Виды и назначение фланцев из нержавейки

Фланцы нержавеющие. Причины и преимущества применения нержавеющих фланцев. Стойкость нержавеющих фланцев к коррозии.

Нержавеющие фланцы ASME B16.5 различных типов (Stainless steel flanges).

Фланцы нержавеющие – эталон качества в соединении узлов трубопроводов. Обладая множеством превосходных характеристик, нержавеющие фланцы великолепно окупаются своей надёжностью.

Дата публикации: 3 июня 2011

Автор: Дроздов М.В., ООО «Инженерный Союз»

Опасность коррозии – причина применения нержавеющих фланцев

С середины XX века в промышленно развитых странах всё более активно исследовалась проблема сокращения потерь металла от коррозии. Например ещё в 1970-х годах ежегодный убыток от коррозии в Великобритании составлял 1365 миллионов фунтов стерлингов. Убытки от коррозии в промышленно-развитых странах составляют 5…10% от национального дохода.

Активное изучение процессов коррозии и борьбы с ними вылилось в становление новой научной дисциплины с одноимённым названием. Специалисты в области новой дисциплины стали именоваться коррозионистами.

Рисунок 1. Различные степени коррозии
фланцев – причина применения
фланцев нержавеющих

По оценке Ростехнадзора, основной причиной аварий на трубопроводах в России являются незаконные врезки. Второй по значимости бедой названо коррозионное разрушение труб и соединительных деталей трубопроводов.

В апреле 2011 года Валерий Саркисов, зам. начальника начальника управления Ростехнадзора, заявил, что в настоящее время износ магистральных трубопроводов составляет более 50%, а срок их эксплуатации — 30…50 лет и более.

Таким образом, уже давно стоит вопрос модернизации трубопроводов и их соединительных элементов с целью уменьшения экономических потерь от коррозии трубопроводов. В этом состоит основная причина применения нержавеющих фланцев.

Фланцы нержавеющие в свете определений коррозии

Отечественная формулировка коррозии и фланцы нержавеющие

В системе общероссийской стандартизации коррозия металлов определена как разрушение металлов вследствие химического и электрохимического их взаимодействия с коррозионной средой. Поэтому нержавеющий фланец в отечественной терминологии может быть определён как фланец, не подверженный значительному электрохимическому воздействию агрессивной среды.

Международное определение коррозии и фланцы нержавеющие

В системе международной стандартизации (ISO) понятие коррозии определяется более широко.

Коррозия, согласно ISO , — физико-химическое взаимодействие металла со средой, результате которого изменяются свойства металла с ухудшением его функциональных характеристик, свойства среды или включающей их технической системы.

Такой взгляд на определение фланцев нержавеющих является более обширным, так как принимает во внимание не только характеристики нержавеющего фланца, но и соединяемого с его помощью оборудования или трубы.

Сопротивление нержавеющих фланцев коррозионному воздействию

Явление коррозии стальных фланцев, с химической точки зрения, является окислительной реакцией для металла. Кинетика процессов окисления материала фланца зависит от свойств среды, содержащей окислитель , и определяет характер процесса коррозии:

  • электрохимический характер процесса — в электролитах;
  • химический — в жидких диэлектриках или в сухих газах при высокой температуре.

По представлениям современной науки, принципиальное различие в том, как должны нержавеющие фланцы сопротивляться химической и электрохимической коррозии, стирается. Фактически оба механизма коррозии фланцев протекают в результате миграции электронов металла . Более того, обнаружено, что электролитическая коррозия не является чисто электрохимическим процессом, её сопровождают химические реакции комплексообразования.

Применение нержавеющих фланцев

Рисунок 2. Фланец
нержавеющий
большого диаметра Ду,
приваренный к трубе.

Нержавеющие фланцы активно эксплуатируются в соединениях отдельных нержавеющих элементов трубопроводов, аппаратуры, резервуаров и другого оборудования, оснащённого ответными нержавеющими фланцами.

Соединительной деталью ответственного трубопровода, работающего с агрессивными внешними и рабочими средами, являются фланцы из нержавейки, которые применяются для монтажа отдельных частей и присоединения различного оборудования к самому трубопроводу. Нержавеющие фланцы выдерживают агрессивные воздействия окружающей среды: перепады температур, повышенную влажность и соленость и т. д.

Традиционно активно эксплуатируются нержавеющие фланцы в нефтегазовой промышленности. Это говорит об обеспечении нержавеющими фланцами строго требуемой в этой отрасли надёжности. Основными достоинствами фланцевых соединений являются, как известно, герметичность и разборность соединения. Нержавеющие фланцы удовлетворяют, кроме того, ещё и дополнительным условиям на химическую стойкость, механические характеристики и теплоустойчивость.

Стали для нержавеющих фланцев

Чтобы правильно выбрать марку стали для фланцев с учетом применения изделий на определенную рабочую температуру, транспортируемую среду в трубопроводе и условное давление.

Для изготовления коррозионно-стойких фланцев применяется нержавеющая сталь марок, перечисленных ниже.

Фланцы нержавеющие из хромоникелевых сталей

Фланцы из коррозионно-стойких аустенитных хромоникелевых жаропрочных и теплоустойчивых сталей обладают высокими служебными характеристиками. Эти нержавеющие фланцы наделены хорошими прочностью, пластичностью, великолепной коррозионной стойкостью и хорошей технологичностью:

