Что такое фланцевое соединение в строительстве

Наряду с резьбовыми, фланцевые соединения — одни из наиболее распространенных во всех сферах промышленности, начиная от прокладки технологического трубопровода и заканчивая сборкой ракетных двигателей.

Стяжка по двум плоскостям позволяет получить прочное и герметичное сопряжение, где все элементы нагружены равномерно и способны выдержать значительные нагрузки без деформации, смещения или разрушения.

Рассмотрим подробнее, как проектируют и подбирают фланцевые соединения, и от чего зависит их долговечность и надежность.

Особенности фланцевых соединений

Сборка на фланцах — это стыковка двух плоских деталей «лицом» друг к другу и симметричная затяжка на резьбовом крепеже по периметру, на равном удалении от центра узла. Таким соединениям не нужно высокой точности размеров и дополнительных операций (сварки, пайки, прогрева, развальцовки).

Различают два типа фланцев: контактирующие и неконтактирующие. В первом случае детали сопряжены напрямую, а во втором — между фланцами ставят прокладку из более мягкого материала, который за счет собственной деформации надежно герметизирует сборку.

Как выбирать сталь для фланцевых соединений | Проектирование стальных конструкций

На практике контактирующие фланцы используют очень редко, поскольку силовая стяжка металлических изделий плоскостями друг к другу приводит к схватыванию и адгезии, что изрядно затрудняет последующий демонтаж. Поэтому даже в механизмах, где совершенно не нужна герметичность, закладывают тонкие картонные прокладки.

По форме опорных поверхностей фланцевые соединения бывают:

• кольцевые (круглые);
• полосовые (прямоугольные и квадратные);
• фасонные (плоскость разъема литых корпусов).

Чем сложнее контур поверхности, которой фланец переносит нагрузку на ответную деталь, тем большее количество крепежа понадобится, чтобы обеспечить равномерный прижим по всему периметру.

Классическая схема фланцевого соединения предусматривает две стянутые детали, но в реальных условиях это правило часто нарушают, расширяя сборку до трех или даже четырех компонентов. Яркий пример —промышленные теплообменные аппараты (маслоохладители, пароподогреватели, рекуператоры), где в одном узле стягивают фланец корпуса, доску трубного пучка и фланец крышки. Величина «бутерброда» ограничена лишь высотой всех элементов, поскольку вместе с ней растет длина резьбового крепежа и ухудшается суммарная жесткость конструкции.

Рабочие (фронтальные) торцы фланцев могут иметь различную форму в зависимости от того, какого рода уплотнение заложено между ними. В общей практике предусмотрено несколько вариантов:

• плоскость по плоскости;
• выступ / впадина;
• шип / паз (для сред с высокой проникающей способностью, пожароопасных или ядовитых);
• с конической выборкой по посадочному отверстию (под линзовую прокладку);
• с торцовой канавкой (под прокладку овального сечения, кольцо или шнур).

В качестве уплотнений, которые закладывают между сопряженными фланцами, принято использовать:

• картон;
• паронит;
• резину;
• фторопласт;
• асбест;
• медь;
• латунь;
• нержавейку.

Это может быть как плоская прокладка, повторяющая форму контактирующих фронтальных плоскостей, так и шнур или кольцо, заложенные в торцовую канавку. При силовой стяжке податливый материал деформируется и уплотняет стык, герметизируя соединение и исключая прямой контакт между торцами.

Сборка на фланцах может быть выполнена как исключительно «на глаз» — простой стыковкой и установкой крепежа в сквозные отверстия, так и с предварительным центрированием. Это реализуют двумя путями:

• на одной детали оставляют выступающий буртик, а на ответной — кольцевую выточку. Обе поверхности обрабатывают с точностью по 9..10 квалитету, добиваясь аккуратной посадки с зазором. Бурт входит в выточку, и пара приобретает нужное пространственное положение. Этот вариант подходит для круглых фланцев;
• детали с полосовым или фасонным типом контакта собирают на двух штифтах, расположенных по диагонали относительно центра узла. Их загоняют по посадке с натягом в нижнюю деталь, а верхнюю ставят с минимальным зазором. Использование двух штифтов исключает перекос или смещение элементов.

Фланцы могут быть приварными (такие обычно монтируют на концы труб) или представлять собой непосредственную рабочую часть детали (корпус редуктора).

Различают два типа приварных фланцев:

• плоские — выполненные в виде диска или квадратной пластины. В центре присутствует отверстие для посадки. Изделие надевают на трубу и приваривают двумя тавровыми швами — с тыльной стороны снаружи и с фронтальной изнутри;
• воротниковые — деталь наподобие полого стакана, на котором присутствует круглая или квадратная ступень под размещение крепежных отверстий. Изделие устанавливают встык к торцу трубы и обваривают кольцевым швом.

Особая категория продукции — фланцы на свободных кольцах. Они выглядят как кольцо с внутренней выборкой, которое упирается своим буртом в базовую деталь и при силовой стяжке тянет ее за собой.

В более чем половине всех случаев предпочтение отдают плоским приварным фланцам — они проще в изготовлении и монтаже. Воротниковые используют для нагруженных условий. Изделия на свободных кольцах распространены в конструкциях силовых гидравлических цилиндров — они позволяют реализовать значительное стяжное усилие при сравнительно малом увеличении габарита.

Москва не сразу строилась, а утверждению любого фланцевого соединения предшествует точный расчет: на прочность, выносливость и герметичность (если это необходимо). Для работы с сосудами и аппаратами под давлением следует руководствоваться методикой по ГОСТ Р 52857.4-2007. Для решения нестандартных задач ее можно брать за основу.

• тип фланца (плоский, воротниковый, на свободных кольцах);
• вид поверхности под уплотнение;
• предельно допустимое давление в системе;
• действующие силовые нагрузки — внешние и внутренние;
• воздействие рабочей среды;
• температурный режим.

Отправной точкой проектирования становится проходной диаметр. Именно от этого размера начинают конструктивный отчет всех остальных геометрических составляющих.

Прочностная характеристика соединения будет напрямую зависеть от толщины стяжной части — именно ширина бурта под установку крепежа отличает фланцы, рассчитанные на один проходной диаметр и разные давления в системе.

Одно из ключевых преимуществ фланцевых соединений — условная простота монтажа. Условная — поскольку ее простая по механике реализация таит за собой целый перечень условий, только строгое выполнение которых гарантирует прочность и герметичность сборки.

Устанавливая на концы труб, собирая и стягивая фланцы, следует выдержать:

• строгую перпендикулярность опорных плоскостей к оси трубы;
• качество сварных швов;
• определенное угловое положение отверстий под крепеж;
• установку уплотнений без повреждений мягкого материала острыми кромками или инструментом;
• установку крепежа без перекосов в сквозных отверстиях;
• равномерную и последовательную затяжку.

