Типы фланцев

Как уже описывалось ранее, наиболее часто используемые типы фланцев ASME B16.5: приварная шейка, надвижной, приварной в раструб, соединение внахлест, резьбовой и глухой фланец. Ниже вы найдете краткое описание и определение каждого типа, дополненное подробным изображением.

Наиболее распространенные типы фланцев

Приварной фланец с горловиной

Фланцы с приварной шейкой легко узнать по длинной конической ступице, которая постепенно переходит в толщину стенки трубы или фитинга.

Длинная коническая ступица обеспечивает важное усиление для использования в ряде случаев, связанных с высоким давлением, минусовыми и/или повышенными температурами. Плавный переход от толщины фланца к толщине стенки трубы или фитинга, создаваемый конусом, чрезвычайно полезен в условиях повторяющегося изгиба, вызванного расширением трубопровода или другими переменными силами.

Эти фланцы расточены так, чтобы соответствовать внутреннему диаметру ответной трубы или фитинга, поэтому поток продукта не будет ограничен. Это предотвращает турбулентность в суставе и уменьшает эрозию. Они также обеспечивают превосходное распределение напряжений через коническую ступицу и легко поддаются рентгенографии для обнаружения дефектов.

Этот тип фланца приваривается к трубе или фитингу с помощью одного V-образного сварного шва с полным проваром (стыковая сварка).

Надеваемый фланец

Расчетная прочность фланцев Slip On под внутренним давлением составляет порядка двух третей прочности фланцев с приварной горловиной, а их срок службы при усталости составляет примерно одну треть от срока службы последних.

Соединение с трубой осуществляется двумя угловыми сварными швами как снаружи, так и внутри фланца.

Размер X на изображении составляет примерно:
Толщина стенки трубы + 3 мм.

Это пространство необходимо, чтобы не повредить поверхность фланца в процессе сварки.

Недостаток фланца в том, что всегда сначала нужно приварить трубу, а потом только фитинг. Комбинация фланца и колена или фланца и тройника невозможна, поскольку указанные фитинги не имеют прямого конца, который полностью скользил бы во фланце Slip On.

Раструб Приварной фланец

Фланцы с раструбной сваркой изначально были разработаны для использования на небольших трубопроводах высокого давления. Их статическая прочность равна прочности фланцев Slip On, но их усталостная прочность на 50 % выше, чем у фланцев Slip On с двойной сваркой.

Соединение с трубой осуществляется одним угловым сварным швом на внешней стороне фланца. Но перед сваркой необходимо создать пространство между фланцем или фитингом и трубой.

ASME B31.1 1998 127.3 Подготовка к сварке (E) узла приварной муфты гласит:
При сборке соединения перед сваркой труба или трубка должна быть вставлена ​​в раструб на максимальную глубину, а затем выведена примерно на 1/16 дюйма (1,6 мм) от контакта между концом трубы и буртиком раструба.

Целью нижнего зазора при раструбном сварном шве обычно является уменьшение остаточного напряжения в корне сварного шва, которое может возникнуть во время затвердевания металла сварного шва. На изображении показана мера X для зазора расширения.

Недостатком этого фланца является большой зазор, который необходимо сделать. Из-за коррозионных продуктов, особенно в системах труб из нержавеющей стали, трещина между трубой и фланцем может вызвать проблемы с коррозией. В некоторых процессах использование этого фланца также не допускается. Я не специалист в этом вопросе, но в Интернете вы найдете много информации о видах коррозии.

Также для этого фланца учитывается этот принцип: сначала необходимо приварить трубу, а затем только фитинг.

Фланец нахлесточного соединения

Фланцы соединения внахлестку имеют те же общие размеры, что и любой другой фланец, указанный на этой странице, однако у него нет выступа, они используются вместе с «заглушкой соединения внахлестку».

Эти фланцы почти идентичны фланцам Slip On, за исключением радиуса на пересечении поверхности фланца и отверстия для размещения фланцевой части заглушки.

Их способность удерживать давление немногим лучше, чем у фланцев Slip On, а усталостная долговечность узла составляет лишь одну десятую от срока службы фланцев с приварной горловиной.

Они могут использоваться при любом давлении и доступны в полноразмерном диапазоне. Эти фланцы надеваются на трубу, не привариваются и не крепятся к ней иным образом. Давление болтового соединения передается на прокладку за счет давления фланца на заднюю часть перехлеста трубы (заглушку).

Фланцы внахлестку имеют определенные преимущества:

• Свободное вращение вокруг трубы облегчает совмещение отверстий под болты противоположных фланцев.
• Отсутствие контакта с жидкостью в трубе часто позволяет использовать недорогие фланцы из углеродистой стали для устойчивых к коррозии труб.
• В системах, которые быстро подвергаются эрозии или коррозии, фланцы можно сохранить для повторного использования.

Заглушка

Заглушка всегда будет использоваться с фланцем нахлесточного соединения в качестве опорного фланца.

Эти фланцевые соединения применяются при низком давлении и в некритических условиях и являются дешевым методом фланцевого соединения.
Например, в системе труб из нержавеющей стали можно использовать фланцы из углеродистой стали, поскольку они не вступают в контакт с продуктом в трубе.

Заглушки доступны практически для всех диаметров труб. Размеры и допуски размеров определены в стандарте ASME B.16.9. Легкие коррозионностойкие заглушки (фитинги) определены в MSS SP43.

Резьбовой фланец

Резьбовые фланцы используются в особых случаях, их основное преимущество заключается в том, что их можно прикрепить к трубе без сварки. Иногда вместе с резьбовым соединением применяют также уплотнительную сварку.

Несмотря на то, что резьбовые фитинги по-прежнему доступны в большинстве размеров и номинальных значений давления, сегодня они используются почти исключительно на трубах меньших размеров.

Резьбовой фланец или фитинг не подходят для трубопроводной системы с тонкой стенкой, поскольку на трубе невозможно нарезать резьбу. Таким образом, необходимо выбрать более толстую стенку… что значит толще?

В руководстве по трубопроводам ASME B31.3 говорится:
Если стальная труба имеет резьбу и используется для работы с паром при давлении выше 250 фунтов на квадратный дюйм или для воды при давлении выше 100 фунтов на квадратный дюйм и температуре воды выше 220 ° F, труба должна быть бесшовной и иметь толщину, по крайней мере, равную сортаменту 80 по ASME B36.10.

Глухой фланец

Глухие фланцы изготавливаются без отверстия и используются для заглушки концов трубопроводов, клапанов и отверстий сосудов под давлением.

С точки зрения внутреннего давления и нагрузки на болты глухие фланцы, особенно больших размеров, являются наиболее подверженными нагрузкам типами фланцев.

Однако большинство этих напряжений относятся к изгибу вблизи центра, и, поскольку стандартного внутреннего диаметра не существует, эти фланцы подходят для применений с более высокими температурами и давлением.