  • фланцы 08Х18Н10 и титансодержащие08Х18Н10Тфланцы нержавеющиежаропрочные
    • зарубежные аналоги сталей 08Х18Н10 и 08Х18Н10Т : AISI 304, AISI 304H, AISI 321, UNS S32100, DIN EN 1.4878, 1.4541, X6CrNiTi18-10, X12CrNiTi18-9, X10CrNiTi18-9 Flanges) ;
  • фланцы 10Х17Н13М2Т — сталь коррозионно-стойкая обыкновенная аустенитного класса, идеально подходящая для приварных фланцев, работающих в средах повышенной агрессивности, предназначенных для длительных сроков службы при 600 °C;
    • фланцы жаропрочные нержавеющие могут изготавливаться из зарубежных аналогов стали 10Х17Н13М2Т : Flanges UNS S31635, AISI 318, 316H, 316Ti, DIN EN X10CrNiMoNb18-12, 1.4583, 1.4571, X10CrNiMoTi18-12, X10CrNiMoTi18-10, X6CrNiMoTi17-12-2;
  • фланцы ст. 10Х17Н13М3Т— теплоустойчивые кислотостойкие нержавеющие фланцы;
    • могут изготавливаться из зарубежных аналогов стали 10Х17Н13М3Т (UNS S31635, DIN X10CrNiMoTi18-12, 1.4573, GX3CrNiMoCuN24-6-5, AISI 316Ti);
  • фланцы 12Х18Н10Т криогенные для эксплуатации в разбавленных растворах уксусной, фосфорной, азотной кислот, растворах солей и щелочей при температуре от -196 до +600 °С под давлением, фланцы с неограниченной свариваемостью. В агрессивных средах такие кислотостойкие фланцы могут эксплуатироваться до 350 °С. Сталь 12Х18Н10Т является, кроме того, пищевой.
    • зарубежный аналог фланцев 12Х18Н10Т — AISI 321 Flanges;
  • фланцы 06ХН28МДТ являются стойкими против кислот, обладают превосходной свариваемостью;
    • фланцы нержавеющие из кислотостойкого коррозионно-стойкого сплава 06ХН28МДТ могут быть изготовлены также из зарубежных аналогов стали DIN 1.4563, UNS N08028.

Хромоникелевые нержавеющие стали мартенсито-ферритного класса:

фланцы 14Х17Н2 (ЭИ268) (мартенсито-ферритного класса), заменитель 20Х17Н2 (мартенситного класса), используется для изготовления фланцев, устойчивых к нитрозным газам и пониженным температурам;

зарубежные аналоги фланцев 14Х17Н2 производятся из сталей AISI 431, DIN X20CrNi72, X22CrNi17.

Нержавеющие фланцы из хромистых сталей

Фланцы из коррозионно-стойких жаропрочных хромистых сталей обладают высокими механическими свойствами и применяются для слабоагрессивных сред и при высоких долгосрочных нагрузках:

фланцы 20Х13 мартенситного класса (заменитель 12Х13 мартенсито – ферритного класса) предназначены для жаропрочных фланцев объектов энергетики;

зарубежные аналоги фланцев 20Х13 : AISI 420, ASTM A 580 420, A 276 420 Flanges.

Как видно из перечисления марок сталей, фланцы нержавеющие изготавливают с легирующей добавкой хрома. Например, стандартная нержавеющая сталь включает около 12…20% хрома. Также в некоторые стали в качестве легирующих элементов для придания нержавеющим фланцам особых характеристик добавляют никель, марганец, титан, ниобий, кобальт, молибден.

Фланцы нержавеющие — «сплав» преимуществ

Рисунок 3. Нержавеющие фланцы —
залог надежности соединений трубопровода

Популярность нержавеющих фланцев

Благодаря простоте изготовления и столь богатому спектру применения нержавеющая сталь является популярной. Нержавеющие фланцевые заготовки, особенно из стали аустенитного класса, прекрасно подвергаются как обработке давлением, так и обработке резанием. Кроме того, нержавеющие фланцы, особенно из сталей мартенситного и мертенсито-ферритного классов, обладают замечательными механическими свойствами.

Стоимость нержавеющих фланцев и других соединительных деталей трубопроводов выше, чем фланцев из углеродистых сталей, но эта разница в стоимости окупается долговечностью и надёжностью соединений нержавеющими фланцами.

Низкая металлоёмкость нержавеющих фланцев

Описанные преимущества нержавеющих фланцев обеспечивают низкую металлоёмкость: обладают сложным набором ценных свойств, но при этом не проигрывают в механических свойствах. Это обстоятельство позволяет изготавливать более фланцы небольшого веса без с сохранением запаса прочности.

Другие преимущества фланцев нержавеющих

Отсутствие коррозии позволяет при необходимости переплавлять нержавеющие фланцы. Это позволяет 1) избежать указанных в начале статьи огромных потерях дорого металла и 2) заботиться об экологии.

Фланцы нержавеющие — достойные инвестиции в надёжность

OOO «Инженерный Союз» изготавливает и поставляет на российский и зарубежный рынок нержавеющие фланцы высочайшего качества всех основных стандартов и типов. Наша продукция успешно прошла гидроиспытания, испытания механических свойств, а также контроль геометрических размеров, что позволяет нам гарантировать надёжность изделий. На нашем предприятии тщательно осуществляется контроль качества геометрии, химического состава, механических свойств стали, макро- и микроструктуры, проводятся гидравлические испытания.

Таким образом, применение нержавеющих фланцев приносит обширный набор преимуществ, от химической стойкости до рачительного отношения к экологии. Нет никаких сомнений, что «инвестиции» в нержавеющие фланцы принесут свои щедрые «дивиденды» надёжности.

Список литературы

  1. Свойства сплавов в экстремальном состоянии / Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Безъязычный В.Ф. – М.: Машиностроение, 2004. – 256 c. – ISBN 5-217-03240-5.
  2. Технология металлов / П. И. Полухин, Б. Г. Гринберг, В. Т. Жадан, С. К. Кантеник, Д. И. Васильев. – 2-е изд., перераб. и доп.. – М. : Высшая школа, 1966. – 439 c.
  3. Коррозия : Справочник / Под ред. Л. Л. Шрайера; пер. с англ. – М. : Металлургия, 1981. – 632 c.
  4. Фетисов Г. П. Материаловедение и технология металлов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин, В.С. Гаврилюк, В.С. Соколов, Н.Х. Соколова, Л.В. Тутатчикова, И.П. Спирихин, В.А. Гольцов.. – М. : Высшая школа, 2001. – 639 c. – ISBN 5-06-003616-2.
  5. Стрижевский И. В. Подземная коррозия и методы защиты.. – М. : Металлургия, 1986. – 112 c.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.

