Какво е фланец?
Фланецът, накратко, е просто общ термин, който обикновено се отнася до подобно дисковидно метално тяло, което отваря няколко фиксирани отвора и се използва за свързване на други неща. Този вид нещо се използва широко в машините, така че изглежда малко странно. Тъй като е известно като фланец, името му произлиза от английската дума „flance“. Така тръбата и частите на тръбата са свързани помежду си, като фланецът има отвор и двата фланца са плътно свързани. Фланецът е уплътнен с винтове.
Фланецът е дисковидна част, най-често срещана в тръбопроводното инженерство, фланците се използват по двойки.
Що се отнася до видовете фланцови връзки, има три компонента:
- Фланци за тръби
- Уплътнение
- Болтова връзка
В повечето случаи се използва специфичен материал за уплътнение и болтове, изработен от същия материал като фланеца на тръбата. Най-често срещаните фланци са от неръждаема стомана. Фланците, от друга страна, се предлагат в различни материали, за да се съобразят с изискванията на обекта. Някои от най-често срещаните материали за фланци са монел, инконел и хром-молибден, в зависимост от действителните изисквания на обекта. Най-добрият избор на материал трябва да зависи от вида на системата, в която желаете да използвате фланец със специфични изисквания.
7 често срещани вида фланци
Съществуват различни видове фланци, които могат да бъдат избрани според изискванията на обекта. За да се съобрази дизайнът на идеалния фланец, трябва да се осигури надеждна работа, както и дълъг експлоатационен живот, и да се вземе предвид най-подходящата цена.
1. резбован фланец:
Резбовите фланци, които имат резба във фланцовия отвор, са снабдени с външна резба на фитинга. Резбовата връзка тук е предназначена да се избегне заваряване във всички случаи. Свързването се осъществява главно чрез съответстваща резба с тръбата, която ще се монтира.
2. Фланци за заваряване с втулка
Този тип фланец обикновено се използва за по-малки тръби, където диаметърът на областта с ниска температура и ниско налягане се характеризира с връзка, при която тръбата е поставена вътре във фланеца, за да се осигури връзка с едностранно или многостранно ъглово заваряване. Това избягва ограниченията, свързани с резбованите краища, в сравнение с други видове заварени фланци, като по този начин прави монтажа лесен.
3. Фланци за припокриване
Фланецът за припокриване е вид фланец, който изисква краят на щуцера да бъде заварен челно към фитинг, за да се използва с опорен фланец, за да се образува фланцова връзка. Тази конструкция направи този метод популярен в различни системи, където физическото пространство е ограничено, или където се изисква често разглобяване, или където се изисква висока степен на поддръжка.
4. Плъзгащи се фланци
Плъзгащите се фланци са много често срещани и се предлагат в широка гама от размери, за да са подходящи за системи с високи дебити и пропускателни способности. Простото съчетаване на фланеца с външния диаметър на тръбата прави монтажа на връзката много лесен. Монтажът на тези фланци е малко технически сложен, тъй като изисква ъглово заваряване от двете страни, за да се закрепи фланецът към тръбата.
5. Глухи фланци
Тези видове фланци са много подходящи за завършване на тръбопроводни системи. Глухата плоча е оформена като празен диск, който може да се завинтва. След като са правилно монтирани и комбинирани с правилното уплътнение, те осигуряват отлично уплътнение и лесно се отстраняват, когато е необходимо.
6. Заваръчни фланци на шийката
Фланците за заваряване са много подобни на припокриващите се фланци, но изискват челно заваряване за монтаж. А целостта на работата на тази система и способността ѝ да се огъва многократно и да се използва в системи с високо налягане и висока температура я правят основен избор за технологични тръбопроводи.
7. Специални фланци
Този тип фланец е най-познатият. Съществува обаче широка гама от допълнителни специализирани типове фланци, подходящи за различни приложения и среди. Съществуват и различни други опции, като например нипо фланци, заваръчни фланци, разширителни фланци, отвори, дълги заваръчни гърловини и редуциращи фланци.
5 специални вида фланци
1. УелдоФЛанге
Фланецът Weldo е много подобен на фланеца Nipo, тъй като е комбинация от фланци за челно заваряване и разклонителни фитинги. Фланците Weldo са изработени от едно цяло парче плътна кована стомана, а не от отделни части, заварени заедно.
2. Нипо фланец
Нипофланецът е разклонителна тръба, наклонена под ъгъл от 90 градуса, произведена чрез комбиниране на челно заварени фланци и кована стомана Nipolet. Въпреки че фланецът Nipo се счита за здраво едно цяло парче кована стомана, не се разбира, че това са два различни продукта, заварени заедно. Монтажът на Nipoflange се състои от заваряване към частта Nipolet на оборудването, за да се прокара тръбата, и закрепване на фланцовата част с болтове към фланеца на тръбата от екипа по тръбопроводите.
