Фланец свободный: устройство, особенности и применение

Модели свободных фланцев наиболее простые и удобные в монтаже агрегаты. В изготовлении они крайне нетребовательны, и предоставляют возможность существенной экономии используемых материалов. В странах, где производство сильно развито, свободным фланцам были присвоены своеобразные стандарты.

Особенности и основные функции соединений фланцевого типа

Что собой представляют фланцы для трубопроводов? По сути, это плоский элемент, изготовленный из стали. Прямоугольная и квадратная формы используются крайне редко. По центру будет расположено большое отверстие, которое по габаритам должно полностью совпадать с диаметров используемой трубы магистрали. По краям пластины будут расположены небольшие отверстия, которые используются под болты.

Они будут находиться на одинаковом расстоянии друг от друга. Вместо болтов могут использоваться специальные шпильки. Соединения фланцевого типа в магистралях стали прекрасной альтернативой муфтовому и сварочному методу соединения, что дает возможность осуществления разборки и сборки используемой конструкции в любое время. Монтажные работы сопровождаются процессом приваривания пропускного прохода фланцевого и торцевой части между собой.

Даже при условии, что пластины между собой будут стягиваться посредством ключей выбранного диаметра, манипуляции осуществляются без спешки. Если применяются фланцы больших размеров, трубные рычаги понадобятся для осуществления закручивания. Для того, чтобы стык получился максимально герметичным, необходимо использовать фторопластовые или резиновые прокладки.

Также понадобится использование обтюраторов, которые позволят перекрыть выбранные участок частично. Таким образом, можно осуществлять стыковку системы с различными устройствами, зачастую речь идет о теплообменниках. На конце трубы размещается наварной фланец, который и осуществляет подключение к агрегату трубы.

Исходя из разновидностей и сфер применения, различают:

устройства, при помощи которых осуществляется стыковка системы, с оборудованием основываясь на ГОСТ «№28-759»;
при стыковке между собой отдельных элементов системы, с рабочим давлением в 0,1-20 Мпа исходя из ГОСТ «№12-815».

Для осуществления расчета касательно фланцевых соединительных элементов, рекомендуется использовать соответствующую литературу и специальные таблицы.

Фланцы по ГОСТ №12-822-80

Имеющиеся и применяемые ранее стандарты были со временем обновлены и объединены в едином ГОСТе «№12-822-80». Такой тип арматуры может применяться как для соединения промышленных агрегатов, резервуаров патрубков, приборов, элементов машин. Фланцы, относящиеся к ГОСТ №12-822-80 также используются в машиностроении и энергетики. Имеющие стандартные параметры фланцы, будут иметь диаметр Ду 10-500 мм. Такое оборудование способно выдержать температурный режим -30° – +300°С. Уплотнительные поверхности на фланцах не используются исходя из ГОСТ 12-815-80, ведь основное предназначение уплотнителя возложено на кольца приварного типа, которые могут оснащаться уплотнительными поверхностями №1-3, и в более редких случаях 4,5,8 и 9.

Какой материал принято использовать

Стальные свободные фланцы, относящиеся к ГОСТ 12-822-80, исходя из имеющихся стандартов, перечисленных в ГОСТ 12-816-80, для изготовления используют сталь марки Ст3сп, однако не ниже второй категории, исходя из ГОСТ 535-88. Маркировка арматуры «сп» для стальных элементов означает, что используемая сталь должна быть раскисленной и спокойной.

При изготовлении свободных литых фланцев, материал обрабатывается сильными раскислителями, в составе которых можно обнаружить алюминий или ферросилиция в составе кремния. Таким образом, удалось понизить содержащийся в материале кислород до необходимого уровня, после чего между кислородом и углеродом в процессе кристаллизации никаких химических реакций не происходит. Свободные фланцы, изготовленные из раскисленной стали, по составу своему в разы лучше своих аналогов, так как имеют максимально однородную структуру.

Однако стоимость их соответствующая и превышает фланцевые соединения, при изготовлении которых использовалась кипящая сталь. Однако в установленном ГОСТ №12-816-80 четко прописано то, что стальные свободные фланцы, как и другие их виды, могут изготавливаться и из других материалов, в том числе используемые шайбы, шпильки и болты.

Однако по составу материал должен быть максимально приближен к тому, который соответствует описанным ранее составам. Таким образом, можно изготавливать свободные фланцы марки СТ4Сп и СТ5Сп, как более прочный тип соединений. Однако производство таких элементов чуть более трудоемкое, в связи со сложностью необходимой обработки уже имеющихся заготовок фланцевых.