Продукция

  • Фланцы
    • Фланцы воротниковые
    • Фланцы плоские
    • Фланцы сосудов и аппаратов
    • Заглушки фланцевые
  • Крепеж
    • Болты
    • Гайки
    • Шпильки
    • Шайбы
  • Переходы
  • Тройники
  • Заготовки
  • Уплотнения
    • Прокладки стальные
    • Обтюраторы

Изготовим фланцы литые, заготовки из стали 09Г2С, сталь 20, Ст 08Х18Н10Т, 15Х5М

Зачем нужны и где применяются фланцы из нержавеющей стали

Трубопроводы — своеобразная артерия для любой промышленности или ЖКХ, по которой транспортируются все виды жидкости и газ. Любой трубопровод состоит из отдельно взятых участков, которые соединяются между собой. При этом стыки должны максимально плотно прилегать друг к другу и обладать достаточной прочностью, чтобы избежать протечки. Поэтому для соединения участков используют фланцы.

Что такое фланец и почему лучше выбрать нержавеющую сталь?

Фланец — круглый диск или квадратное изделие с отверстием для трубы внутри, состоящее из двух частей с симметрично расположенными входами для болтов по периметру, при помощи которых фиксируют половинки друг с другом. При помощи фланцев производится фиксация разных участков труб, а также подсоединение к трубопроводу кранов, измерительных приборов или другого оборудования.

Для герметичности между дисками устанавливается прокладка из паранита, металла, гранита и других материалов. Фланцевые соединения можно демонтировать, что является одним из главных достоинств.

Читайте также:  Как пользоваться сантехническим тросом?

Одним из лучших материалов, из которых производятся фланцы, является нержавеющая сталь. Произведенные из нержавейки фланцы обладают следующими преимуществами:

  • Стойкостью к механическим нагрузкам.
  • Антикоррозийностью.
  • Возможностью выдерживать воздействие агрессивной среды.
  • Стойкостью к экстремальным значениям температуры. Выдерживают от -70°C до +450°C.
  • Экологичностью.

При этом, марка стали меняется в зависимости от условий эксплуатации трубопровода. Например, на судах дальнего плавания, на которых все оборудование испытывает сильную вибрацию и высокие перепады температур, применяют фланцы из стали 08Х18Н10Т. Для крепления арматуры используют фланцы из нержавеющей стали марки 25Х1МФ и 25Х2М1Ф, которые выдерживают давление до 100мПа. Самая популярная сталь для газопроводов и нефтепроводов — 13ХФА.

Разновидности фланцев

Все фланцы из нержавеющей стали, используемые в народном хозяйстве, делятся на три группы:

  1. Плоские. Круглый диск без выступов, с отверстием для трубы по центру и маленькими, симметрично расположенными входами для болтов по краю окружности.
  2. Воротниковые. Это фланцы с выступом по окружности центрального отверстия, который приваривается к поверхности трубопровода. Сварные фланцы используют для трубопроводов с высоким внутренним давлением, так как они имеют повышенную прочность.
  3. Заглушки. Это фланцы без отверстия для трубы, которые служат для перекрытия движения жидкости.

В промышленности иногда используют резьбовые фланцы, но крайне редко и по специальным заказам, поэтому они не выделяются в отдельную группу.

Область применения фланцев и сложность эксплуатации

Как мы уже отмечали,нержавеющие фланцы предназначены для соединения прямых участков трубопроводов. А трубопроводы используются практически во всех отраслях промышленности:

  • Химическая.
  • Пищевая.
  • Винно-водочная.
  • Металлургия.
  • Топливно-энергетический комплекс.
  • Жилищно-коммунальное хозяйство.
  • Частные хозяйства.

Преимущества фланцев из нержавейки очевидны, но есть и сложности при их эксплуатации. Это, прежде всего, цена, которая серьезно выше, чем у обычной стали и пластмассы. Хотя этот недостаток компенсируется более долгим сроком службы.
При использовании воротниковых фитингов, может возникнуть сложность с проведением сварочных работ. Для нержавеющей стали, в которой присутствует большое содержание хрома, применяются специальные электроды и разные способы сварки. При этом выбор электродов также зависит и от толщины свариваемой поверхности.

Наиболее распространены аргонно-дуговая, плазменная сварка, а также сварка с использованием вольфрамовых электродов. Для каждого случая используется свой метод поэтому, чтобы соединение получилось прочным и долговечным, сварочные работы должны проводиться специалистами.
Хотя демонтаж фланцевых соединений был отмечен нами как преимущество, но это трудоемкий процесс. Поэтому он не подходит для трубопроводов, которые надо часто чистить, например, в молочной промышленности.

Особенности монтажа фланцевых соединений

Выполнение монтажных работ для каждого вида нержавеющих фланцев производится по-разному. Плоские фланцы надеваются на трубу и обвариваются с двух сторон для увеличения прочности соединения. А при монтаже воротниковых фланцев приваривается только выступ к трубе в один шов, и время работы сокращается в 2 раза.

Сотрудники компании “СмартИнокс” поделились с нами схемой монтажа плоского фланца из нержавеющей стали, если вы решили сами выполнить эту работу:

  1. Подготавливаем сварочный агрегат и подбираем электроды, тип которых зависит от толщины стенки трубы. Лучше всего подходят рутиловые электроды марки ОК63.30 и ОК63.41.
  2. Подготавливаем конец трубы и фланец. При этом диаметр фланца должен быть на 2—4 мм больше трубного диаметра.
  3. Вставляем трубу во фланец.
  4. Конец трубы должен выступать на 3—4 мм дальше кромки фланца.
  5. Прихватываем его в нескольких местах, обеспечивая неподвижность.
  6. Обвариваем фланец с внешней стороны в два этапа. Сначала делаем корень, отбиваем шлак, а затем варим косметический шов. Сварка облицовочного шва должна вестись волнообразными движениями.
  7. Сварку внутреннего шва проводим в один этап.
  8. Отбиваем шлак и производим монтаж второй половины по такой же схеме.
  9. Затем стыкуем трубы и закручиваем болты. Соединение готово.

Таким образом, фланцевые соединения из нержавеющей стали обладают необходимой прочностью и долгим сроком службы, при условии транспортировки даже химически активных жидкостей. Но это возможно, если соблюдать технологию монтажа соединений и правильно выбирать тип нержавеющего фланца.

