Типи фланців

Як уже було описано раніше, найбільш використовувані типи фланців ASME B16.5: зварювальна горловина, накладний фланець, зварний фланець, з’єднання внапуск, різьбовий і глухий фланець. Нижче ви знайдете короткий опис і визначення кожного типу, доповнені детальним зображенням.

Найпоширеніші види фланців

Приварювання горловини фланця

Фланці зварювальної горловини легко розпізнати за довгою конічною втулкою, яка поступово переходить до товщини стінки труби або фітинга.

Довга конічна втулка забезпечує важливе підсилення для використання в кількох сферах застосування, пов’язаних із високим тиском, мінусовими та/або підвищеними температурами. Плавний перехід від товщини фланця до товщини стінки труби або фітинга, що здійснюється конусністю, є надзвичайно корисним в умовах багаторазового згинання, викликаного розширенням лінії або іншими змінними силами.

Ці фланці просвердлені відповідно до внутрішнього діаметра сполучної труби або фітинга, тому не буде обмежень потоку продукту. Це запобігає турбулентності на стику та зменшує ерозію. Вони також забезпечують чудовий розподіл напруги через конічну втулку та легко піддаються рентгенографії для виявлення дефектів.

Фланець цього типу буде приварюватися до труби або фітингу з єдиним повним проплавленням, V-подібним зварюванням (Buttweld).

Фланець Slip On

Розрахункова міцність насувного фланця під внутрішнім тиском становить приблизно дві третини міцності фланців із зварювальною шийкою, а їх термін служби під дією втоми становить приблизно одну третину від терміну служби останніх.

З’єднання з трубою виконується за допомогою 2 кутових зварних швів, як зовні, так і зсередини фланця.

Міра X на зображенні приблизно дорівнює:
Товщина стінки труби + 3 мм.

Цей простір необхідний, щоб не пошкодити поверхню фланця в процесі зварювання.

Недоліком фланця є те, що завжди спочатку потрібно зварити трубу, а потім тільки фітинг. Комбінація фланця та коліна або фланця та трійника неможлива, оскільки названі фітинги не мають прямого кінця, який повністю ковзає у фланці Slip On.

Приварний фланець

Фланці Socket Weld спочатку були розроблені для використання на невеликих трубопроводах високого тиску. Їх статична міцність дорівнює фланцям Slip On, але міцність на втому на 50% більша, ніж у фланців Slip On з подвійним зварюванням.

З’єднання з трубою здійснюється за допомогою 1 кутового зварного шва на зовнішній стороні фланця. Але перед зварюванням необхідно створити простір між фланцем або фітингом і трубою.

ASME B31.1 1998 127.3 Підготовка до зварювання (E) зварного шва в муфту говорить:
Під час складання з’єднання перед зварюванням трубу або трубку потрібно вставити в розтруб на максимальну глибину, а потім відтягнути приблизно на 1/16 дюйма (1,6 мм) від контакту між кінцем труби та плечем розтруба.

Метою нижнього зазору в зварному шві з розтрубом зазвичай є зменшення залишкового напруження в корені зварного шва, яке може виникнути під час затвердіння металу зварного шва. На зображенні показана міра X для розширювального зазору.

Недоліком цього фланця є правильний зазор, який необхідно зробити. Корозійні продукти, головним чином у системах труб з нержавіючої сталі, тріщини між трубою та фланцем можуть спричинити проблеми з корозією. У деяких процесах цей фланець також не допускається. Я не фахівець у цьому питанні, але в Інтернеті ви знайдете багато інформації про форми корозії.

Також для цього фланця має значення, цей принцип завжди спочатку повинен бути зварений трубою, а потім лише фітингом.

Перехресний фланець

Фланці з’єднання внахлест мають такі ж загальні розміри, як і будь-який інший фланець, названий на цій сторінці, однак вони не мають виступу, вони використовуються в поєднанні з «заглушкою з’єднання внахлест».

Ці фланці майже ідентичні фланцю Slip On, за винятком радіуса на перетині поверхні фланця та отвору для розміщення фланцевої частини заглушки.

Їхня здатність утримувати тиск трохи, якщо взагалі є, краща, ніж у фланців, що ковзають, а довговічність збірки становить лише одну десяту від міцності фланців із зварювальною шийкою.

Вони можуть використовуватися при будь-якому тиску та доступні в повному діапазоні розмірів. Ці фланці ковзають по трубі і не приварюються чи іншим чином кріпляться до неї. Тиск болтового кріплення передається на прокладку за допомогою тиску фланця на задню частину труби (заглушка).

Фланці Lap Joint мають певні особливі переваги:

• Свобода повороту навколо труби полегшує вирівнювання отворів під болти протилежних фланців.
• Відсутність контакту з рідиною в трубі часто дозволяє використовувати недорогі фланці з вуглецевої сталі з корозійно-стійкою трубою.
• У системах, які швидко руйнуються або піддаються корозії, фланці можна зберегти для повторного використання.

Кінець заглушки

Заглушка завжди буде використовуватися з фланцем з’єднання внапуск як опорний фланець.

Ці фланцеві з’єднання застосовуються в умовах низького тиску та некритичних застосувань і є дешевим способом фланцевого з’єднання.
У трубопровідній системі з нержавіючої сталі, наприклад, можна застосувати фланці з вуглецевої сталі, оскільки вони не контактують із продуктом у трубі.

Заглушки доступні майже для всіх діаметрів труб. Розміри та допуски на розміри визначені в стандарті ASME B.16.9. Легкі стійкі до корозії заглушки (фітинги) визначені в MSS SP43.

Різьбовий фланець

Різьбові фланці використовуються в особливих випадках, їх головна перевага полягає в тому, що їх можна прикріпити до труби без зварювання. Іноді у поєднанні з різьбовим з'єднанням також використовується зварний шов.

Незважаючи на те, що гвинтові фітинги все ще доступні в більшості типорозмірів і номіналів тиску, різьбові фітинги сьогодні використовуються майже виключно в трубах меншого розміру.

Різьбовий фланець або фітинг не підходять для трубної системи з малою товщиною стінки, оскільки нарізати різьбу на трубі неможливо. Таким чином, слід вибирати більшу товщину стінки… що товщі?

У посібнику з трубопроводів ASME B31.3 зазначено:
Якщо сталева труба має різьблення та використовується для роботи з парою вище 250 фунтів на квадратний дюйм або для роботи з водою вище 100 фунтів на квадратний дюйм з температурою води вище 220° F, труба повинна бути безшовною та мати товщину, принаймні, рівну списку 80 ASME B36.10.

Глухий фланець

Глухі фланці виготовляються без отворів і використовуються для закриття кінців трубопроводів, клапанів і отворів резервуарів під тиском.

З точки зору внутрішнього тиску та навантаження на болти, глухі фланці, особливо у великих розмірах, є найбільш навантаженими типами фланців.

Однак більшість цих напруг є типами вигину поблизу центру, і оскільки стандартного внутрішнього діаметра немає, ці фланці підходять для застосувань з високим тиском і температурою.