Фланец резьбовой: классификация и применение

Фланец с резьбой – изделие, способное с равным успехом заменить приварной элемент. Достоинство этого метода – сохранение разъёмности соединения. Рабочее давление выбирается таким же, как и для приварных фланцев.

Фланец резьбовой обладает резьбой на внутреннем отверстии, в которое и помещается труба с резьбой такого же (но внешнего) диаметра. Выпускаются чугунные и стальные фланцы – последние могут оказаться оцинкованными или нержавеющими. Фланец относится к элементам инженерных решений, применяемых не только на магистрали, вдали от насосов, котельных, газораспределителей, но и с равным успехом используется непосредственно на выходе, например, той же насосной станции. Поскольку выходные патрубки оборудования приваривать к трубе трассы не рекомендуется, на помощь здесь и приходят приварные и завинчивающиеся фланцы. По сравнению со сварным, для отсоединения которого достаточно лишь разобрать стык, отвинтив болты, врезной (с резьбой) фланец можно снять, не разбирая стык, а лишь открутив сгон, и сняв муфту. Естественно, участок трубы должен иметь небольшой запас хода, позволяющий немного оттянуть его в нужную сторону, чтобы привинтить/отвинтить и фланец, и сгон.

Производство фитингов допускает размеры фланцев для труб от 1/4, 1/2, 3/4, 5/8, 9/16, 13/16, 15/16, 1, 1,5, 2 дюйма и более. В метрической системе габаритов это 25, 32, 50 мм и так далее. Классификация фланцевых фитинговых элементов осуществляется по следующим признакам.

• Материал исполнения – сталь или чугун. Для стали это могут быть сплавы типа Ст3сп, из которых часто изготавливают (проф) трубы, швеллеры, всевозможный профиль несущего назначения. Для фланцев может использоваться любая нержавейка – наиболее дешёвыми решениями являются стали с маркером Х13 (не менее 13% хрома), иные составы – Х12 и хуже – не являются нержавеющими.

• По защитному покрытию: простая (ржавеющая) сталь и чугун окрашиваются. Хотя чугун обладает противокоррозионной стойкостью, в полной мере нержавеющим сплавом он не считается: более медленное по сравнению со сталью Ст3 в несколько раз окисление всё же возможно. Его покрывают грунт-эмалью по ржавчине и при необходимости при помощи бытовой эмали, например, краски на основе пентафталевых соединений. Оцинковка может избавить и сталь, и чугун от необходимости окрашивания: слой цинка толщиной до 300 мкм устойчив к воде, кислороду, метану, пропану и ряду иных малоагрессивных соединений. Дело в том, что плотная окисная плёнка не даёт ему окисляться дальше, пока она так или иначе не будет удалена. Однако кислоты, даже самые слабые, легко разъедают это покрытие, и сталь (или чугун) теряет свою защиту от внешних воздействий, начав ржаветь.

• По рабочему давлению фланец, как и сама труба, различается толщиной стенки. Тонкие фланцы не рассчитаны на давление свыше нескольких единиц атмосфер. Но это не значит, что их нельзя использовать, к примеру, в газовой линии, где давление не настолько велико. Если вы не используете именно сжиженный газ, то давление там часто не превышает одной атмосферы. Однако прочность берут с запасом на 25 атмосфер, чтобы исключить повреждение и трубы, и фланцевого соединения, так как утечка газа весьма опасна. Фланцы на трубы, рассчитанные на давление в сотни атмосфер, отличаются толстыми стенками – от 12 мм.

• Шаг резьбы – используются в основном стандартные навинчивающиеся фланцы, у которых шаг резьбы определяется диаметром трубы. Например, для 68-миллиметровой резьбы используется шаг витка в 6 мм.

• Наличие хвостовика – внешняя резьба на нём позволяет посадить фланец на сгон, заходящий непосредственно в газовое или водяное оборудование (например, газораспределитель или теплообменник).