Использование нержавеющих фланцев в агрессивной среде

Фланцевые соединения являются широко распространенными способами соединения труб в промышленности и в жилищном строительстве. Наличие разборного соединения в виде фланцев позволяет разбирать трубопровод, что особенно важно при его ремонте. Используя рекомендации сотрудников компании SmartInox давайте разберемся какие существуют виды фланцев, их способы соединения и из чего их изготавливают.

Где применяются фланцы?

Трубопроводы используются во многих отраслях хозяйства. Они применяются в энергетике, нефтехимии, фармацевтике, металлургии и химической промышленности.

Современный трубопровод представляет собой сложную систему, которая должна отвечать определенным требованиям и состоит из ряда отдельных элементов. Важными компонентами трубопровода являются фланцы, которые предназначены для герметичного соединения отдельных труб, арматуры и технологических устройств. Например, с помощью фланцев устанавливаются фильтры и краны.

Технические характеристики фланцев, как и всего трубопровода, зависят от назначения системы и транспортируемой по трубопроводу рабочей среды. По этим параметрам выбирается материал фланца и требования по давлению и температуре, которые он должен выдерживать при работе.

Фланцевые крепления фиксируются с помощью болтов или шпилек с гайками. Такое крепление позволяет выдерживать соединению высокое давление. Однако монтаж и демонтаж такого крепления занимает много времени. Поэтому чаще такое крепление используется на трубопроводах, которые не подлежат разборке для чистки. В частности, фланцевые соединения часто используются на заводах, производящих спирт и вино, но почти не используются на молочных заводах, где регулярно промывают систему.

Основные характеристики фланцев приведены в стандартах ГОСТ 12820-80, 12821-80, 12822-80.

Виды фланцев по способу соединения

По этому критерию фланцы из нержавейки делятся на следующие группы:

  • приварные плоские;
  • воротниковые;
  • свободные на приварном кольце;
  • с внутренней резьбой;
  • с резьбовым хвостовиком.

Приварные плоские

Приварной плоский фланец имеет внутренний диаметр больше, чем внешний диаметр трубы. Он надевается на трубу и приваривается . Такой вид фланца не требует особой устойчивости к коррозии. Его применения становится оправданным, если агрессивной является внешняя среда.

Изделия этого типа могут выдерживать температуру от -70 до + 450 ºС и давление от 0,1 до 2,5 МПа.

Воротниковые

Фланец воротникового типа приваривается к трубе встык. Этот тип фланца имеет выступ («воротник)» в виде усеченного конуса, что уменьшает площадь сварных швов. В этом случае происходит контакт поверхности фланца из нержавейки с протекающей по трубе коррозийной жидкостью.

Такой фланец может выдерживать температурные скачки от -70 до +600 градусов и давление до 20 МПа. Фланец такого типа обеспечивает высокую надежность и герметичность стыка труб.

Свободные на приварном кольце

Свободный фланец на приварном кольце состоит из кольца, которое приваривается к трубе и фланца. При этом фланец может свободно двигаться и вращаться. Благодаря этому для соединения двух труб нет необходимости в их повороте. Такие соединения используются при монтаже труб в труднодоступных местах или при необходимости частого ремонта данного участка трубопровода.

Фланец такого типа рассчитан на использование при давлении до 2,5 МПа и температуре от -30 до +300 ºС.

С внутренней резьбой

Фланец с внутренней резьбой – это кольцо, в котором по внешнему краю располагаются отверстия для болтов крепления, а по внутреннему диаметру нарезана резьба. Такой фланец предназначен для обеспечения соединений труб небольшого сечения (6-200 мм), работающих при малом давлении.

Допустимая температура для такого фланца от -50 до +510 ºС.

С резьбовым хвостовиком

В водопроводах и системах теплоснабжения иногда используются фланцы с резьбовым хвостовиком. Такой фланец обычно изготавливают из воротникового фланца.

Он может иметь диаметр от 15 до 100 мм, работать при давлениях до 1,6 МПа и температурах от -40 до +300 ºС.

Виды фланцев по поверхности присоединения

Основной задачей поверхностей присоединения фланцев является получение герметичности соединения. При этом для создания герметичности фланцевого соединения могут быть использованы различные прокладки.

Для рабочего давления ниже 6 МПа используются неметаллические прокладки (паронит, фторопласт). Для давления большего 6 МПа используются металлические прокладки (линзовые, овальные, восьмиугольные).

Фланцы могут иметь 9 видов исполнения:

  1. с соединительным выступом;
  2. с выступом;
  3. с впадиной;
  4. с шипом;
  5. с пазом;
  6. под прокладку с овальным сечением;
  7. под прокладку линзовую;
  8. с пазом под прокладку из фторопласта;
  9. с шипом под прокладку из фторопласта.

Выбор исполнения фланца зависит от его применения, в том числе от поверхности присоединяемого элемента, рабочего давления системы, диаметра трубы, материала фланца.

Используемые материалы

Фланцевое соединение – очень важный участок трубопровода, поскольку соединение труб является наиболее слабым звеном системы. Если соединение подвергается коррозии, а кроме того, трубопровод работает при высоких температурах и давлениях, то фланцы должны быть сделаны из высококачественного материала. Таким материалом является чаще всего нержавеющая сталь. Она не требует предварительной обработки металла от ржавчины перед покраской.

Поскольку нержавейка – довольно дорогой материал, то нержавеющие фланцы применяются при наличии определенных условий. Например, они могут быть использованы при высоких рабочих давлениях или температурах. Такие фланцы становятся незаменимыми при работе в условиях наличия среды с повышенной опасностью коррозии.

Нержавеющие фланцы используются для герметичных разборных агрегатов и трубопроводов в различных отраслях хозяйства. Такие фланцы часто изготавливаются из нержавеющей стали марок 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 10Х17 Н13М3Т.

При этом из первой марки стали изготавливаются фланцы, работающие в линиях пищевой или фармацевтической промышленности, а также в условиях агрессивной химической среды. Фланцы из второй марки стали используются в агрессивной воздушной среде, а фланцы из третьей марки стали могут работать при высокой температуре в среде серной или уксусной кислот.

