Фланцы ГОСТ 12820-80 и 12821-80: особенности и применение

Фланец – соединительная деталь, которая предназначена для монтажа секций трубопровода или присоединения к трубопроводной системе арматуры и другого специального оборудования. Данный элемент выполнен в виде металлического диска с центральным отверстием округлой формы. По краям изделия обычно расположено от 4-6 и более отверстий для болтов, что обеспечивает надежное стыковое соединение элементов.

При стыковке двух фланцевых деталей (либо одного фланца с металлической заглушкой), как правило, используется специальная уплотнительная прокладка, что значительно повышает их герметичность.

В зависимости от материала изготовления, металлоизделия делятся на:

• Стальные – производятся обычно из стали марки «ст20». Данные изделия используются в трубопроводах с неагрессивной рабочей средой, находящихся под давлением от 5 до 400 кгс/см²;
• Нержавеющие. Их изготавливают из высоколегированной хромистой или хромоникелевой стали, которая обладает повышенной прочностью и устойчивостью к коррозиям. Фланцы из нержавейки отличаются долговечностью, а потому отлично подходят для эксплуатации в трубопроводах с агрессивными средами и под высоким давлением;
• Оцинкованные – производят из стали, прошедшей оцинковку путем гальванизации, повышающей устойчивость металлоизделия к различным внешним факторам: резкие перепады температуры, повышенная влажность, атмосферные осадки и т.д. Такая продукция обычно монтируется в трубопроводах, которые находятся на открытом воздухе.

Фланцы плоские

Плоские приварные фланцы ГОСТ 12820 80 представляют собой диск с отверстиями под болты или шпильки. Количество отверстий может варьироваться от 4 до 20. В центре изделия расположено отверстие диаметром 10-1600 мм, по которому циркулирует рабочая среда. Данное металлоизделие устанавливается как соединительная часть в трубопроводах и запорной арматуре, давление в которых независимо от температуры рабочей среды не превышает 2,5 МПа (25 кгс/см²). Для того чтобы сделать соединение наиболее герметичным и надежным, фланцевые изделия плоского типа привариваются к трубе изнутри согласно правилам, которые изложены в ГОСТе.

В соответствии с ГОСТ 12820 80, для изготовления плоских приварных фланцев используются обычные, нержавеющие и жаропрочные стали марок «ст20», 09г2с, 12х18н10т, 10х17н13м2т, 15х5м.

Фланцевые изделия изготавливаются двумя основными способами:

• Литьем. Сначала расплавленный металл заливают в специальную форму, а уже после его полного застывания заготовка подвергается механической обработке. Главным недостатком такого метода является то, что не исключено наличие воздушных полостей внутри детали;
• Газовой или плазменной резкой. Из стального листа вырезается заготовка, после чего ее обрабатывают на станках. Изготовленная данным способом продукция обладает высоким качеством по сравнению с литыми металлоизделиями.

Фланцы воротниковые

К воротниковым фланцам ГОСТ 12821 80 относят металлоизделия, которые представляют собой диск или широкое кольцо с боковыми отверстиями под шпильки или болты и усеченным конусообразным выступом, предназначенным для стыкового соединения с трубой при помощи сварки. Изделия применяются на трубопроводах, находящихся под высоким давлением от 0,1 до 20 МПа (примерно от 1 до 200 кгс/см²) и температурой рабочей среды в диапазоне от -253^o C до +600^o C. Их диаметр условного прохода составляет от 10 до 1600 мм.

Помимо требований ГОСТ, фланцы приварные воротникового типа изготавливаются согласно зарубежным стандартам качества ANSI B16.5, ANIS B16.47, ASME B16.5-1998, DIN EN 1092-1:2007.

Как правило, приварные встык воротниковые фланцы производятся двумя распространенными способами:

• Литьем – расплавленный металл заливают в специальные формы. После того, как он застынет, деталь подвергается механической обработке. Несмотря на легкость данного метода, его единственным недостатком является то, что внутри отлитого изделия возможно наличие воздушных полостей;
• Штамповкой – сформированная после отливки заготовка сразу же подвергается прессованию на станке, что позволяет убрать все имеющиеся внутри воздушные полости. Несмотря на их высокую стоимость, качество штампованных изделий намного выше по сравнению с литыми аналогами.