Фитинговое производство предлагает наиболее часто встречающиеся номиналы изделий:

• Ду15;

• Ду20 (используется резьба М20х1,5 мм, остальные изделия в списке пронумерованы соответственно диаметру внутреннего центрального отверстия, в который заходит труба);

• Ду25;

• Ду32;

• Ду40;

• Ду50;

• Ду65;

• Ду80;

• Ду100;

• Ду125;

• Ду150 и ряд других.

Маркер «ДУ» означает условный диаметр – внешней (на хвостовике) или внутренней (в отверстии под трубу) резьбы под трубу или муфту сгона. Для упрочнения фланец фиксируется как минимум одной контргайкой снаружи, если не используется хвостовичное исполнение фланцевой детали. В качестве более конкретных примеров – следующие изделия.

Номинал «Ду 15-150 Ру 16» – круглые детали с диаметром отверстия в 1,5-15 см под соответствующую проходную трубу. Давление при температуре в 350 градусов не должно превышать 16 атмосфер. Маркер «Ру» – «распорочное усилие» (напора рабочей среды изнутри). Изготовлен из стали. Рассчитан на воду, пары и газы, нефть и её продукты переработки.

Описание параметров фланца может быть и более конкретным. Так, «Ду 6-200» – изделие, сделанное по ГОСТ 9899-81, как и многие его собратья. Резьба – М33х2 (шаг на 2 мм при диаметре в 33 мм). Марка стали – 38ХА, расшифровка сплава следующая: 1% хрома, ржавеет в воде без защитного покрытия, «А» указывает на особое качество почти без фосфора и серы, делающих сплав более охрупченным и ломким при многократном откручивании/завинчивании и при случайных ударах. Сталь содержит 3,8 промилле углерода и является среднеуглеродистой, что даёт ей твёрдость порядка 50 единиц по шкале Роквелла, благодаря чему изделие не портится при попытке навернуть его на трубу посредством специальных распорочных ключей, вставляемых в болтовые отверстия (как правило, их не менее 3 на деталь).

Зарубежное изделие, например, DN50xR2, маркируется таким образом, что указывает принадлежность датской компании Grundfos, обладает диаметром в 50 мм и выдерживает давление до 2 МПа.

Основной мотив использования – уже сваренные трубопроводы, на которых имеется резьба одного из номиналов со стандартным шагом («табличным» значением, согласно ГОСТам), а возможности варить трубу нет. В этом случае дешевле применить хвостовиковый или бесхвостовичный фланец, который с помощью соответствующей контргайки и термостойких уплотнителей (пакля с пастой на резьбе трубы или хвостовике фланца, резиновые прокладки между свинчиваемыми деталями), болтовых соединений обеспечит не менее прочный стык.

Сферы применения фланцевых соединений могут быть следующими.

• Судостроение – используется такой комплект для судов, работающих на нефтяном топливе.

• Системы отопления и водоснабжения: разброс диаметров резьбы – от 1/4 до 2 дюймов. Давление в таких системах не превышает нескольких атмосфер, и большинство сантехнических фланцев с толщиной стенок от 5 мм с лёгкостью справляются с таким напором воды.

• Газоснабжение: используются фланцы с толщиной стенок порядка 4-5 мм. Солидный запас прочности предотвратит утечку газа.

• Паровые и иные установки, работающие на сжатом паре или газе. Например, фланцы под датчик давления кислорода выбираются исходя из давления, но контакт резиновых прокладок с кислородом здесь исключён. Трубопроводы, присоединяемые к кислородным баллонам, давление в которых достигает 100 атмосфер и более, исключают какой-либо контакт с маслом и другими нефтепродуктами. Это привело бы к взрыву трубы или самой ёмкости, поэтому фланцы соединяются только с использованием негорючих и стойких к окислению прокладок.

• Компрессорные установки: фланец с прокладкой часто используют в трубах, которые создают давление до 100 атмосфер, например, при накачке гелия, водорода, азота и других газов в баллоны с помощью насоса-компрессора. Частный пример – компрессоры для накачки камер в автошинах до приемлемого давления.

• Крепление трубы к стене – используются анкерные болты в бетонной или кирпичной стене. Наружная резьба на таком фланце не применяется. Полученное крепление находит применение, к примеру, для организации турника в квартире.

Резьбовые фланцы – равноценная замена сварным.