Свойства нержавеющей стали обусловлены наличием в ней легирующих присадок (никель и хром) и наноприсадок (титан, молибден и т.п.). Например, добавка в сталь марки 12Х18Н10Т титана делает эту сталь хладостойкой, и она может нормально работать в криогенных системах, температура которых около -270 ºС.

Процесс изготовления фланцев из нержавеющей стали состоит в выплавке в дуговой печи легированной стали, которая разливается в изложницы. Из слитков путем ковки, штамповки, резки, гибки и сварки изготавливаются фланцы.

Хотите больше узнать об особенностях сварки цветных металлов? Тогда вам будет полезна наша статья.

Беседка из металла украсит ваш участок. Как сделать ее своими руками, читайте здесь.

Приварка фланцев к трубе своими руками

Сварка приварного плоского фланца с трубой с помощью электродуговой сварки делается так:

  1. Подготовить электросварочный аппарат. Подобрать подходящий электрод, лучше рутиловый.
  2. Подготовить отрезок трубы и фланец. Отверстие во фланце должно быть больше внешнего диаметра трубы на 2- 3 мм.
  3. Положить фланец на рабочий стол. Вставить трубу в отверстие фланца.
  4. При этом конец трубы должен быть расположен на 1,5-2 мм выше нижней поверхности фланца. Такое взаимное расположение свариваемых деталей можно обеспечить на глаз или с использованием маркера.
  5. Включить электросварочный аппарат и произвести прихватку фланца в 4 местах, контролируя расположение трубы по вертикали и по горизонтали относительно нижней поверхности фланца.
  6. Обварить фланец с наружной стороны. Для обеспечения герметичности и получения ровного шва сварка производится в 2 этапа. Сначала проваривается корень.
  7. Молотком отбить шлак и произвести облицовочную сварку. При этом для получения более гладкого шва электродом производятся волнообразные движения.
  8. Произвести сварку трубы и фланца с внутренней стороны. Здесь кладется 1 шов.
  9. Молотком отбить образовавшийся при сварке шлак.
  10. Выключить сварочный аппарат и отключить его от сети.
Читайте также:  Как найти хорошего сантехника

  • В используемых в промышленности трубопроводах часто используются фланцевые соединения.
  • Для соединения труб и подключения арматуры в трубопроводах, работающих с агрессивными средами в условиях повышенных давления и температуры, используются фланцы из нержавеющей стали, обладающие устойчивостью к коррозии.
  • Промышленность выпускает разные виды нержавеющих фланцев, большинство из которых крепится к трубам с помощью сварки.

Что такое фланец: технические характеристики и применение

Использовать сварные швы на элементах трубопровода не всегда удобно. В некоторых местах требуется установка дополнительных изделий – задвижек, насосов. Тогда на помощь приходит фланец – специальная деталь, предназначенная для соединения труб там, где сварка не подходит. Они классифицируются по размерам, материалам изготовления, типу поверхности и другим критериям.

Фланец – определение понятия

Согласно справочнику терминологии, фланец – это плоская деталь с отверстиями, выступающая соединительной частью труб. В отверстия детали крепятся шпильки, болты и другие крепежи, помогающие зафиксировать ее на трубопроводе. Размеры фланцев соответствуют диаметру определенной трубы, поэтому зачастую производитель заранее оснащает трубу таким элементом.

Главное требование к соединению труб – герметичность: этот критерий как раз обеспечивает фланец. Он надежно стягивает детали, наделяет соединение надежностью, прочностью, возможностью использования в широком температурном диапазоне. Если осуществлять своевременное техническое обслуживание, фланцевое соединение прослужит долгие годы. Данный вид детали изготавливается согласно ГОСТ, поэтому к нему предъявляют особые требования.

Конструктивные особенности фланцев

На сегодня фланцевое соединение труб является одним из самых популярных и простых соединений, позволяющих быстро и надежно состыковать детали. Это обусловлено конструктивными особенностями:

  • круглая (редко квадратная) форма;
  • наличие маленьких отверстий по всему периметру;
  • плоская конструкция;
  • наличие центрального основного отверстия.

Пример чертежа

Деталь пользуется спросом при сборке трубопровода из-за простоты и скорости работы. Пользователю необходимо вставить фланец на трубу нужного диаметра, после чего прикрутить к такому же приспособлению на другой трубе, если осуществляется состыковка двух деталей. Зачастую производители труб уже оборудуют изделие фланцем на конце, что упрощает работу. Ремонт фланцев требуется тогда, когда на поверхности присутствуют дефекты или нарушена герметизация стыка.

Где применяют фланцы?

Данный тип применяется для сборки трубопровода, монтаж любого фланца происходит только при наличии трубы соответствующего диаметра. Можно выделить несколько областей применения детали:

  • сборка гражданских центральных трубопроводов;
  • сборка газопроводов;
  • монтаж бытовых систем водоснабжения;
  • установка теплотрасс;
  • сборка промышленных систем и коммуникаций.

Фланцевое соединение

Данные детали могут быть элементами трубы, вала, фитинга или корпусной детали. Это универсальное изделие, которое при соединении с другой деталью способно обеспечить герметичность. Элемент выдерживает высокую температуру и давление, поэтому данный вид крепления можно использовать в газопроводах и водопроводах. Параметры, по которым подбирают – размеры, форма уплотнительной поверхности, а также способ крепления.

Основные типы фланцев

Первая классификация, по которой можно разделить все виды – конструктивная. Согласно ей, существуют такие основные типы:

  1. Плоский приварной – выглядит, как металлическое кольцо с отверстиями по диаметру. Крепится к трубе за счет двух сварных швов по окружности.
  2. Воротниковый – кроме отверстий по диаметру также оснащен юбкой под приварку. Простой в монтаже, так как фиксируется одним сварным швом.
  3. Свободный на приварном кольце – состоит из двух элементов: фланца и кольца с одинаковым диаметром и давлением. Кольцо фиксируется на трубе при помощи сварки, а фланец остается свободным, что обеспечивает удобство монтажа.

