обилия видов крепежных изделий выделяется специализированный высокопрочный и нержавеющий крепеж для фланцевых соединений, работающих при высоких статических и динамических нагрузках. Существуют специальные стандарты, регламентирующие производство фланцевого крепежа, например:

• гайки для фланцевых соединений по ГОСТ 9064, ОСТ 26-2038, ОСТ 26-2041;
• шайбы для фланцевых соединений по ГОСТ 9065, ГОСТ 10494, ОСТ 26-2040;
• шпильки для фланцевых соединений по ГОСТ 9066;
• Болты с шестигранной головкой для фланцевых соединений по ОСТ 26-2037.

Крепеж выполняется в основном для предприятий газового и нефтехимического комплекса, что обусловлено высокими требованиями к качеству крепежа.