Классификация фланцевых изделий

По конструктивным признакам фланцы бывают следующих типов:

• Стальной плоский приварной (ГОСТ 12820 80). Изделие такого типа «надевают» на торец трубы и соединяют угловыми сварными швами с двух сторон по всей окружности деталей. Плоские металлоизделия чаще всего применяют для стыковки трубопроводной арматуры и другого оборудования в системе трубопровода;
• Стальной воротниковый приварной (ГОСТ 12821 80). Данное техизделие отличается от первого варианта лишь тем, что предусматривает всего один стыковой шов, соединяющий трубу с фланцевым «воротником»;
• Стальной плоский свободный (ГОСТ 12822 80) с приварным кольцом (ГОСТ 12822 80). По сравнению с двумя предыдущими моделями монтаж этого соединительного элемента осуществляется проще всего: труба приваривается к кольцу, что значительно упрощает стыковку изделия с другим оборудованием. Такие типы соединительных элементов применяются в основном при монтаже трубопроводной арматуры или других узлов в местах с ограниченным доступом.

Характеристики и особенности

К обозначенным в технической документации (чертежах) параметрам фланцев относят ряд следующих характеристик.

1. Исполнение фланца, которое обозначается цифрой от 1 до 9. Этот параметр определяет тип поверхности металлоизделия под определенный вид прокладки:

• 1 – с соединительным выступом под фторопластовую прокладку (используются чаще всего в трубопроводах с давлением более 16 атм);
• 2 – с выступом;
• 3 – с впадиной;
• 4 – с шипом;
• 5 – с пазом;
• 6 – с углублением для герметизации линзовой прокладкой;
• 7 – под уплотнительную прокладку овального сечения;
• 8 – с шипом под фторопластовую прокладку;
• 9 – с пазом под фторопластовую прокладку.

2. Диаметр условного прохода (Ду, мм) – этим параметром обозначено сечение, по которому через стыковое соединение протекает внутренняя рабочая среда.

3. Условное давление (Pу, кгс/см²) – одна из главных характеристик, показатели которой напрямую зависят от размеров фланцевого элемента и его исполнения.

4. Марка стали, из которой выполнена деталь. Для изготовления фланцевой продукции, как правило, используют углеродистую нержавеющую и легированную (морозоустойчивую) сталь. Марка определенного техизделия определяется в зависимости от условного давления и вида ресурса, проходящего по трубам (вода, газ и т.д.).

Маркировка фланцевых изделий

Согласно требованиям ГОСТ 12820 80 и ГОСТ 12821 80, условное обозначение плоских приварных фланцев в технической документации должно содержать следующую информацию о продукции:

• Тип исполнения изделия (от 1 до 9);
• Диаметр условного прохода (Ду);
• Максимально допустимое условное давление (Pу);
• Марка стали.

Так, например, плоский фланец 1-250-20 ст20 имеет соединительный выступ под прокладку из фторопласта. Диаметр условного прохода изделия составляет 250 мм. Выполненное из стали марки «ст20», данное фланцевое соединение подходит для трубопроводов и запорной арматуры, давление в которых не превышает 2 МПа (20 кгс/см²).

Область применения

Фланцевая продукция универсальна в использовании. Она применяется в промышленных и хозяйственных отраслях при монтаже трубопроводов, резервуаров, трубопроводной арматуры и других аппаратурных систем. Область применения таких металлоизделий достаточно широка. Она охватывает не только системы тепло-, газо- и водоснабжения, но и энергетическую, машиностроительную, нефтеперерабатывающую, нефтехимическую и множество других отраслей промышленности.

Сборка фланцевых соединений

При необходимости присоединения двух трубопроводных элементов друг к другу фланцы сначала привариваются к трубам. Приваривание осуществляется согласно нормативам ГОСТ 12820 80 и 12821 80. Данный способ монтажа, т.н. «фланцевое соединение», в дальнейшем дает возможность для разборки трубопровода с целью его ремонта или технического обслуживания. Для более углубленного понимания процесса сборки трубопроводных элементов при помощи фланцевых соединений рекомендуется детально изучить алгоритм монтажа.

1. После того как фланцы надежно приварены к торцам труб, начинается состыковка двух частей трубопровода. Поскольку место соединения будет разъемным, то здесь следует помнить о том, что для обеспечения герметичности в процессе сборки необходимо использовать уплотнительные прокладки.

2. После отцентровки элементы трубопровода стягивают между собой при помощи резьбового соединения: болтов или шпилек с гайками. Монтаж фланцевых соединений следует выполнять «крест-накрест», особенно если конструкция фланцев предусматривает всего по 4 отверстия на каждом. Сначала закручивают первый болт, после этого переходят к противоположному первому, затем – к находящемуся под углом 90^o от второго, а после – к расположенному напротив третьего.

Советы при сборке

1. Перед стыковкой элементов поверхности фланцевых соединений сначала необходимо обезжирить и осмотреть на наличие коррозий.

2. Используемые в процессе монтажа уплотнительные прокладки должны быть новыми. При этом они должны быть установлены четко по центру.

3. Для обеспечения надежного и герметичного соединения болты должны быть затянуты равномерно.