Свободные фланцы нержавеющие используются крайне редко, ведь в ГОСТ 12-816-80 и 12-822-80 они не описаны. Также в большинстве случаев это еще и крайне нецелесообразно, так как между свободными фланцами контакт полностью отсутствует и рабочей средой.

Действующий ГОСТ

Имеющийся ГОСТ 12-822-80 на фланцы свободного типа позволяет изготавливать эти элементы посредством гибки полосового проката (и сварка встык), резки проката листового, штамповки, ковки. Использование других методов принято считать недопустимым. Современные производители выпускают фланцы в комплекте со всеми необходимыми крепежами, которые представлены в виде болтов, шпилек, шайбами или гайками.

Для изготовления шпилек и болтов принято использовать сталь марки 20*13, 35, 25, 20, а гаек марки 25, 20, 10. На свободные фланцы, исходя из ГОСТ 18-822-80, допускается применение крепежей, изготовленных из стали марки 20*13. Сталь марки 10 при изготовлении свободных фланцев допускается согласно ГОСТ 12-822-80, однако показатель рабочего давления не должен превышать отметку в 1,6 МПа и температурный режим в 300°С. Используемые для фланцев свободного типа болты и шпильки изготавливаются при использовании марок 25 и 20, при этом диаметр соединений может быть разным, а вот показатель давления не должен превышать отметку в 2,5 МПа. Таким образом, их можно применять для различного сечения.

Преимущества элементов

Преимуществ их использования всего четыре:

Возможность применения на особенно трудных для доступа участках.
Преимущество для систем, которые крайне неустойчивы к коррозии и изнашиваются в ускоренном режиме. После реставрации системы рекомендуется использовать именно их.
При отсутствии прямого контакта с используемой (транспортируемой) средой, возникает возможность использовать более экономичные материалы, которые представлены в виде коррозийной трубки в сочетании с углеродистой сталью.
Независимое свободное вращение относится к системам, оснащенным многочисленными отверстиями, используемых для соединения болтов и шпилей, которые достаточно легко выровнять.

В процессе производства принято использовать метод кислородный и плазменно-дуговой резки, а также сварной стыковки, шибки, штамповки и ковки. Все дополнительные комплектующие должны подбираться максимально тщательно. Для этого необходимо ориентироваться на информацию, приведенную в паспорте изделия, и имеющимися таким показателями рабочего давления, толщины труб и степени агрессивности рабочей среды. При наступлении аварийной ситуации может возникнуть цепная реакция, последствия от которой будут весьма ощутимыми. Во избежание подобных ситуаций, следует осуществлять подбор отдельных комплектующих максимально тщательно.

Характеристики и особенности

Основной характеристикой креплений подобного типа являются имеющиеся конструктивные особенности. Наиболее популярны такие нормы, которые применимы как для стран СНГ, так и России:

ГОСТ 12-822-80. Стальные свободные фланцы на приварных дисках.
ГОСТ 12-821-80. Приварные встык фланцы и их характеристики.
ГОСТ 12-820-80. Указаны отличия между фланцами приварного типа.

Все элементы, которые можно отнести к указанным выше группам, используются для осуществления стыка оборудования и используемой сети. А вот условия их монтажа могут разниться. В процессе осуществления монтажа, приварные стальные конструкции насаживаются на используемую трубу, а после наносится несколько приварочных швов вокруг нее. Монтаж стального механизма приварного встык, требует наличия лишь одного шва. В этом случае крепиться будет торцевая часть трубы и воротничок механизма. Таким образом, процесс монтажа был существенно облегчен, а время на проведение установки сокращено.

Стальные свободные конструкции

Находиться они будут на специальном приварном кольце. Включают в себя кольцо и основной элемент, показатели давления, и условного объема которых должны совпадать. Если сравнить модель с описанной ранее, то устанавливать этот элемент несколько удобнее, так как наваривается на трубу сам диск, в то время как фланец останется в свободном положении.

В связи с этим отверстия под болты, находящиеся на свободных деталях, при использовании тех же механизмов и той же арматуры, использоваться будут без каких-либо затруднений, даже в местах, где доступ будет затруднен. И в этом случае трубу поворачивать необходимости нет. Преимуществом использования стальных конструкций можно признать возможность использования вспомогательных комплектующих и соединений, которые будут изготовлены из того же материала. Для фланцевых конструкций принято использовать углеродистую сталь.

Классификаций применяется несколько:

ANSI-ASME.
DIN.

Для их перевода следует использовать специальные таблицы, где имеются четкие указания, характеристики выбранного изделия.