Что такое фланец? Общие сведения и применение

В этой статье мы разберем, что представляет собой фланец как важный элемент трубопроводных систем. Рассмотрим различные конструкции фланцев, материалы, основные технические характеристики и сферы применения. Полученные знания помогут в выборе оптимального типа фланца для решения конкретных задач при монтаже трубопроводов.

Определение фланца и его основные функции

Итак, что же такое фланец? По сути, это плоское кольцо из металла с отверстиями для крепежа, используемое для соединения труб, арматуры, оборудования. Впервые фланцы стали применять еще в 19 веке в паровых машинах. Сегодня без них не обходится ни одна отрасль промышленности.

Основные функции фланца:

• Соединение элементов трубопровода
• Обеспечение герметичности стыка
• Возможность разборки соединения
• Удобство монтажа и техобслуживания

По сравнению со сваркой фланцевые соединения обладают рядом преимуществ. Во-первых, они позволяют при необходимости демонтировать участок трубопровода. Во-вторых, монтаж фланцев не требует специального оборудования и может выполняться в полевых условиях.

Классификация фланцев по конструктивным особенностям

Существует несколько разновидностей фланцев, отличающихся особенностями конструкции и сферой применения.

Плоские фланцы

Самый распространенный тип. Плоский фланец представляет собой кольцо с отверстиями под болты или шпильки. Крепится на торец трубы. Используется в трубопроводах с давлением до 2,5 МПа.

Приварные фланцы

Отличаются наличием патрубка, который приваривается к трубе. Более надежное решение по сравнению с плоскими. Рабочее давление до 25 МПа.

Воротниковые фланцы

Конструктивно похожи на приварные, но горловина у них внутренняя. Используются на высоких давлениях до 200 МПа.

Кроме перечисленных, есть еще нестандартные и переходные фланцы для соединения элементов разных стандартов. Выбор конкретного типа зависит от условий работы.

Материалы для изготовления фланцев

Подавляющее большинство фланцев изготавливается из различных марок стали. Это обусловлено высокой прочностью, пластичностью и относительной дешевизной стали.

Для фланцев чаще всего используют:

• Углеродистую сталь марок 20, 09Г2С и др.
• Низколегированную сталь марок 09Г2С, 17ГС, 14ХГС и др.
• Коррозионностойкую сталь марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М3Т и др.

Выбор конкретной марки зависит от рабочих параметров системы и среды.

Для агрессивных сред применяют фланцы из полимеров, титана, нержавейки. Чугун используется редко из-за хрупкости материала.

Основные технические характеристики фланцев

Рассмотрим ключевые технические параметры, которые необходимо знать при выборе фланцев:

• Номинальный диаметр DN, мм
• Рабочее давление PN, МПа
• Температурный диапазон, °C
• Толщина фланца в зависимости от DN и PN, мм
• Масса в зависимости от размеров, кг
• Материал и обозначение стандарта

Все эти данные указываются в маркировке фланца. Их нужно учитывать при подборе для конкретных условий.

Приведены усредненные значения толщины фланцев в зависимости от диаметра и давления.

Технология изготовления фланцев

Основные способы производства фланцев:

1. Штамповка
2. Горячая и холодная вырубка заготовок
3. Гибка полосы с последующей сваркой
4. Литье

Наиболее производительный метод - штамповка в закрытых штампах. После получения заготовки фланец обрабатывается резанием или другим способом.

Контроль качества включает в себя:

• Визуальный осмотр
• Ультразвуковую дефектоскопию
• Проверку геометрических размеров
• Гидравлические испытания

Только после этого фланец может быть использован в конструкциях.

Крепежные элементы для фланцевых соединений

Для надежного стыкования фланцев используется специальный крепеж:

• Болты и гайки из углеродистых и легированных сталей
• Шпильки для соединения толстостенных фланцев
• Шайбы для равномерного распределения нагрузки
• Прокладки для обеспечения герметичности

Прокладки бывают паронитовые, резиновые, металлические. Выбор зависит от рабочих параметров.

При монтаже важно соблюдать момент затяжки, чтобы не повредить фланцы и обеспечить герметичность. Необходимо использовать ключи с регулируемым моментом.

Области применения фланцев

Что такое фланец на практике? Рассмотрим основные области использования этого универсального крепежа.

Фланцевые соединения в трубопроводах

Самое распространенное применение фланцев - в трубопроводах различного назначения:

• Водоснабжение и канализация
• Тепловые сети
• Газопроводы
• Технологические трубопроводы в промышленности

Фланцы позволяют производить быструю сборку и разборку участков трубопровода для ремонта или замены.

Применение фланцев в промышленности

В промышленности фланцы широко используются:

• В нефтегазовой сфере
• В энергетике
• В химической промышленности
• В пищевой промышленности

Фланцы соединяют трубопроводы с насосами, теплообменниками, сосудами и другим оборудованием.

Применение в судостроении

На флоте фланцы широко используются:

• В системах водоснабжения
• В топливных магистралях
• В паропроводах

Морские условия требуют применения коррозионностойких фланцев.

Нестандартные фланцы

Помимо типовых серийно выпускаемых фланцев бывают нестандартные:

• Переходные фланцы
• Фланцы нестандартных размеров
• Фланцы из нестандартных материалов

Такие фланцы изготавливаются под заказ по чертежам заказчика. Стоимость выше типовых.