Важно е да се знае, че фланците Nipo се предлагат в различни видове материали, като въглеродни, високо- и нискотемпературни въглеродни стомани, неръждаеми стомани и никелови сплави. Фланците Nipo са изработени предимно с подсилена конструкция, което им придава допълнителна механична здравина в сравнение със стандартните фланци Nipo.
3. Лакътен фланец и Латрофланец
Елбофланецът е известен като комбинация от фланец и Елболет, докато Латрофланецът е известен като комбинация от фланец и Латролет. Коляновите фланци се използват за разклоняване на тръби под ъгъл от 45 градуса.
4. Въртящи се пръстеновидни фланци
Приложението на въртящите се пръстеновидни фланци е за улесняване на подравняването на отворите за болтове между два сдвоени фланца, което е по-полезно в много ситуации, като например инсталиране на тръбопроводи с голям диаметър, подводни или офшорни тръбопроводи и подобни среди. Тези видове фланци са подходящи за взискателни флуиди в нефт, газ, въглеводороди, вода, химикали и други нефтохимически и водни приложения.
В случай на тръбопроводи с голям диаметър, тръбата е снабдена със стандартен фланец за челно заваряване в единия край и шарнирен фланец в другия. Това работи чрез просто завъртане на шарнирния фланец на тръбопровода, така че операторът да постигне правилно подравняване на отворите за болтове по много лесен и бърз начин.
Някои от основните стандарти за въртящи се пръстеновидни фланци са ASME или ANSI, DIN, BS, EN, ISO и други. Един от най-популярните стандарти за нефтохимически приложения е ANSI или ASME B16.5 или ASME B16.47. Въртящите се фланци са фланци, които могат да се използват във всички обичайни стандартни форми на фланци. Например, заваръчни шийки, плъзгащи се съединения, припокриващи съединения, заваръчни шевове с гнездо и др., във всички видове материали, в широк диапазон от размери от 3/8" до 60" и налягания от 150 до 2500. Тези фланци могат лесно да се изработят от въглеродни, легирани и неръждаеми стомани.
5. Разширителни фланци
Разширителните фланци се използват за увеличаване на размера на отвора на тръба от всяка точка до друга, за да се свърже тръбата с всяко друго механично оборудване, като помпи, компресори и клапани, за които се установява, че имат различни размери на входа.
Разширителните фланци обикновено са челно заварени фланци, които имат много голям отвор в нефланцовия край. Могат да се използват за добавяне само на един или два размера или до 4 инча към отвора на тръбата. Тези видове фланци са за предпочитане пред комбинацията от челно заварени редуктори и стандартни фланци, защото са по-евтини и по-леки. Един от най-често използваните материали за разширителни фланци е A105 и неръждаема стомана ASTM A182.
Разширителните фланци се предлагат в номинално налягане и размери в съответствие със спецификациите ANSI или ASME B16.5, които се предлагат предимно изпъкнали или плоски (RF или FF). Редуциращите фланци, известни още като редуциращи фланци, изпълняват точно обратната функция в сравнение с разширителните фланци, което означава, че се използват за намаляване на размера на отвора на тръбата. Диаметърът на отвора на тръбопровод може лесно да се намали, но не с повече от 1 или 2 размера. Ако се направи опит за намаляване отвъд това, трябва да се използва решение, базирано на комбинация от челно заварени редуктори и стандартни фланци.
Оразмеряване на фланци и общи съображения
В допълнение към функционалния дизайн на фланеца, неговият размер е факторът, който най-вероятно ще повлияе на избора на фланец при проектирането, поддръжката и актуализирането на тръбопроводна система. Вместо това, трябва да се обърне внимание на интерфейса на фланеца с тръбата и използваните уплътнения, за да се осигури правилно оразмеряване. В допълнение към това, някои често срещани съображения са следните:
- Външен диаметър: Външният диаметър е разстоянието между два противоположни ръба на повърхността на фланеца.
- Дебелина: Дебелината се измерва от външната страна на джантата.
- Диаметър на болтовата окръжност: Това е разстоянието между съответните отвори за болтове, измерено от център до център.
- Размер на тръбата: Размерът на тръбата е размерът, съответстващ на фланеца.
- Номинален отвор: Номиналният отвор е размерът на вътрешния диаметър на фланцовия конектор.
Класификация на фланците и ниво на обслужване
Фланците се категоризират предимно по способността им да издържат на различни температури и налягания. Това се обозначава с букви или наставки "#", "lb" или "class". Това са взаимозаменяеми наставки и също варират в зависимост от региона или доставчика. Общоизвестните класификации са изброени по-долу:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Същите допустими отклонения за налягане и температура варират в зависимост от използвания материал, дизайна на фланеца и размера на фланеца. Единствената константа обаче е номиналното налягане, което намалява с повишаване на температурата.