Разновидности изделий из стали

Указанные типы фланцев применяются для стыковки трубопроводной арматуры и оборудования. Конкретнее определить область, где применяется деталь, поможет материал ее изготовления.

Из чего производят деталь?

В промышленности используются стальные фланцы, однако сталь, из которой изготавливают деталь, также бывает разной. Маркировка стальных фланцев будет определять, в каких условиях лучше использовать данную деталь:

  1. Сталь 20 – самое применяемое сырье. Это углеродистая сталь, детали из нее применяются для сборки арматуры на магистралях, где внешняя температура не ниже –40 градусов, а внутренние показатели не выше +475 градусов.
  2. Сталь 09г2с – сталь из сплавов никеля, хрома и молибдена, предназначенная для осуществления сварки. Изделия из данного материала могут эксплуатироваться при внешней температуре от –70 градусов.
  3. 12Х18Н10Т – криогенная сталь. Детали из данного материала могут использоваться в агрессивной среде, например со щелочами и кислотами. Допустимая температура от – 196 градусов до +350 градусов.
  4. 10Х17Н13М2Т – коррозийно-стойкая обыкновенная сталь. Крепления из нее эксплуатируются в особо экстремальных условиях, ведь она сохраняет стойкость к коррозии под напряжением. Рабочие температуры от -196 до +600 градусов.
  5. 15Х5М – низколегированная жаропрочная сталь. Такие изделия имеют высокое сопротивление к окислению при показателях +600-650 градусов.

Данные марки являются самыми используемыми, однако кроме них производители применяют другое сырье. Существуют полипропиленовые модели – они предназначены для стыковки полипропиленовых труб с металлической запорной арматурой. Рабочая температура у такого материала значительно ниже — +80 градусов. К ним в комплекте могут продавать бурт под фланец – специальную деталь для создания фланцевого соединения из полипропилена.

Полипропиленовый фланец

Кроме стали и пропилена используют чугун двух видов – ковкий и серый. Детали из ковкого чугуна используются при рабочих температурах от -30 до +400 градусов, а из серого чугуна – при температуре от -15 до +300 градусов.

Классы давления фланцев

Детали, изготавливаемые согласно стандартам Asme (Asni) всегда характеризуются рядом параметров. Одним из таких параметров является номинальное давление. При этом диаметр изделия должен соответствовать его давлению согласно установленным образцам. Условный диаметр обозначается комбинацией букв «ДУ» или «DN», после чего стоит цифра, характеризующая сам диаметр. Условное давление измеряется в «РУ» или «PN».

Чертеж фланца с различными обозначениями

Классы давления американской системы соответствуют переводу в МПа:

  • 150 psi — 1,03 МПа;
  • 300 psi — 2,07 МПа;
  • 400 psi — 2,76 МПа;
  • 600 psi — 4,14 МПа;
  • 900 psi — 6,21 МПа;
  • 1500 psi — 10,34 МПа;
  • 2000 psi — 13,79 МПа;
  • 3000 psi — 20,68 МПа.

В переводе с МПа каждый класс будет указывать на давление фланца в кгс/см². От класса давления зависит, где будет использоваться выбранная деталь.

Типы поверхностей

Данный вид соединительного крепежа можно также поделить согласно типу поверхности уплотнения. Они бывают:

  • A – плоскость;
  • B – соединительный выступ;
  • F – впадина;
  • E – выступ;
  • D, M – паз;
  • С, L – шип;
  • K – для линзовой прокладки;
  • J – для прокладки овального сечения.

Типы исполнения поверхностей

Данные виды ГОСТ были приняты недавно, при этом отмечается, что тип поверхности С, L, а также E выпускаются только по требованию заказчика и не являются штампованными.

Высота выступа

Если взглянуть на чертеж стального фланца, то он имеет несколько параметров, в том числе и высоту выступа. Она обозначается буквами H и B, измерить ее можно во всех типах изделий, кроме того, который имеет нахлесточное соединение. Следует запомнить следующее:

  • модели с классом давления 150 и 300 будут иметь высоту выступа 1,6 мм;
  • модели с классом давления 400, 600,900,1500 и 2000 имеют высоту выступа 6,4 мм.

С выступом и впадиной

В первом случае поставщиками и производителями деталей учитывается поверхность выступа, во втором случае поверхность выступа не входит в указанный параметр. В брошюрах к деталям эти показатели могут указываться в дюймах, где 1,6 мм это 1/16 дюйма, а 6,4 мм – ¼ дюйма.

Геометрия и удельный вес изделий

Важным параметром, определяющим геометрию, является условный проход изделий. Как уже отмечалось, он обозначается буквами «ДУ» и имеет показатели от 10 до 200. Это касается выбора необходимой детали: когда пользователь знает Ду, все остальные габариты приписываются фланцу автоматически. Например, у модели Ду 50 высота отступа будет равна 57-59; Ду 80 этот показатель составляет 89-91, а Ду 100 – 108-110, где первая цифра говорит о внутреннем диаметре трубы или патрубка, а вторая – о внешнем диаметре.

Чертеж плоского фланца

Еще один важный показатель – вес фланцев. Он зависит не только от объемов, размеров и высоты, но и от его геометрии, материала изготовления. Стоит привести пример: фланец по ГОСТ 12820-80 с Ду 100 плоского типа имеет вес 2,85 кг, тогда как фланец такого же диаметра, но воротникового типа по ГОСТ 12821-80 имеет вес 4,4 кг. Из этого следует, что воротниковые фланцы имеют большую массу, чем плоские детали.

Как производится фланцевое соединение?

Когда необходимо соединить две детали трубопровода используется приварка стального фланца к трубе. Такая фиксация называется фланцевым соединением и в будущем дает возможность разобрать трубопровод, чтобы выполнить ремонт. Чтобы понять, как происходит сборка, необходимо подробно рассмотреть процесс:

  1. Для состыковки двух элементов применяются плоские детали, имеющие в центре отверстие, куда вставляется торец трубы.
  2. По периметру кольца размещены отверстия – в них вставляются крепежные элементы: болты или шпильки с гайками.
  3. Место соединение будет разъемным, чтобы оно было герметичным используют уплотнительные прокладки. Фланцевое соединение призвано стыковать две трубы или присоединять трубу к емкости, оснащенной вводящим патрубком с фланцем.