Если в процессе эксплуатации соединение будет подвергаться воздействию высоких температур и значительных силовых нагрузок, то назначают дополнительную обтяжку гаек при повышении давления в системе.

Необходимое усилие затяжки крепежа — еще один обязательный элемент расчета. Ответственные узлы собирают исключительно с применением динамометрических ключей, тщательно контролируя момент и занося фактические показатели в тетрадь учета.

Сферы применения

Область использования фланцевых соединений поделена неравномерно: на долю контактирующих фланцев (без прокладок) приходится не более 15% от всего объема конструкций, где инженера закладывают этот принцип сопряжения деталей. Яркий пример — сборка шатунов и корпусных коробчатых изделий.

Куда шире представлены неконтактирующие фланцы, разграниченные прокладками из уплотняющих материалов. Их применяют везде, где присутствует хотя бы намек на трубопроводные системы или работу с закрытыми емкостями под давлением, а также там, где следует исключить залипание плоскостей разъема.

• коммунальное хозяйство и инженерные сети;
• трубопроводный транспорт;
• судовые трубопроводы;
• технологический трубопровод в топливно-энергетическом комплексе;
• теплообменное оборудование;
• оборудование в химической, фармацевтической и пищевой промышленности;
• смазочные и охлаждающие трубопроводы промышленного оборудования;
• оборудование для нефте/газодобычи и переработки;
• технологический трубопровод транспорта;
• гидравлические и пневматические сети;
• доменные воздухонагреватели;
• редуктора, компрессора, насосы.

Именно с помощью фланцевых соединений крепится запорная, регулирующая и запорно-регулирующая арматура — дроссельные, перепускные, уравнительные клапаны. Стяжка на фланцах позволяет собирать модульные структуры с возможностью оперативной замены в случае выхода из строя какого-то конкретного элемента.

Интересным примером также становятся фланцевые муфты. Иногда их называют поперечно-свертными. Стандартные устройства выпускают по ГОСТ 20761-96, и они предназначены для передачи крутящего момента от 8 до 40 000 Нм.

Это один из наиболее универсальных видов механических муфт. Конструкция включает две полумуфты, стянутые болтами. Посадочное отверстие каждой имеет шпоночный паз для установки на выходной конец вала. Вращение в осевом направлении передают за счет жесткой установки болтов от М8 до М24, причем в одной полумуфте болт посажен с минимальным зазором, а вторую проходит насквозь и стягивает гайкой.

Такая жесткая схема исключает гибкую компенсацию перемещений, перекосов и вибраций в монтаже и работе, но обеспечивает высокую нагрузочную способность. Фланцевым муфтам нашлось место в конструкциях тяжелых промышленных машин, энергетических турбин и мельниц. Их даже можно использовать в качестве тормозных барабанов и шкивов ременных передач.

Требуемый крепеж

Сопряженные фланцы имеют одинаковое число сквозных отверстий, расположенных по единой траектории относительно центра узла. В конструкции могут быть заложены различные типы крепежа:

• болты — для простых и слабонагруженных сборок, работающих в условиях до +200°С;
• винты — для уникальных случаев, когда габаритные размеры устройства строго ограничены и негде разместить обычные гайки (гидравлика и пневматика);
• шпильки — оптимальный и универсальный вариант, подходящий для всех отраслей и сфер применения;
• откидные болты — для быстроразборных соединений, когда крышку аппарата приходится часто снимать;
• гладкие штифты — для центрирования сложных сборок;
• шестигранные и барашковые гайки;
• пружинные шайбы (гровера).

Шпильки обладают ключевым преимуществом перед болтами и винтами — одноступенчатой формой профиля. При повышенном нагреве растягивающие напряжения нагружают крепеж в меньшей мере, чем изделия с головками.

ГОСТ 20700-75 предусматривает специальный набор крепежа именно для фланцевых соединений, работающих в условиях вплоть до +650°С. Сюда входят шпильки (ГОСТ 9066), шайбы (ГОСТ 9065) и гайки (ГОСТ 9064). Такой комплект резьбовых деталей подходит для сборки различных трубопроводов, арматуры, приборов и аппаратов, котлов, паровых и газовых турбин.

Для фланцевых соединений с линзовыми уплотнениями закладывают шпильки по ГОСТ 10494. Они способны выдержать давления до 100 МПа и нагрев на +510°С. А технологический трубопровод на атомных электростанциях комплектуют шпильками по ГОСТ Р 54786-2011.

При расчете размеров и необходимого количества крепежных элементов учитывают:

• силовую нагрузку (система оценивается параметром внутреннего давления или максимального крутящего момента);
• влияние температуры;
• схему распределения крепежа (прямоугольник, круг, сложная фигура);
• запас прочности (400..450%, не менее 280%);
• предел прочности материала, из которого будет изготовлен крепеж.

Как правило, ассортимента стандартных метизов хватает, чтобы решить любую техническую проблему. Унификация также помогает избежать трудностей в дальнейшем — когда при ремонте резьбовые детали придется полностью менять. Но в отдельных случаях, когда следует обеспечить какие-то особенные свойства или функции, придется заказать нестандартный крепеж.

ГОСТы

Во всех областях промышленности инженера стараются подобрать фланцевое соединение из унифицированного ряда. Это упрощает процедуру проектирования и изготовления конструкций, а в перспективе — ремонт и восстановление.

При подборе фланцев ориентируются на следующие документы:

• ГОСТ 12820 — плоские фланцы, рассчитанные на давления от 0,1 до 2,5 МПа;
• ГОСТ 12821 — воротниковые фланцы, рассчитанные на давления от 0,1 до 20 МПа;
• ГОСТ 12822 — свободные фланцы на приварном кольце, рассчитанные на давления от 0,1 до 2,5 МПа;
• ГОСТ 9399 — фланцы с резьбовым установочным отверстием, выдерживающие давления от 20 до 100 МПа;
• ГОСТ 28759.2 — плоские фланцы, рассчитанные на давления от 0,3 до 1,6 МПа, в диапазоне температур от −70 до +300°С;
• ГОСТ 28759.3 — воротниковые фланцы, рассчитанные на давления от 0,6 до 6,3 МПа, в диапазоне температур от −70 до +540°С;
• ГОСТ 28759.4 — воротниковые фланцы, рассчитанные на давления от 6,3 до 16 МПа, в диапазоне температур от −70 до +540°С.

В общем случае инженеры-проектировщики и конструктора руководствуются нормативными данными ГОСТа 12815, который определяет типы, конструкцию и размеры типовых фланцев. Этот стандарт рассчитан на параметры:

• давления в системе — от 0,1 до 20 МПа;
• условный диаметр прохода трубопровода — от 10 до 3000 мм;
• температуру среды — от −253 до +600°С;
• крепежные элементы (болты и шпильки) — от М10 до М72.

