Фланец плоский стальной ГОСТ 12820 80
Фланцевые соединения – самый простой и надежный элемент в системе трубопровода общего назначения. Именно таким способом подключают трубы и аппараты, работающие под давлением: теплообменники, фильтры, клапаны и различную запорную арматуру.
Плоский стальной фланец ставят на выходной патрубок с обваркой кольцевым швом внутри и снаружи. Изделия по ГОСТ 12820-80 допускают применение на трубопроводах с давлением от 0,1…2,5 МПа, с температурой рабочей среды от -70 до +300˚С.
Материалы
Для изготовления приварных фланцев применяют конструкционные стали со сравнительно малым содержанием углерода. Это наиболее ходовые марки – Ст3сп, 20 и 25.
Если конструкция предназначена для работы в усложненных условиях (воздействие температур, теплового излучения, повышенных нагрузок), то используются стали, легированные хромом и марганцем: 09Г2С, 10Г2, 15ХМ. При сборке трубопровода в химическом и перерабатывающем производстве, где детали контактируют с агрессивной средой и прямым нагревом свыше 500˚С, используют пищевую нержавейку 12Х18Н9Т.
К общей характеристике всех указанных сталей относят повышенную свариваемость. Эти материалы успешно варят ручной дуговой и полуавтоматической сваркой. Для работ по нержавейке рекомендуют применять защитную атмосферу аргона, чтобы предупредить выгорание хрома и никеля в зоне около шва.
Общие сведения по свойствам материалов приведены в таблице.
|
Обозначение марки |
Нормативный документ |
Температура применения |
Прочность при 20˚С |
Применение в агрессивной среде |
|
Ст3сп |
ГОСТ 380-2005 |
0 … +150˚С |
390 МПа |
нет |
|
09Г2С |
ГОСТ 19281-2014 |
-70 … +425˚С |
460 МПа |
нет |
|
10Г2 |
ГОСТ 4543-71 |
-70 … +350˚С |
420 МПа |
нет |
|
15ХМ |
ГОСТ 4543-71 |
-70 … +500˚С |
430 МПа |
нет |
|
20 |
ГОСТ 1050-2013 |
0 … +150˚С |
410 МПа |
нет |
|
25 |
ГОСТ 1050-2013 |
0 … +150˚С |
450 МПа |
нет |
|
12Х18Н9Т |
ГОСТ 5632-72 |
-196 … +600˚С |
510 МПа |
до 350˚С |
Исполнения
Форма поперечного сечения включает два основных элемента – выступ, который контактирует с ответным фланцем через прокладку, и несущую часть, на которой размещают отверстия под крепление болтами.
Различают пять основных конструктивных исполнений:
- исполнение 1 – с выступом, скошенным под 45˚;
- исполнение 2 – с прямым выступом;
- исполнение 3 – с радиальной выборкой со стороны скошенного выступа;
- исполнение 4 – с радиальной выборкой со стороны прямого выступа;
- исполнение 5 – с торцовой канавкой со стороны скошенного выступа.
Радиальные выборки-проточки и торцовые канавки предназначены под установку вспомогательных деталей соединения: к примеру, фторопластовых прокладок.
Как наиболее универсальные и простые в изготовлении, чаще всего применяют фланцы исполнения 1.
Кроме того, ГОСТ 12815-80, регламентирующий общие требования по конструкции фланцевых соединений трубопровода, допускает изготовление фланцев с квадратной несущей поверхностью, если количество отверстий под крепление – четыре.
Размеры
Конструктивные параметры плоских приварных стальных фланцев по ГОСТ 12820-80 напрямую зависят от нагрузок, которые они будут испытывать. Давление в системе – это основная характеристика, на которую опираются при проектировании.
Регламентирующий документ допускает пять групп фланцев:
|
Давление в системе |
Диапазон условного прохода |
Диапазон диаметров отверстия под установку трубы |
Диапазон толщин фланцев |
|
0,1 и 0,25 МПа |
10…2400 мм |
15…2420 мм |
8…41 мм |
|
0,6 МПа |
10…1600 мм |
15…1620 мм |
10…48 мм |
|
1,0 МПа |
10…1600 мм |
15…1620 мм |
10…70 мм |
|
1,6 МПа |
10…1200 мм |
15…1220 мм |
12…71 мм |
|
2,5 МПа |
10…800 мм |
15…820 мм |
14…63 мм |
Усилие, которое воспринимает фланцевое соединение, напрямую зависит от давления и площади сечения трубопровода. Если сечение остается неизменным, то при возрастании давления соразмерно растет и нагрузка. Поэтому для фланцев, работающих на повышенном давлении, увеличивают габаритную толщину, а также диаметр расположения, величину и число отверстий под установку крепежных деталей. Конструктивно растет и наружный габаритный диаметр.
Монтаж
Плоские фланцы устанавливают поверх трубы, обваривая кольцевым швом внутри и снаружи. При этом строго выдерживают требования по величине катета и сплошности шва. По окончании сварных работ соединение проверяют на прочность и герметичность гидростатическим давлением, на 20…35% выше номинального.
Установочное отверстие на фланце выполнено с таким расчетом, чтобы при монтаже между ним и поверхностью трубы был небольшой зазор, достаточный для удобства сборки и сварки. Величина зазора составляет от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от габаритов соединения.
Нет жестких требований по угловой ориентации фланцев на трубе. Как правило, детали с четырьмя крепежными отверстиями монтируют по схеме «Х», другие – с выверкой одной из пар отверстий по вертикали или горизонтали.
При сборке фланцевых соединений между контактирующими поверхностями кладут плоскую прокладку из сравнительно мягкого материала. Чаще всего это промышленный картон, паронит, резина. В отдельных случаях используют фторопластовые уплотнения, тонкие листы нержавейки или меди.
Пару фланцев стягивают между собой при помощи болтовых соединений. Мягкая прокладка при этом деформируется и уплотняет стык.