Наглядный пример фланцевого соединения

Фланец можно сделать своими руками – такая деталь отлично подойдет на точило для станка по заточке предметов.

Читайте также:  Как выбрать вытяжной вентилятор для ванны?

Инструменты для производства соединения

Чтобы самостоятельно осуществить соединение двух деталей трубы, необходимо подготовить инструменты. В основном это оборудование, предназначенное для закручивания болтовых соединений по окружности фланцев:

  • ручной ключ;
  • накидной ключ;
  • пневматический гаечный ударный ключ;
  • гидравлический динамометрический ключ;
  • болтовой натяжитель гидравлического типа.

Состыковка на трубах

Кроме этого потребуется специальная смазка, которая наносится на обе поверхности, чтобы избежать трения деталей и обеспечить легкость крутящего момента. Последовательность работы проста: сначала закручивают первый болт, потом переходят к закрутке того, который находится по диагонали на 180 градусов от первого. Далее переходят к болту, расположенному под углом 90 градусов от второго, а от него – к противоположному.

Советы от мастеров

Существует ряд полезных рекомендаций от профессиональных мастеров, которые помогут с первого раза справиться с фланцевым соединением:

  1. Если детали имеют по 4 отверстия, то затягивать болты необходимо накрест.
  2. Поверхностную часть конструкции необходимо обязательно обезжирить и проверить на предмет коррозии и ржавчины.
  3. Рекомендуется использовать только новые уплотнительные прокладки, при этом устанавливать их нужно строго по центру.
  4. Сила затяжки болтов должна быть равномерной – только так можно обеспечить надежное и герметичное фланцевое соединение.

Соединенные трубы с фланцами

Чтобы в будущем снять фланец используются специальные станки, которые помогают расточить его и разжать болты. Извлечь детали вручную затруднительно, поэтому применяются пневматические инструменты.

Соединение труб с помощью фланцев является удобным и надежным видом состыковки двух деталей. Оно помогает в будущем осуществить ремонт трубопровода путем изъятия соединительных элементов, тогда как сварка не позволит осуществить данную процедуру. Подбирается он в точном соответствии с условиями работы, температурой и диаметром трубы.

Нержавеющие фланцы: виды и сфера применения

Фланцевые соединения представляют собой наиболее востребованные приспособления для фиксации труб в жилищном строительстве и в промышленности. Они позволяют производить многократную сборку и разборку трубопровода в процессе эксплуатации и при ремонте. В настоящее время существует огромное количество разновидностей фланцев, которые применяются в различных ситуациях.

Где используются фланцы?

Трубопроводы предназначены для использования в многочисленных отраслях хозяйства: энергетике, машиностроении, нефтехимии, фармацевтике и т.д.

Система трубопроводов, которая используется на каком либо предприятии, обычно является многокомпонентной, т.к. одновременно должна выполнять множество различных задач. Основными составляющими элементами трубопровода являются фланцы. Они используются для надёжной герметизации соединений различных труб и технологических приспособлений. Например, фланцы служат для подсоединения к трубам фильтров и кранов.

В зависимости от технического назначения, а также от того, в какой системе они установлены, фланцы могут иметь различные характеристики. Главным параметром является материал, из которого они сделаны. Ведь чем прочнее он будет, тем более высокие нагрузки и давление сможет выдерживать.

Нержавеющие фланцы крепятся к трубопроводу при помощи болтов и гаек или шпилек. Такая установка позволяет выдерживать максимальные нагрузки, возникающие в системе. Однако данное крепление значительно сложнее собирать и разбирать. Поэтому, в большинстве случаев, болтовое соединение используется на тех трубопроводах, которые не требуют периодической чистки. В качестве примера, фланцевые крепления очень часто применяются на предприятиях, которые производят винные напитки, однако на молочных заводах их использование крайне не желательно, т.к. там систему приходится часто разбирать для промывки.
Все технические характеристики фланцев прописаны в ГОСТах: 12820-80, 12821-80, 12822-80.

Виды фланцев о способу соединения

По способу соединения фланцы подразделяются на следующие разновидности:

  • приварные плоские;
  • с внутренней резьбой;
  • воротниковые;
  • свободные на приварном кольце;
  • с резьбовым хвостовиком.

Приварные плоские

Данный тип фланцев имеет больший диаметр, чем сама труба. Он просто надевается на трубу и обваривается по периметру . Такой вид фланца является неразборным и используется в тех трубопроводах, которые не требуют специальной защиты от коррозии. Т.е., в тех системах, которые взаимодействуют с агрессивными средами.

Приварные фланцы могут выдерживать температуру в пределах: -70 — + 450 С и давление: 0,1 — 2,5 МПа.

С внутренней резьбой

Данный фланец представляет собой кольцо, которое имеет несколько отверстий под болты и внутреннюю резьбу. Он применяется для соединения двух труб небольшого диаметра, которые работают при малом давлении.

Такой фланец выдерживает температурные режимы от -50 до +510 С.

Воротниковые

Данные фланцы устанавливается к тубе встык и обваривается по периметру. Для того, что уменьшить протяжённость сварных швов, они имеют специальный выступ (воротник) в виде конуса. Внутренняя поверхность воротникового фланца контактирует непосредственно с агрессивными средами, поэтому она обязательно должна быть устойчива к их воздействию. Благодаря тому, они обладают повышенными показателями надёжности и герметичности.

Воротниковые фланцы могут выдерживать температурные режимы от -70 до +600 С и максимальное давление в 20 МПа.

Свободные на приварном кольце

Данные фланцы включают в себя приварное кольцо. При этом, сам фланец после установки может свободно вращаться. Данное соединение особенно актуально для соединения труб в труднодоступных местах.
Свободный фланец рассчитан на максимальное давление в 2,5 МПа и температуру: -30 — +300 С.

С резьбовым хвостовиком

Данные фланцы состоят из воротникового кольца и применяются в водопроводах и теплоснабжающих системах.
Максимальное давление, которое выдерживает фланец с резьбовым хвостовиком — 1,6 Мпа, а температура от -40 до +300 С.