ГОСТ 12815 можно назвать универсальным — он применим практически ко всем областям промышленности. Исключение составляют лишь фланцевые соединения для технологического трубопровода транспорта и спецтехники. А на узлы судовых трубопроводов распространяются ГОСТ 1536 и ГОСТ 4433.

Существует также комплект документации на европейские конструкции:

• DIN EN 1092-1 — для стальных изделий;
• DIN EN 1092-2 — для изделий из серого и ковкого чугуна;
• DIN EN 1092-3 — для изделий из медных сплавов (латунь и бронза);
• DIN EN 1092-4 — для фланцев из алюминия и алюминиевых сплавов.

С трубопроводом и аппаратами, изготовленными за рубежом, можно столкнуться и в Москве, и в самой дальней провинции, поэтому следует пользоваться и европейскими нормативами.

Вопреки широкому ассортименту унифицированных изделий, широко распространены и фланцевые соединения нестандартного типа. В первую очередь это плоскости разъема на корпусах редукторов, а также насосного и компрессорного оборудования. Есть общие рекомендации по проектированию подобных деталей, но на 70% схему стыка, центрирования и стяжки крепежом определяет собственное видение инженера-конструктора.

Угроза низкого качества

Фланцевое соединение способно выдержать значительные нагрузки за счет собственной жесткости и максимальной простоты. Но всё это будет возможным лишь при правильном подборе качественных комплектующих.

Прежде, чем заказать фланцы, следует уделить время пристальному анализу условий работы и расчету всех действующих нагрузок. Опытные проектанты могут пренебречь подробным силовым расчетом каждого узла, используя базу стандартных ГОСТовских изделий и опираясь лишь на два показателя: предельное давление в системе и проходной диаметр трубопровода. Также нужно учесть материал и технологию изготовления — от них напрямую зависит качество изделий.

В простых случаях будет достаточно сталей наподобие Ст3сп, 09Г2С или 10Г2, а для высоких нагрузок и температур придется подобрать стальной продукт из более серьезных марок — 20Х3МВФ, 25Х1МФ, 30ХМА, 38ХА, 45. Трубопроводы, работающие с агрессивными средами, оснащают деталями из нержавейки 12Х18Н9Т, 10Х17Н13М3Т и 06ХН28МДТ. Иногда воротниковые фланцы льют из чугунов марок СЧ20 и КЧ33-8.

Стандартные изделия получают преимущественно штамповкой. Литье используют очень редко — риск получить скрытые дефекты в сравнительно тонкой стенке слишком велик. Для мелкосерийного и единичного производства фланцы можно точить из проката. Иногда, ради экономии заготовок, изделия делают сварными из двух компонентов: втулки (стакана) и опорного кольца.

Фланцы низкого качества таят за собой целый ряд опасностей:

• неточность в размерах сделает сложной или вовсе невозможной сборку с уже имеющимся оборудованием;
• невыдержанная плоскостность опорных торцов станет причиной неравномерного распределения напряжений при стяжке. В свою очередь концентрация нагрузок приведет к преждевременному разрушению металла;
• небрежно обработанные уплотнительные поверхности могут повредить гибкие прокладки еще при сборке, что сократит ресурс работы до замены уплотнений;
• материал с недостаточным пределом прочности не выдержит нагрузок и начнет деформироваться, что приведет сначала к заклиниванию (вместо разборки весь узел придется срезать), а затем — к аварийному выходу из строя.

Отдельные нечистоплотные производители могут с целью уменьшения затрат менять материал изготовления, не уведомляя об этом потребителя. Они ориентируются лишь на поверхностную твердость металла как единственную механическую характеристику, которую можно проверить в ходе приемки готовой продукции.

Но твердость и прочность — далеко не тождественные понятия, хотя и взаимосвязанные. Неграмотная замена материала приведет к тому, что фланец будет работать совершенно иначе.

Особенно это касается высоколегированных нержавеек, которые по-разному реагируют на различные окислительные среды при сравнительно схожих показателях прочности. Если фланцевое соединение планируют для химического производства, то переход от 06ХН28МДТ к более дешевой 12Х18Н9Т может стать фатальным, хоть оба сплава демонстрируют высокую стойкость к коррозии.

Приобретайте унифицированные серийные фланцы исключительно у крупных и ответственных производителей, готовых предоставить подробные паспорта и сертификаты к своей продукции. Цена ошибки при работе с давлением — а фланцевое соединение чаще всего ставят именно там — может быть слишком высока.

Источник: rskrep.ru

Сборка и установка фланцевых соединений на стальных трубопроводах

Большинство трубопроводов различного назначения монтируют сваркой, обеспечивающей надежность и долгий срок службы стыков. Но когда по условиям прокладки этот способ неприемлем или в процессе эксплуатации требуется периодическая разборка, используется соединение фланцевое. По надежности и долговечности оно не уступает сварному варианту, а монтируется проще.

Назначение и область применения

Устанавливать фланцевые соединения можно на трубопроводы диаметром больше 32 мм. Таким способом монтируются разветвленные системы на промышленных и химических предприятиях, в газовой и нефтедобывающей отрасли, распределительные сети ЖКХ. Для прокладки внутридомовых трубопроводов соединение этого вида применяют редко.

Фланцевые стыки нужны для того, чтобы:

• соединять трубы между собой или с оборудованием из разнородных материалов;
• устанавливать запорную и регулирующую арматуру;
• проводить очистку трубопроводов;
• врезать измерительные приборы;
• отсекать участок трубы для ремонта.

Из чего состоит фланцевое соединение

Комплект для одного стыка состоит из двух одинаковых фланцев с центральными отверстиями, соответствующих диаметрам труб, прокладки, набора болтов или шпилек с гайками и шайбами. При необходимости защиты трубопровода от блуждающих токов, на болты надевают изоляционные втулки, а прокладку устанавливают из диэлектрического материала. Если давление в трубопроводе не превышает 2,5 МПа, фланцы стягивают болтами. Шпильки равномерней распределяют усилие затяжки и удобней для работы в неудобных местах. Фланцевые соединения на шпильках применяют при давлении до 4 МПа.

Что такое фланец и какие бывают виды

В большинстве случаев фланцы ― это кольцеобразные пластины из стали, но иногда их делают в виде квадрата или прямоугольника. В центральное большое отверстие вставляют торец трубы, а в равномерно распределенные по внешнему периметру ― болты или шпильки. В перечень разновидностей фланцев включены проходные и заглушки. Первые предназначены для стыковки элементов трубопровода, вторыми закрывают тупики или отсекают ремонтируемые либо заменяемые участки.

