Фланцы воротниковые ГОСТ 33259 2015
Воротниковые фланцы монтируют на концы трубопровода и патрубки сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Основные параметры и технические требования описаны ГОСТ 33259-2015. Указанный документ определяет фланцы ступенчатого профиля как тип №11.
Такие детали сложнее в монтаже, поскольку отсутствует базирующее сопряжение (соединение встык), зато проще в замене: приваренный ранее элемент просто срезают болгаркой по линии шва. Также воротниковые фланцы по ГОСТ 33259-2015 выдерживают большее давление по сравнению с плоскими приварными.
Конструкция
Изделие имеет сложную форму с двумя ступенями и переходным коническим поясом.
Центральное отверстие по диаметру совпадает с величиной проходного рабочего сечения трубопровода. На опорной ступени, наибольшей по диаметру, расположены отверстия под крепеж и присоединительный уступ, служащий для стыковки с ответным фланцем.
От обратной поверхности опорной ступени следует плавный переход к шейке, по наружному диаметру и толщине стенки совпадающей с трубой, к которой приставляют фланец. Сопряжение выполняют встык и обваривают кольцевым сплошным швом. В зависимости от выбранного типа сварного соединения (С1, С2, С3, С4, С5 или С6) производят разделку кромок или оставляют плоский торец.
Ниже в таблице приведена сводная информация по основным конструктивным параметрам воротниковых фланцев.
Параметр |
Ед. изм. |
Диапазон значений |
Допустимое давление |
МПа |
0,1; 0,25; 0,6; 1; 1,6; 2,5; |
Условный диаметр прохода |
мм |
10..4000 мм |
Габаритный диаметр опорной ступени |
мм |
75..4245 |
Габаритная высота изделия |
мм |
25..226 |
Номинальный диаметр резьбы крепежных деталей (болтов или шпилек) |
мм |
М10, М12, М16, М20, М24, М27, М30, М32, М33, М36, М39, М42, М45, М48, М52, М56, М64 |
Количество крепежа |
шт. |
4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68, 72, 76, 80, 84 |
На торце, который контактирует с ответным фланцем, могут быть выполнены дополнительные поверхности под установку уплотнений. Стандарт предусматривает несколько конструктивных исполнений:
- A – плоский торец опорной ступени;
- B – контактный плоский торец со скосом на 45˚;
- C, L – радиальная выборка-поясок (шип);
- D, M – радиальная торцовая канавка (паз);
- E – выступ;
- F – впадина;
- J – радиальная торцовая канавка под кольцо круглого сечения;
- K – заходный конус на отверстии под линзовое уплотнение.
Фланцы исполнений C/D, E/F и L/M используют попарно, образуя лабиринтный замок (шип входит в паз, деформируя упругое уплотнение в U-образный профиль).
Материалы
Приварной воротниковый фланец по ГОСТ 33259-2015 изготавливают из конструкционных сталей. Ко всем материалам выдвигают первичные требования по физико-механическим характеристикам: предел прочности не менее 350 МПа и успешная свариваемость, без растрескивания и образования флокенов.
Применяемые стали можно разделить на три условные группы:
Наименование группы |
Марки сталей |
Температура использования |
Углеродистые стали |
Ст3сп, 20, 20К, 20КА |
-30..+300˚С |
Низколегированные стали |
20ЮЧ, 15ГС, 16ГС, 10Г2С1, 17ГС, 17Г1С, 12ХМ, 15ХМ, 09Г2С, 10Г2, 15Х5М |
-40..+475˚С |
Коррозионностойкие жаропрочные стали |
08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 10Х18Н9, 08Х22Н6Т, 08Х21Н6М2Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 06ХН28МДТ и др. |
-70..+600˚С, |
Углеродистые марки назначают в случае, если изделие не испытывает высоких нагрузок и воздействия повышенных температур.
Стали, легированные кремнием, хромом, марганцем и молибденом, приобретают теплостойкость. Они успешно сохраняют свои прочностные свойства под влиянием нагрева. Эти марки используют при проектировании теплообменного оборудования, трубопровода для нужд энергетики и горячих цехов.
В химическом и перерабатывающем производстве, где предусмотрен постоянный контакт с агрессивными веществами или работа в зоне экстремальных температур, применяют высоколегированные стали, с повышенным содержанием хрома и никеля. Эти сплавы демонстрируют стойкость против коррозии, в том числе со стороны кислот и щелочей.
В качестве заготовок под воротниковые фланцы используют штамповки и поковки. Их получают за счет пластической деформации – осаждения в требуемую форму, с последующей механической доработкой посадочных мест и отверстий под крепеж.
Для единичного выпуска могут брать круглый сортовой прокат, получая изделие при помощи токарной обработки. Но такой способ дает очень большой расход материала в стружку.
Точность обработки
Неответственные поверхности стального воротникового фланца по ГОСТ 33259-2015 выполняют с классом точности Т4 для штампованных изделий и по 14, 15 или 16 квалитету при обработке со снятием стружки.
Опорные торцы, на которых будут установлены головки болтов и гайки, подрезают с шероховатостью Ra 6,3 мкм, выдерживая параллельность в пределах 1˚.
Крепежные отверстия сверлят с позиционным допуском в диаметральном выражении, чтобы впоследствии обеспечить гарантированную сборку без пригонки, за счет зазора между стенкой отверстия и шейкой болта.
Проточки, шипы и пазы под установку уплотнений выполняют с шероховатостью Ra 3,2 мкм, чтобы не повредить мягкий материал вкладыша. Канавки для резиновых колец точат с чистотой Ra 1,6 мкм и скруглением острых кромок.
Уплотнительные поверхности исполнения E/F и L/M изготавливают под сборку по посадке с зазором: H12/b12, H12/d11, H11/d11, H10/f9 и H9/f9. Шероховатость обработки составляет Ra 12,5 и Ra 3,2 мкм.