Различия фланцев по поверхности присоединения

От поверхностей присоединения фланцев всегда требуется получение надёжного и герметичного соединения, поэтому для увеличения данных показателей применяются различные прокладки. Если рабочее давление меньше 6 Мпа, то используются прокладки из неметаллов: паронит, фторопласт и т.д. В тех случаях, если давление выше 6 Мпа, рекомендуется применять металлические прокладки: линзовые, овальные и т.д.

Все фланцы подразделяются на следующие виды:

  • с соединительным выступом;
  • с выступом;
  • с впадиной;
  • с шипом;
  • с пазом;
  • под прокладку с овальным сечением;
  • под прокладку линзовую;
  • с пазом под прокладку из фторопласта;
  • с шипом под прокладку из фторопласта.

В зависимости от характеристик трубопровода (диаметра, давления, назначение и т.д.) подбирается соответствующий тип фланца.

Материалы, применяемые для изготовления фланцев

Если по трубопроводу перемещаются агрессивные жидкости, то фланцы должны быть произведены из надёжного материала, невосприимчивого к коррозии. Всем этим показателям удовлетворяет нержавеющая сталь, которая к тому же не требует дополнительной окраски.

Нержавеющие фланцы во многих отраслях промышленности и производятся из стали марок: 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 10Х17 и Н13М3Т.

Приварка фланцев к трубам осуществляется при помощи электродуговой сварки.

Заключение

Фланцевые соединения являются неотъемлемой частью любого трубопровода. Без них не возможно нормальное функционирование всей системы.

Наибольшее распространение получили фланцы из нержавеющей стали, т.к. являются наиболее универсальными. Они способны выдерживать высокое рабочее давление, повышенные температуры и воздействие агрессивных сред. Кроме того, они не требуют постоянного ухода и дополнительной защиты от коррозии.

Заказать как фланцы, так и другие изделия из нержавеющей стали можно в компании ПищепромСталь. ПищепромСталь — поставщик продукции из нержавеющей стали в г. Екатеринбург.

В настоящее время существует огромное разнообразие различных видов фланцевых соединений, которые применяются в различных отраслях промышленности.

СТАТЬИ

Трубы ППУ

Фланцы нержавеющие

Фланцы, изготовленные из нержавеющей стали, являются неотъемлемой частью и одним из основных элементов трубопроводов. Основное назначение таких деталей – соединение труб, присоединение трубопроводной арматуры, валов, резервуаров и т. д. Как правило, фланцы имеют форму плоского кольца или диска, в редких случаях могут быть в форме квадратной рамки. Могут применяться как самостоятельные крепежные элементы, так и в сочетании с кольцами, шайбами, уплотнительными прокладками. Имеют различные виды соединительных поверхностей в зависимости от требуемой степени герметизации.

Фланцы нержавеющие , могут иметь различные типоразмеры, различаться по условному давлению, форме уплотняющей поверхности, способу крепления.

По способу крепления такие элементы делятся на четыре категории:

  • свободноперемещающиеся с приварным кольцом. Выпускаются по ГОСТ 12822-80;
  • для приваривания встык. Выпускаются по ГОСТ 12821-80;
  • привариваемые к трубам. Выпускаются по ГОСТ 12820-80;
  • для сосудов, емкостей и аппаратов. Производятся по ГОСТ 28759.3-90.

Маркировка нержавеющих фланцев

Пример – 2-100-50 ст.15Х5М ИСТ, ГОСТ 12822-80, где:

  • -2 – исполнении е фланца;
  • -100 – диаметр условного прохода (Ду );
  • -50 – давление расчетное (Ру );
  • -ст.15Х5М ИСТ – марка стали.

Изготовление нержавеющих фланцев

Нержавеющие фланцы делаются из углеродистых, легированных и нержавеющих марок стали. Основным сырьем для производства нержавеющих фланцев служат стали марки:

Все марки стали, которые используется для производства фланцев, имеют в своем составе добавку хрома (12 …20%). В некоторых случаях, фланцы изготовляются из стали, которая имеет в своем составе такие легирующие добавки как: никель, титан, ниобий, молибден, кобальт, марганец. Такие марки стали используются в тех случаях, когда необходимо получить продукцию, имеющую определенные свойства, с учетом конкретных технических условий в которых будут эксплуатироваться фланцы.

Тип стали подбирается с учетом таких факторов:

  • рабочая температура;
  • условное давление;
  • воздействие на металл транспортируемой среды.

Условный проход для фланцев – Ду, мм

Условный проход фланца – диаметр внутреннего отверстия фланца, через которое проходит определенная транспортируемая среда. Нержавеющие фланцы имеют три основных размера Ду -100… 150 мм. Производятся различные размеры фланцев с таким Ду, в зависимости от наружного диаметра трубы, к которой присоединяется фланец, они имеют соответствующую маркировку – А, Б. В.

  • Ду фланца 100 мм –труба имеет наружный диаметр А –108мм, Б-114 мм.
  • Ду фланца 125 мм – соответственно А – 133 мм, Б – 140 мм.
  • Ду фланца 150 мм – соответственно А – 152 мм, Б – 159 мм, В – 168 мм.

Кроме этих основных размеров, промышленность производит нержавеющие фланцы с Ду 10…1600 мм.

Условное давление для фланцев – Ру, кгс/с м²

Для фланцевой состыковки условное давление является одним из основных параметров. Этот показатель определяется его геометрическим размером и формой уплотняющей поверхности фланца. Фланцы, которые соответствуют ГОСТу 12820-80 и ГОСТу 12822-80 рассчитаны на давление порядка 25кгс/с м² , а продукция ГОСТ 12821-80 способна работать при давлении около 250 кгс/с м² .

Преимущества использования нержавеющих фланцев

Несмотря на то, что цена на фланцы из нержавеющей стали несколько выше, чем из обычной стали, это окупается сроками использования и отсутствием потребности часто проводить текущие и капитальные ремонты. Стоимость таких деталей быстро окупается их устойчивостью к среднеагрессивным и агрессивным средам.

Ссылка на основную публикацию