Чтобы продукция, сделанная в разных странах, была взаимозаменяемой, разработана унифицированная классификация фланцев. В России это ГОСТ, европейские страны пользуются немецким стандартом DIN, а Америка, Япония и Австралия ANSI/ASME. Однако нередко одинаковые фланцы обозначаются разными символами. Поэтому стандарты переводят с помощью специальных таблиц.

Нормативы по исполнению указаны в ГОСТ 12815-80 цифрами от 1 до 9:

1. С соединительным выступом в виде фаски под наклоном 45⁰.
2. То же, что 1, но выступ под прямым углом.
3. С пазом на внутренней стороне и выступом под углом 45⁰ снаружи.
4. С шипом.
5. С внутренним кольцевым пазом.
6. С фаской под линзовую прокладку (вибровставка) на внутренней стороне.
7. Выборка для овальной прокладки.
8. С шипом для фторопластовой прокладки.
9. То же что 8, но вместо шипа паз.

При монтаже трубопроводов применяют несколько типов фланцев:

1. Воротниковые рассчитаны на давление 0,1 — 20 МПа при температуре -200 — +600⁰ Выступ в центральной части (воротник) приваривают к трубе встык одним швом.
2. Плоские держат давление до 2,5 МПа при температуре -70 — +300⁰ Надеваются на торцы, крепятся двумя сварными швами.
3. Аппаратные для присоединения оборудования или приборов;
4. Резьбовые варианты наворачивают на торцы.
5. Свободновращающиеся состоят из пластины и кольца, которое приваривают к торцу, а фланец свободно крутится на нем. Такое фланцевое соединение устанавливают в труднодоступных местах или там, где необходимо частое проведение профилактических мероприятий на трубопроводе. Рассчитано на давление до 2,5 МПа.
6. Кольцевые варианты для заглушек делают без центрального отверстия.

При установке фланцевых соединений на стальных трубопроводах их материал должен быть идентичным или близким по составу металлу труб. Это нужно для предотвращения повреждений при изменениях температуры. Фланцы бывают из серого и ковкого чугуна, легированной, углеродистой и нержавеющей стали. Для трубопроводов из иных материалов выпускаются бронзовые, алюминиевые, латунные разновидности. Безнапорные системы из полиэтиленовых труб часто собирают на полипропиленовых фланцах.

Конструктивные особенности фланцев

Выбирая фланцы для трубопровода необходимо учитывать некоторые особенности:

1. Условный проход (ДУ) измеряемый в миллиметрах, показывает несовпадение внутреннего диаметра фланца и трубы. Это важно для плоских и вращающихся деталей. Поэтому в их обозначение добавляются индексы А и Б. Буква А указывает диаметр фланца, а Б ― трубы. Для воротникового типа этот параметр не критичен.
2. Рядность показывает расстояние в миллиметрах между осями отверстий под болты. Одинаковые по ДУ фланцы, сделанные по типоразмеру ряд 1 или ряд 2, будут отличаться между собой диаметром и количеством отверстий. Если у заказчика нет особых пожеланий, выполняется стандартный ряд 2.
3. Условное давление ― это его допустимая величина, при которой соединение работает без протечек и разрушений. Значение параметра зависит от типа фланцевого соединения труб, материала, диаметра, ширины с учетом исполнения состыкованных поверхностей. Необходимо учитывать, что значение давления может быть указано в атм., Па, бар, кгс/см².
4. По параметрам рабочей температуры определяется значение допустимого давления, так как оно уменьшается при нагреве. Эту зависимость нужно учитывать для трубопроводов с горячими средами. Степень влияния температуры на давление определяют по таблицам.

Нормативами предписывается обязательная установка на фланцы трубопровода, по которому перекачивают агрессивную жидкость, защитного кожуха. Он предотвратит расплескивание в случае утечки. Кожухи делают из текстиля, листовой стали, полимерных материалов диаметром от 15 до 120 см. Популярные фторопластовые модели выдерживают температуру -200 — +230⁰C.

Прокладки для фланцевых соединений

Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, которую вставляют между фланцами. В зависимости от характеристик среды, температуры и давления ее делают из соответствующих материалов:

• резины, стойкой к продуктам нефтепереработки:
• паронита общего назначения;
• теплостойкой резины;
• асбестового картона;
• паронита, стойкого к маслу и бензину;
• кислото и щелочеустойчивой резины;
• графита;
• фторопласта;
• металла (алюминия, меди);
• металлографита.

Подготовка фланцев для установки

Прежде чем начинать сборку фланцевого соединения необходимо проверить их на отсутствие ржавчины и механических повреждений. Поверхности очищают и обезжиривают. С резьбовой части болтов и гаек убрать заусенцы. Сделать предварительную прогонку резьбы, наворачивая гайки на болты с последующей смазкой. Вырезать и примерить прокладку.

Она должна стоять по центру не перекрывая крепежные отверстия. Повторное использование старых прокладок нежелательно, но если иного выхода нет, устанавливают несколько штук бывших в употреблении.

Сборка фланцевого соединения

Чтобы стыки на трубопроводе были надежными, все виды фланцевых соединений собирают в строго определенном порядке. Сначала с небольшим усилием затягивают произвольно выбранный болт, затем диаметрально противоположный. Следующая пара должна отстоять от первой на четверть окружности. Остальные болты затягивают в таком же порядке. Если на фланцах только 4 отверстия затяжка выполняется крестообразно.

Чтобы усилие распределялось равномерно, завершающую часть монтажа проводят инструментами, позволяющими его контролировать:

• гидравлическим натяжным устройством;
• пневматическим гайковертом;
• ручным динамометрическим ключом;
• гидравлическим динамометрическим ключом.

Ручную затяжку доверяют только опытным работникам. В течение первых суток работы из-за вибраций, усадки материала прокладки, изменения температуры прочность соединения снижается до 10%. Поэтому в этот период требуется проведение подтяжки гаек.

Монтаж всех видов фланцевого соединения несложен, однако его проведение разрешается только специально обученным слесарям. При прокладке или ремонте трубопроводов с агрессивными средами или работающих под высоким давлением, ход работы должен контролировать инженер. Сборка безнапорных систем (канализация, полив) может проводиться неквалифицированными работниками.

