Описание стальных фланцев и советы по их выбору

Описание стальных фланцев и советы по их выбору могут занять не одну страницу, поскольку для придания необходимой герметичности и прочности соединения применяются детали, охарактеризованные по целевому назначению. Их конструктивные особенности – центральное отверстие и небольшие крепежные детали, расположенные по краю.

Стальные фланцы, в изготовлении которых применяется ГОСТ, только часть ассортимента от производителей, поскольку некоторые отечественные предприятия перешли на американские или немецкие стандарты, и это обусловило потребность рынка в нестандартных деталях для выполнения соединений. Типоразмеры зависят от номинального давления. Они учитывают диаметр внутреннего (центрального) отверстия, наружного диаметра, толщину изделия и его фактическую массу.

В детали непременно присутствует отверстие в середине и по краям, но форма может быть квадратной или круглой. Конструкция фланцевого соединения зависит не только от трубы, но и от перемещаемого по ней содержимого. Поэтому есть фланцы:

• с выступом и впадиной, шипом и пазом, под линзовую или овальную прокладку;

• плоские приварные, воротниковые, свободные на приварном кольце или на отбортовке, на хомуте;

• изготовленные вариабельными методами – штамповкой, электрошлаковом литьем, плазменной резкой и даже ковкой на подкладном кольце.

Для какой бы цели ни использовались парные детали, соединяемые крепежом, – для ПЭ-труб, газо- и нефтепроводов, канализационных и водопроводных сетей, емкостей и аппаратов, их выбор должен учитывать несколько параметров.

Остальным потребителям приходится учитывать: характер поверхности, нуждающейся в состыковке, материал ее изготовления, размер и конфигурацию, рядность и условный проход. Фланец должен использоваться в определенном температурном диапазоне и давлении. Это определяющие показатели в выборе типа детали и способа ее изготовления, а также методе создания прочности соединения и его герметизации.

Для этого нужно обладать определенными профессиональными знаниями, или проконсультироваться с человеком, у которого они есть. Если в продаже нет необходимого типа, можно заказать его у производителя, занимающегося изготовлением нестандартных деталей, но при этом необходимо провести расчеты, и иметь чертеж предполагаемого изделия.

Изготовление фланцев производится из стали, однако сфера применения и метод изготовления (штамповка, поковка, литье ЦЭШЛ или резка) означают, что необходимо применение разного материала. Сталь – это сплав железа и углерода в определенном процентном соотношении. Это обстоятельство плюс добавки обеспечивают деление на конструкционные и нержавеющие, жаропрочные и криогенные, низко- и высокоуглеродистые, легированные. Есть и критерии по качеству.

Способ изготовления тоже влияет на выбор наиболее подходящего сплава. ГОСТы для трубопроводов или емкостей и оборудования регламентируют стандарты изготовления, области применения и условия эксплуатации. Потребителю остается выбрать тип, наиболее пригодный для выполнения его целей. Конструкция фланца определяет особенности его монтажа, и оптимальную марку сплава.

Чаще всего применяется Сталь 20, под сварку хороша Сталь 09г2с – с хромом и молибденом, 15х5М – легированная и жаропрочная, способная выдержать до 650 градусов.

Можно посмотреть в специальных таблицах, где они указаны для разных видов изделия. В основных параметрах непременно присутствуют:

• расстояние между осями;

• внешний и внутренний диаметры (параметр для основного отверстия), номинальный диаметр отверстий для крепежных элементов;

• Ду фланца (условный диаметр) определяет возможность его применения для труб определенного размера;

• класс давления, указанный в МПа, которые можно перевести в кгс/см2.

Соотношение давления и отверстия определяют по таблицам соответствия, поскольку расчеты фланцевых соединений должны проводиться по трем параметрам – конструкционному материалу, давлению и термальным показателям.

Единой классификации, учитывающей все особенности изделия, пока нет, особенно учитывая нестандартные изделия, распространенные в последнее время. Поэтому требования к соединительному элементу можно дифференцировать по разным критериям:

• материалу изготовления – нержавеющий, способный противостоять коррозии, оцинкованный, для трубопроводов с высоким давлением и агрессивной средой, с полимерным покрытием;

• методу изготовления – штампованные, литые, кованые;

• типу соединения – с соединительным выступом (исполнение В), прижимной;

• спецификой применения – глухой, переходной (обеспечивающий переход с одного диаметра на другой), обжимной или сварной, рассчитанный под приварку.

Распространенный тип, применяемый в соединениях, где требуется повышенная прочность – например, с высоким давлением или колебаниями температурных показателей. Это конус, который незаметно переходит в толщу трубы или фитинга, поэтому его диаметр должен быть равен такому же показателю скрепляемых элементов.

Примерно на треть менее надежны, чем воротниковые, и настолько же короче по продолжительности срока эксплуатации. Обеспечивают стыковку 2-х сварных швов на внутренней и внешней поверхностях. Небольшое расстояние от трубы до фланца не дает сварке повредить трубу.

По прочности считаются равными накидному типу, но срок эксплуатации более длительный, почти в 2 раза. Шов с одним углом располагается снаружи фланца, но при сварке приходится позаботиться о создании пространства, которое бы защищало трубу.

Могут применяться в комплекте с любыми другими моделями, беспроблемно передвигаться по трубе. Но они уступают воротниковым и по способности держать нужный уровень давления, и по сроку эксплуатации (почти в 10 раз).

С узкой сферой применения. Отсутствие центрального отверстия означает, что они могут использоваться только для перекрывания конца трубы, конца клапана или камерной полости, где нужно сохранять необходимый уровень давления.

Применяется только в определенных случаях, преимуществом считается возможность фиксации без сварки. Иногда в комплекте необходимо применение резьбового соединения, но такой тип соединения непригоден для тонкостенного трубопровода, поскольку на них невозможно делать резьбу.

В России есть множество предприятий, которые выпускают эти изделия и размещают свои предложения во всемирном информационном пространстве. В СПб – это компания «Оникс», в столице и Нижнем Новгороде прекрасной репутацией пользуется продукция ООО «СевМеталлСтрой», в Челябинске – ООО «Форус», успешно работающая более 2-х десятилетий на рынке, в Омске работает целый метизно-фланцевый завод, и это только верхушка рейтинга отечественных производителей, выпускающих высококачественную продукцию.

Раздавать универсальные рекомендации в этом случае сложно. Многое зависит от индивидуальных надобностей и приоритетов потребителя, целевого применения. У каждого изделия есть назначение, запас прочности, особый металл для изготовления.