Фланец – ключевая базовая деталь, используемая в промышленности для съемных соединений между трубопроводами, клапанами, насосами, сосудами, оборудованием и т.д.
Фланцы: «стыки» промышленных трубопроводов и оборудования
Фланец - ключевая базовая деталь, используемая в промышленности для съемных соединений между трубопроводами, клапанами, насосами, сосудами, оборудованием и т.д. Его основная роль заключается в обеспечении надежной герметизации и прочных соединений, чтобы сложные трубопроводные системы и компоненты оборудования можно было производить и транспортировать по частям для обслуживания и замены. Его основная роль заключается в обеспечении надежной герметизации и прочных соединений, благодаря чему сложные трубопроводные системы и компоненты оборудования могут изготавливаться, транспортироваться, устанавливаться, обслуживаться и заменяться по частям, что значительно повышает гибкость и безопасность инженерной реализации.
Типичное фланцевое соединение обычно состоит из трех основных компонентов:
- Корпус фланца: обычно имеет форму диска (также квадрат и другие специальные формы), в середине сквозное отверстие с интерфейсом трубопровода или оборудования для соответствия. Поверхность диска обработана отверстиями для болтов. Ключевым элементом является уплотнительная поверхность (или поверхность фланца), которая имеет различные формы в зависимости от требований применения (например, плоская поверхность FF, выступающая поверхность RF, вогнуто-выпуклая поверхность MFM, поверхность с канавками TG, поверхность кольцевого соединения RTJ).
- Прокладка: помещается между уплотнительными поверхностями двух парных фланцев. Материал (резина, асбест, металлическая намотка, графит, PTFE и т.д.) выбирается в зависимости от среды, температуры и давления. При затягивании болта прокладка деформируется под действием давления, заполняя микроскопические неровности уплотнительной поверхности, образуя эффективный уплотнительный барьер для предотвращения утечки среды.
- Болты/гайки: Через отверстия для болтов во фланцах создается достаточная предварительная нагрузка, чтобы прижать два фланца и прокладку между ними друг к другу, образуя прочное механическое соединение и обеспечивая герметичность.
- Стыкосварочный фланец: горловина с коническим переходным сечением, соединенная с трубопроводом сваркой встык. Это тип с наибольшей несущей способностью, лучшей устойчивостью к высокой температуре и высокому давлению, а также лучшей стрессоустойчивостью, который подходит для суровых условий работы (например, трубопроводы с высокой температурой и высоким давлением, опасные среды). Это первый выбор для нефтехимической промышленности, электроэнергетики и других систем высокого давления.
- Плоские приварные фланцы с горловиной: горловина короче и соединяется с трубой при помощи филейного шва (снаружи). Прочность и усталостная прочность ниже, чем у фланцев под стыковую сварку, но стоимость изготовления и требования к монтажу относительно низкие, и они подходят для систем среднего и низкого давления.
- Фланец с раструбной сваркой: на конце фланца имеется раструбное отверстие, труба вставляется и приваривается с внешней стороны. Подходит для трубопроводов малого диаметра (DN ≤ 80), среднего и низкого давления, прост в установке, но может быть зазор в корне сварного шва, не подходит для легкой коррозии или высокой усталости.
- Резьбовой фланец: внутреннее отверстие фланца обрабатывается резьбой и соединяется с внешней резьбой трубопровода. Не требует сварки, прост в монтаже и демонтаже, подходит для случаев, когда сварка не подходит (например, некоторые трубы КИП) или требуется частый демонтаж, но герметичность несколько хуже, чем у сварных фланцев, а несущая способность ограничена.
- Свободно установленный фланец: он состоит из фланца (с отверстиями для болтов) и короткой секции (приваренной к трубе), и оба они могут свободно вращаться. В основном используется для трубопроводов, требующих частого демонтажа, трудностей с выравниванием (например, трубопроводы большого калибра) или материал трубопровода не подходит для сварки (например, пластиковые, футерованные трубопроводы).
- Крышка фланца/глухой фланец: фланцы без центрального отверстия, используемые для герметизации конца трубы или сосуда, для испытания давлением или для изоляции системы.
- Номинальное давление-температура: важнейший параметр фланца, определяемый материалом, типом конструкции и уплотнительной поверхностью. Фланцы соответствующего номинального давления (например, класса 150, 300, 600, 900, 1500, 2500; или PN 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100 и т. д.) должны быть выбраны в соответствии с максимальным рабочим давлением и температурой системы.
- Номинальный диаметр: Указывает номинальный размер трубы или оборудования, к которому присоединяется фланец (например, DN50, DN100).
- Форма уплотнительной поверхности: напрямую влияет на эффект уплотнения и применимые условия работы.
- Материалы: углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь, специальные сплавы, пластмассы и т.д., должны быть совместимы с требуемой средой и условиями работы.
- Система стандартов: ASME B16.5 / B16.47 (американский стандарт), EN 1092-1 (европейский стандарт), JIS B2220 (японский стандарт), GB/T 9112~9124 (национальный стандарт) широко используются на международном уровне. Существуют различия в определениях размера фланца и уровня давления в разных стандартах, которые обычно не могут быть смешаны.
Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, фланец является краеугольным камнем промышленной безопасности и эффективности. Благодаря стандартизированной конструкции, точности изготовления, строгому отбору и применению они обеспечивают безопасную, надежную и бесперебойную работу больших и сложных систем передачи жидкостей и компонентов оборудования. От бытовых водопроводов до гигантских нефтеперерабатывающих заводов - фланцы присутствуют везде, спокойно выполняя важнейшую миссию соединения и уплотнения. Правильный выбор, установка и обслуживание фланцевых соединений - это ключевой момент, гарантирующий долгосрочную стабильную работу промышленных установок. Можно сказать, что без надежных фланцев не существует современной бесперебойно работающей промышленной системы.