Источник: svarkaprosto.ru

Определение понятия «Фланцевое соединение»

Доброго времени суток, господа инженеры.
У меня немного «странный» вопрос, но все же может кто-то тоже ищет на него ответ.
Все мы знаем виды соединений МК конструкций:
1. Болтовое соединение — тут все понятно, там где есть болты — там болтовое соединение;
2. Сварное соединение — тут тоже вроде все ясно — сварка есть, значит сварное соединение;
3. Фрикционное соединение — тут тоже все предельно ясно — соединение «работает» за счет сил трения;
4. Фланцевое соединение — вот здесь у меня и возникает вопрос, а какие именно соединение можно ЧЕТКО обозначить как фланцевые, а какие нет (с точки зрения норм, а не «художественной» литературы).
Вы начнете конечно «кричать», мол что это я не учился и т.д., но не все так просто мне кажется как есть на самом деле.
В нормах на самом деле нет четкого определения (юридического) какие именно соединения нужно относить к фланцевым.
Вот давайте порассуждаем на эту тему, у кого какие мысли? Где та «грань» когда четко и однозначно можно сказать, что узел является фланцевым соединением, а когда нет?
В нормах написано, как нужно считать и какую сталь и болты применять в ФС, но что такое ФС и когда именно оно становиться ФС к сожалению не написано.
Интуитивно мы как инженеры конечно «догадываемся», но вот это где-то «в воздухе», на интуитивном уровне.
Для дискуссии прикладываю узлы, которые на мой взгляд «работают» одинаково, но вот «интуитивно» их относят почему то к разным типам соединений. Давайте рассуждать почему?
Чем отличается (принципиально работа) узел 1 от узла 2 (хотя обычно узел 1 это фланец, а узел 2 обычное болтоваое)?
Узел 2 является фланцевым или болтовым с точки зрения НОРМ проектирования? У кого какие мысли?

Вот несколько определений из техэксперта:

Болтовое соединение, в котором эксплуатационные нагрузки передаются между соединяемыми деталями за счет растяжения болта.
«ГОСТ 33169-2014 Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Подтверждение несущей способности» от 24.06.2015 г.

Неподвижное разъемное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается сжатием соединяемых поверхностей трубопровода друг с другом.
Примечание — Уплотнительные поверхности трубопровода могут соединяться непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала, сжатых крепежными деталями.
СТО НОСТРОЙ 2.23.83-2012 Объекты использования атомной энергии. Монтаж технологических трубопроводов на АЭС. Основные требования

Вот несколько определений из техэксперта:

Болтовое соединение, в котором эксплуатационные нагрузки передаются между соединяемыми деталями за счет растяжения болта.
«ГОСТ 33169-2014 Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Подтверждение несущей способности» от 24.06.2015 г.

Неподвижное разъемное соединение трубопровода, герметичность которого обеспечивается сжатием соединяемых поверхностей трубопровода друг с другом.
Примечание — Уплотнительные поверхности трубопровода могут соединяться непосредственно друг с другом или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягкого материала, сжатых крепежными деталями.
СТО НОСТРОЙ 2.23.83-2012 Объекты использования атомной энергии. Монтаж технологических трубопроводов на АЭС. Основные требования

По логике из первого источника, получается, что все три узла являются фланцевыми, со всеми вытекающими (высокопрочные болты с преднатягом + сталь соответсвующая), но так же никто не делает вот и получается парадокс с точки зрения «буквы закона».

Источник: forum.dwg.ru

Фланцевые соединения

Фланцевые соединения были изобретены в Германии, поэтому и название происходит от немецкого слова Flansch. Фланец представляет собой крепёжный элемент труб с отверстиями для болтов или шпилек.

В некоторых случаях герметичные трубы требуют присоединения дополнительных элементов, например, насосов, задвижек или контрольно-измерительной аппаратуры. В данном случае применение сварки становится невозможным и применяют для крепления изделий применяют фланцы. Также фланцевые соединения используют для стыковки частей трубопровода. Фланцы являются самыми популярными соединительными элементами в промышленности.

Их популярность обусловлена прочностью, долговечностью, возможностью многократного использования (монтажа и демонтажа)

Рисунок 1. Фланцы

Высокая прочность фланцевых соединений позволяет использовать их на трубопроводах высокого давления. При правильной установке и соблюдении ряда других требований, они обеспечивают хорошую герметичность трубопровода. Диаметр фланца должен соответствовать размерам трубы и не выходить за рамки допустимой погрешности.

Поэтому многие производители труб сразу оснащают выпускаемую продукцию крепёжными элементами. Своевременное техническое обслуживание соединительных узлов, в том числе подтяжка болтов позволяет сохранить герметичность труб, фланцы прослужат долгое время. Последнее условие важно при оказании на них механических воздействий, вибрации, нахождении в неблагоприятных климатических условиях и зонах с резкими перепадами температур. Чем больше диаметр трубопровода, тем большей нагрузке подвергаются фланцевые соединения. Для сохранения и поддержания герметичности важна уплотнительная способность прокладок, устанавливаемых между фланцами.

Использование фланцевых соединений для труб малого диаметра экономически нецелесообразно, использование резьбовых соединений дешевле, при этом отвечает всем необходимым техническим требованиям. Фланцевые соединения актуальны для трубопроводов большого диаметра. Они способны перераспределять нагрузки в местах соединения, при специальной обработке они становятся устойчивыми к воздействию агрессивной среды, актуально для химической промышленности, выдерживают высокие температуры и давление.

Фланцы могут иметь прямоугольную, квадратную или круглую форму. Последняя является самой распространенной ввиду простоты исполнения и высокой надёжности. Другие же формы сложны в исполнении и не могут гарантировать сохранения герметичности. Используют их в крайнем случае, когда невозможно использовать круглые.

Типы фланцевых конструкций

Фланцы подразделяются на типы в зависимости от способа их соединения с аппаратами и конструкцией.

Рисунок 2. Типы фланцевых соединений

Наиболее распространенными на территории России являются следующие фланцевые государственные стандарты:

Фланец стальной плоский приватной – ГОСТ 12820-80.

Фланец стальной приварной встык – ГОСТ 12821-80.

Фланец стальной свободный на приварном кольце – ГОСТ 12822-80.

Таблица 1. Варианты исполнения фланцевых соединений.

Фланцы плоские приварные

Используются на стальных трубопроводах и для присоединения аппаратов. Представляют собой плоские кольца, которые приварены к краю обечайки по периметру. Могут быть также с защитным кольцом. Используются при температуре до 300 градусов Цельсия и номинальном давлении от 0.1 до 2.5 Мпа.

Рисунок 3. Плоский приварной фланец

Рисунок 4. Плоский приварной фланец с защитным кольцом

Воротниковые фланцы

Прочность воротниковых фланцев выше по сравнению с плоскими приварными. Поэтому они применяются при номинальном давлении до 20 МПа.

Имеют несколько конструктивных разновидностей. На стальных сварных аппаратах применяются самые распространенные виды: фланцы кованые и приварные встык. Приварные имеют втулку в виде усечённого конуса, увеличивающую прочность конструкции. Существует также разновидность с защитным кольцом. Выдерживают они температуру от -70 до +300°С и номинальное давление от 1.6 до 6.4 МПа.

Рисунок 5. Фланец приварной с шейкой

Фланцы обеспечивают возможность демонтажа без вырезания части трубопровода. Конусовидная втулка снижает напряжение у основания, перераспределяя нагрузку на трубу.

Фланец может быть сварен из двух частей: основания и шейки.

Рисунок 6. Состоящий из двух частей фланец

В химической промышленности используют кислотостойкие накладки на фланцы. При этом сами они сделаны из углеродистой стали.

Рисунок 7. Фланец с кислотостойкими накладками.

1 – кислотостойкая сталь; 2 – углеродистая сталь

Стальные свободные фланцы на приварном кольце

Состоит из двух деталей – самого фланца и кольца, которое приваривается к трубе. Такая конструкция удобна для монтажа. При этом для составных частей используется одинаковая сталь. Выпускаются в нескольких вариациях.

Фланцы на отбортовке используются при давлении до 0.6 МПа. Основная область их применения – аппараты из цветных металлов — меди или алюминия. Используются с целью экономии материалов, например титана.

Рисунок 8. Фланец свободный на отбортовке

Фланцы на бурте

Порой возникает необходимость замены устаревшей металлической трубы на более современный вариант из полипропилена. При стыковке с неметаллическими аппаратами, в том числе из стекла и пластика, применяют фланцы с буртом. Они выдерживают давление до 10 МПа. На неметаллической трубе располагается фланец с отверстиями для болтов и шпилек, после этого герметично соединяется с металлической трубой. Самые популярные диаметры изделий от 40 до 160 мм.

Рисунок 9. Фланец на бурте

Фланцы на резьбе

Применяются на узлах и аппаратах в которых нежелательно применение сварки, а также в тех местах, которые требуют лёгкого демонтажа. Выдерживают высокое давление.

Рисунок 10. Фланец на резьбе

Свободные разборные фланцы

Применяются для скрепления частей из хрупких материалов. Имеют несколько вариантов исполнения. Из двух составных частей фланец изготавливается из чугуна, части стягиваются между собой при помощи болтов.

Рисунок 11. Фланец составной из двух частей

Фланцы с разъемным кольцом более громоздкий, но при этом более экономичный. Монтировать его проще.

Рисунок 12. Фланец с разъемным кольцом. 1 – кольцо из двух половин

Фланцы со стяжными скобами

Скобы устанавливают вплотную, применяют для металлических конструкций, покрытых эмалью. Способствует выдержке температурного режима при обжиге эмали. Применяется при невысоком номинальном давлении, максимальные показатели использования 0.5-0.6 МПа.

Рисунок 13. Фланец со стяжными скобами

Варианты исполнения фланцевых поверхностей

Исполнение поверхностей фланцев регулируется государственным стандартом. Всего существует девять разновидностей. При подборе следует учитывать не только условное давление и проходы, необходимо также принимать во внимание уплотнительные исполнения.

Для свободных фланцев различное исполнение допускается только для приварного кольца.

Рисунок 14. Поверхности фланцев

– соединительный выступ; 2 – выступ; 3 – впадина; 4 – шип; 5 – паз; 6 – под линзовую подкладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8 – с шипом под фторопластовую прокладку; 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

При стыковке фланцев с выступом и впадиной, номинальное давление может быть до 1.6 МПа. Фланцы с шип-пазом выдерживают до 6.4 МПа. Они применяются на трубопроводах с агрессивными средами, взрывоопасными и ядовитыми. Фланцы с соединительным выступом применяют при условном давлении до 6.3 МПа.

В зависимости от вариантов исполнения, фланцы стыкуются следующим образом.

15. Схема стыковки фланцев

Прокладки фланцевых соединений

Сохранение герметичности соединения частей трубопровода и его надёжность зависит от выбранного прокладочного материала между фланцами. Прокладки могут быть трёх видов: неметаллические, полуметаллические и металлические.

Между фланцевыми соединениями, как бы крепко они не были притянуты друг к другу, существуют пустоты. Прокладки под действием давления заполняют собой все свободное пространство между деталями, не оставляя зазоров. Тем самым достигается герметичное соединение.

Уплотнения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Могут использоваться различные материалы: резина, гофра с мягким наполнителем, Герметизация фланцевых соединений может достигаться при использовании металлических прокладок.

Для фланцев с выступами и впадинами, шипами и пазами существует самый широкий выбор прокладок. Они могут быть металлическими, эластичными, из графита, металлографита. Широкое применение находят спирально-навитые прокладки.

Для трубопроводов с ядовитыми и взрывоопасными веществами при исполнении фланцевого соединения с выступами рекомендуется использовать волновые прокладки с ограничительными кольцами, выполненные из эластичного материала с упругим уплотнением. Фланцы, Представленные на рисунке 14 под номерами 6 и 7 используются совместно с линзовыми прокладками. Они могут иметь как овальное, так и восьмиугольное сечение. Фланцы, представленные на рисунке под номерами 8 и 9, предполагают использование фторопластовых прокладок.

При сборке стоит обращать внимание на центрирование прокладки. Необходимо исключить возможность её выдавливания. Размеры прокладки должны соответствовать фланцевым исполнениям. Например, паз и шип у фланцев образуют прочное соединение, прокладка плотно установлена между ними, что обеспечивает прочность стыковки.

Условный проход, его обозначения

Условный проход обозначается Ду, величиной измерения являются миллиметры (мм). Все чаще можно встретить обозначение DN, Ду считается устаревшим, но все также применим.

Основной проход является наиболее значимым параметром, от которого зависит геометрия фланца. При определении основного прохода остальные величины назначаются автоматически. Данный параметр не является тем же самым, что и внешний диаметр трубы. Он означает внутренний диаметр соединения, через который проходит ток среды.

Проектируются они таким образом, чтобы обеспечить необходимую пропускную способность трубопровода. При этом пропускающая способность при переходе от одного соединения к последующему должна возрастать на 60-100%.

Величины условных проходов регулируются ГОСТом 28338-89.

Наружные диаметры трубы могут отличаться, при том условный проход будет иметь одинаковое значение. При заказе фланцевого соединения необходимо использовать буквенное обозначение соответствующего диаметра трубы. Если в спецификации не указано буквенное обозначение трубы, то учитываются следующие значения.

Таблица 2. Соответствие условного прохода Ду 100,125 и 150 наружному диаметру трубы.

Трубы, имеющие наружный диаметр 159 мм при толщине стенки 5 мм имеют фактически внутренний диаметр 149 мм. Если толщина стенки составляет 8 мм, то внутренний диаметр лишь 143 мм. При этом в обоих вариантах за условный проход принимают величину 150 мм.

При использовании фланцев с диаметром условного прохода свыше 200 мм, допускается их расточка по внешнему диаметру трубы. Также допускается отклонение от правильной формы круга. Но в таком случае затрудняется стыковка элементов.

Давление

Важным параметром при установке фланцевых соединений является условное давление, которое может выдержать узел. На предельные показатели влияют материалы, из которых изготовлены фланцы, геометрические параметры, а также исполнение поверхности соединительного элемента. Данный параметр при проектировании обозначается Ру. Является важным параметром ответственности при проектировании и безопасности трубопровода.

Рабочее давление выражается в нескольких значениях, чаще всего это повышенная масса фланца и точность соединения (меньшие допуски на сопряжения), обязательное использование уплотнительных прокладок.

Показатель давления измеряется в кгс/см2. Также может обозначаться следующими единицами измерения МПа, Па, бар, атм.

В зависимости от типа фланцев, соединения могут выдерживать давление от 25 до 200 кгс/см2.

Материал, из которого изготовлены соединения имеют большое влияние на показатели выдерживаемого давления. Самым распространенным материалом для изготовления фланцев является сталь.

Сталь 20 используется для соединения частей трубопроводов пара и воды. Согласно ГОСТу, обозначается ст.20. Используется при температуре внешней среды от -40 до температуры внутреннего воздействия +475

Сталь марки 09Г2С распространена не меньше, поскольку низколегированная сталь рекомендована к использованию для сварных конструкций. Ее преимущество основано на возможности эксплуатации при температуре внешней среды до -70 градусов Цельсия. Позволяет функционировать трубопроводам нефти и газа в суровых климатических условиях. Верхний предел внутренней рабочей температуры +475 градусов Цельсия.

Криогенными свойствами обладает сталь марки 12Х18Н10Т. Фланцы из нее используют при воздействии на узлы агрегатов агрессивных сред: кислот (уксусной, фосфорной, азотной), щелочей, солей. Рабочие температуры должны соответствовать диапазону от -196 до +350 градусов Цельсия.

Устойчива к коррозии сталь марки 10Х17Н13М2Т. Используются она для фиксации частей труб, проводящих агрессивные среды. Устойчива к воздействию химических веществ, коррозии под напряжением. Диапазон температур, при которых возможно применение от -196 до +600°С. Благодаря устойчивости к разрушению имеет длительный срок службы.

Низколегированная сталь марки 15Х5М обладает повышенной жаропрочностью. Фланцы из нее не окисляются, выдерживают температуру до +650 градусов Цельсия.

Этот список марок сталей, применяемых для изготовления фланцев не является исчерпывающим. Кроме того, для их производства используется сталь марок 13ХФА, 10Г2ФБЮ, 08Х18Н10Т, 17Г1С, 10Г2С, 30ХМА, 40Х и другие.

Крепеж для фланцев

Термин «крепеж» используется для обозначения приспособлений, позволяющих укрепить конструкцию, сделать её более сложной. Качество и крепость конструкции зависит во многом от качества крепежных элементов. Вес конструкции, ее размеры, показатели желаемой прочности обуславливают выбор материалов, из которых изготовлены крепежи. К крепежным элементам относят шайбы, болты, шпильки, винты, шурупы, болты, заклёпки и многое другое. Они могут быть изготовлены из стали, алюминия или нержавеющей стали.

Весь крепеж принято делить на две большие группы: общепромышленный и специального назначения.

Общепромышленный не обладает специальными характеристиками и применяется как в быту, так и во всех сферах производства и строительства.

Крепеж специального назначения применяется в узких отраслях: авиастроении, железнодорожных магистралях, автомобилестроении и так далее.

Рисунок 16. Фланец с крепежом

Для него свойственно наличие специальных характеристик, обусловленных четкой направленностью на конкретную область применения и узким функционалом.

Шпилька, гайка, болт и шайба используются для фланцевых соединений.

Болт – элемент крепежа, представляющий собой металлический стержень с нанесенной на него наружной резьбой. С обратной стороны имеет шестигранную (реже восьмигранную) головку под гаечный ключ. Чаще всего соединение образуется при помощи гайки.

Рисунок 17. Болт

Гайка – элемент крепежа, образующий соединение с болтом или шпилькой. Внутри отверстия имеет резьбу. Гайки бывают круглыми и многогранными. Также по индивидуальному заказу изготавливают нестандартные гайки, имеющих специфическую резьбу или дополнительные насечки. Для ее фиксации на резьбе болта используют гаечный ключ.

Также гайки могут крепиться на ось, для исключения осевого перемещения деталей, сидящих на оси.

Рисунок 18. Гайка

Шайба – деталь, которую помещают либо под гайку, либо под головку винта. Задача элемента увеличить площадь опоры в тех случаях, когда материал, в который вкручен болт подвержен деформации, либо недостаточно жёсткий. Также применяют шайбы при несоответствии диаметра отверстия размеру болта либо в случаях, когда отверстие имеет неправильную форму.

Помимо стандартных типовых шайб существуют также специального назначения. Они применяются в узкоспециализированных отраслях, например, машиностроении. Функции шайб могут быть не только крепёжными. Расстояние между объектами, расположенными на одном валу измеряется при помощи дистанционной шайбы.

Чтобы избежать перекоса головки винта при затягивании его используют косую или сферическую шайбу. Для сокращения временных затрат на снятие детали и установки на ее место новой применяют быстросъемную шайбу. Для достижения герметичности соединения под головку винта помещают мягкую уплотнительную шайбу.

Уменьшает риск самоотвинчивания болтов пружинная шайба за счёт силы упругости. Стопорная шайба исключает поворот болта или гайки относительно вала, благодаря своей конструкции. Она имеет отгибающиеся части. Функция концевых шайб – препятствие перемещению закреплённых на валу элементов вдоль него.

Рисунок 19. Шайба

Шпилька – это общее название крепежных элементов, отличительными особенностями которых являются отсутствие оголовка и наличие резьбы. По своей сути это металлический прут. Резьба может быть нанесена как на всю длину, так и на отдельных частях. Функцией шпильки является скрепление деталей конструкции.

Ее можно как вкручивать в имеющееся на детали отверстие с резьбой, так и стягивать составные части аппарата при помощи накручивания гаек на шпильку. Сферы применения шпилек не ограничиваются строительством. Также они применяются в машиностроении, для установки станков. Шпильки применяют при монтаже воздуховодов и трубопроводов.

Используются в этих конструкциях фланцевые соединения. Требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях регулируются ГОСТом 20700-75.

>Рисунок 20. Шпилька

Основные параметры фланцевого крепежа

Рабочее давление – это то давление, с которым протекает жидкость или газ по трубопроводу. Также под этим термином подразумевается наибольший показатель избыточного давления, при котором возможна длительная работа трубопровода, арматуры и соединительных узлов при рабочей температуре среды.

Чем выше рабочее давление, тем прочнее крепеж должен использоваться при постройке трубопровода. Прочность крепежа определяют характеристики материала, из которого он сделан, правильная термическая обработка. Необходимо сопоставлять параметры рабочей среды и технические характеристики материала. Так сталь 35 рассчитана на применение при рабочем давлении до 100 кгс/см² и температуре от -40 до +400 градусов Цельсия. Соответственно при увеличении рабочего давления до 200 кгс/см² следует выбирать другую марку стали для изготовления крепежных элементов, например, 20Х13.

Рабочая температура. Является одним из важнейших параметров при выборе крепежных материалов. Рабочей называется температура, которую имеют вещества, транспортируемые по трубопроводу. При выборе марки стали учитывается также температура внешней среды. Каждый материал имеет собственный диапазон рабочих температур при которых гарантируется надёжность крепления при его долгосрочной эксплуатации.

Если два трубопровода имеют одинаковое номинальное давление, но один из них планируется эксплуатировать при температуре окружающей среды до -30 градусов Цельсия, то для фланцевых соединений используется шпилька из стали 35. Если трубопровод используется в суровых климатических условиях при температуре окружающей среды до -70 градусов Цельсия, необходимо использовать для соединений крепежи, выполненные из хладоустойчивой, стали 09Г2С или 10Г2.

Рабочая среда. В соответствии с температурными и физико-химическими показателями рабочей среды должен быть выбран фланцевый крепеж. Материал, из которого он сделан должен соответствовать требованиям в зависимости от свойств рабочей среды, например, антикоррозийность, устойчивость к воздействию высоких температур, агрессивной среды. Для агрессивных сред выбирают крепеж, сделанный из стали марок 20X13, 14X17Н2, 12Х18Н9Т.

Диаметр резьбы. Крепёжные элементы могут иметь как внутреннюю резьбу, например, гайки, так и наружную, к таким относят болты, шпильки и прочие. Резьба имеет шаг, который может изменяться в метрической или дюймовой системе. Зависит от нормативных документов, на которые ссылается конкретный проект.

Первый шаг резьбы измеряется в миллиметрах, для второго единицей измерения являются дюймы. Дюймы указываются в целых и дробных числах, шаг составляет ¼ дюйма.

Шаг резьбы.Так называется расстояние между ближайшими вершинами ниток резьбы, лежащими параллельно одной оси. Существуют две основные группы крепежа: с крупным и с мелким шагом. Выбор зависит от конкретной спецификации, если в ней не указано много, то основным считается крупный шаг резьбы.

Например, болт М6х20 означает крепеж с мелким шагом резьбы 20 мм, номинальным диаметром 6 мм.

Размер «под ключ». В технической литературе обозначается символом S, фактически размер «под ключ» представляет собой расстояние между двумя параллельными гранями шестиугольного либо восьмиугольного болта. Каждому стандартному диаметру резьбы соответствует размер рабочего профиля крепежа. Зная его можно определить подходящий ключ.

Длина болта. При обозначении числового выражения длины болта в расчет берется только длина самого стержня, без учёта головки. Например, для болта М6×50 длина его составляет 50 мм. При этом общая габаритная длина болта будет больше на высоту головки, которая составляет 4 мм, то есть 54 мм.

Длина шпильки. Как правило, длина шпильки, указываемая в спецификации, означает общую габаритную длину, если иное не предусмотрено другими документами. Например, ГОСТ 22032-76 регламентирующий применение шпилек с ввинчивающимся концом предполагает указание длины шпильки без учёта ввинчивающегося конца.

Длина резьбового конца. Та часть шпильки или болта с резьбой, на который предполагается навинчивания гайки.

Покрытие. В случае применения крепежа на магистралях и узлах, на которые предполагается действие агрессивных сред, болты и шпильки покрывают защитным слоем из цинка, никеля или хрома.

Подбор фланцевого крепежа

Документы, регламентирующие подбор фланцевого крепежа:

• ОСТ 26-2041-96;
• ОСТ 26-2039-96;
• ОСТ 26-2040-96;
• ОСТ 26-2038-96;
• ОСТ 26-2037-96;
• ОСТ 26-2043-91;
• ГОСТ 20700-75;
• ГОСТ 12816-80;
• ГОСТ 9064-75;
• ПБ 10-115-96;
• ПБ-03-75-94 и другие.

Нормативные документы регулируют выбор крепежа в зависимости от условий его использования и назначения.

Для выбора крепежа необходимо учитывать параметры конкретного фланцевого соединения. Необходимо учитывать рабочее давление, рабочую среду, рабочую температуру и внешнюю среду при выборе крепежа. Также на выбор крепежа влияет марка стали из которой изготовлен фланец.

Существует несколько самых распространенных марок стали из которых изготавливаются фланцы. Соответственно каждой марке даются рекомендации по их комплектации крепежными элементами.

1. При рабочем давлении не превышающим 25 кгс/см2 допускается использование в качестве крепежа для фланцевых соединений как болтов, так и шпилек. При рабочем давлении свыше данного показателя, применение болтов запрещено. Это регламентировано ГОСТ 12816-80.
2. Для изготовления крепежных элементов допускается большой выбор материалов. Какой бы ни использовался, существует для всех общее правило. При использовании одинакового материала в крепёжной паре болт (шпилька) – гайка, жесткость гайки должна быть на 20 единиц меньше чем у болта. Если причиной повреждения болта станет избыточное давление в системе, гайка останется целой, поврежден будет болт. Это упростит поиск повреждения. При использовании шпилек с накатанной на них резьбой, допускается использование материала для гайки той же жёсткости.

Расчеты фланцевых соединений и крепежа

Определение размеров фланца

Первым шагом является определение конструктивных особенностей фланца далее осуществляется выбор прокладки. После этого начинается процесс прорисовки эскиза и определение размеров.

Для штуцеров фланцы являются стандартными, их выбор регламентирован ГОСТами.

Под аппаратами подразумеваются ёмкости в которых проходят технологические процессы. Они имеют обечайки в форме цилиндра, дно и крышку. Для них возможно использование как стандартных фланцев с размерами, регламентированными нормативными документами, так и фланцев с нестандартными размерами.

Расчет фланцевого соединения на прочность

При выполнении расчетов стоит учитывать определенные характеристики фланцевых соединений. Они должны быть прочными, герметичными и жёсткими. Фланцевые соединения штуцеров можно не рассчитывать на прочность по причине их стандартизированности. Для каждого вида прописан стандартный наружный диаметр патрубка, его толщина и высота штуцера. Расчеты для фланцевых соединений как стандартных, так и нестандартных являются обязательными.

Источник: chelaz.ru