Тип фланцова повърхност
Видът на повърхността също е много важна характеристика, която оказва значително влияние върху крайните характеристики и експлоатационния живот на фланеца. Следователно, някои от най-важните видове повърхности на фланците са анализирани по-долу:
1. Плосък фланец (FF)
Уплътнителната повърхност на плоския фланец е в същата равнина като повърхността на болтовата рамка. Стоките, които използват плоски фланци, обикновено са тези, които са произведени с калъпи, съответстващи на фланеца или капака на фланеца. Плоските фланци не трябва да се поставят върху обърнати странични фланци. ASME B31.1 гласи, че при свързване на плоски чугунени фланци към фланци от въглеродна стомана, повдигнатата повърхност на фланците от въглеродна стомана трябва да се отстрани и да се използва уплътнение с пълна повърхност. Това е, за да се предотврати попадането на малки, крехки чугунени фланци в кухината, образувана от повдигнатия нос на фланеца от въглеродна стомана.
Този тип фланцова повърхност се използва при производството на оборудване и клапани за всички приложения, където се произвежда чугун. Чугунът е по-крехък и обикновено се използва само за приложения с ниска температура и ниско налягане. Плоската повърхност позволява на двата фланца да осъществят пълен контакт по цялата повърхност. Плоските фланци (FF) имат контактна повърхност, която е на същата височина като резбата на болта на фланеца. Между два плоски фланца се използват шайби с пълна повърхност и обикновено са меки. Съгласно ASME B31.3, плоските фланци не трябва да се свързват с повдигнати фланци поради потенциал за теч от полученото фланцово съединение.
2. Фланец с повдигната повърхност (RF)
Фланецът с повдигната повърхност е най-често използваният тип в производствените приложения и е лесно разпознаваем. Нарича се изпъкнал, защото повърхността на уплътнението е разположена над повърхността на болтовия пръстен. Всеки тип облицовка изисква използването на няколко вида уплътнения, включително разнообразие от плоски пръстеновидни езичета и метални композити, като например спирално навити и двойно обвити форми.
RF фланците са проектирани да концентрират допълнително налягане върху по-малка площ от уплътнението, като по този начин подобряват контрола на налягането на съединението. Диаметрите и височините по ниво на налягане и диаметър са описани в ASME B16.5. Нивото на налягане на фланците определя височината на повдиганата повърхност. RF фланците са предназначени да концентрират допълнително налягане върху по-малка площ от уплътнението, като по този начин увеличават способността за контрол на налягането на съединението. Диаметрите и височините по клас на налягане и диаметър са описани в ASME B16.5. Оценки на фланците под налягане.
3. Пръстеновиден фланец (RTJ)
Когато е необходимо метално уплътнение между сдвоени фланци (което е условие за приложения с високо налягане и висока температура, т.е. над 700/800 C°), се използва пръстеновиден фланец (RTJ).
Фланецът на пръстеновидното съединение има кръгъл жлеб, в който се побира уплътнението на пръстеновидното съединение (овален или правоъгълен).
Когато два пръстеновидни фланца се завинтят заедно и след това се затегнат, приложената сила на болта деформира уплътнението в жлеба на фланеца, създавайки много плътно метално уплътнение. За да се постигне това, материалът на пръстеновидното уплътнение трябва да е по-мек (по-пластичен) от материала на фланците.
RTJ фланците могат да бъдат уплътнени с RTJ уплътнения от различни видове (R, RX, BX) и профили (напр. осмоъгълни/елипсовидни за тип R).
Най-разпространеното RTJ уплътнение е тип R с осмоъгълно напречно сечение, тъй като осигурява много здраво уплътнение (овалното напречно сечение е по-старият тип). Дизайнът с "плосък канал" обаче приема и двата вида RTJ уплътнения с осмоъгълно или овално напречно сечение.
4. Фланци с жлеб и перо (T и G)
Два фланца с жлеб и перо (T и G страни) пасват перфектно: единият фланец има повдигнат пръстен, а другият има жлебове, където пасват лесно (езичето влиза в жлеба и уплътнява съединението).
Фланците с жлеб и перо се предлагат в големи и малки размери.
5. Мъжки и женски фланци (M и F)
Подобно на фланците с жлеб и перо, мъжките и женските фланци (типове M и F) си пасват.
Единият фланец има област, която се простира извън повърхността му, мъжкият фланец, а другият фланец има съответстващи вдлъбнатини, обработени в обърнатата повърхност, женският фланец.
Повърхностна обработка на фланеца
За да се осигури перфектно прилягане на фланеца към уплътнението и съответния фланец, повърхността на фланеца изисква определена степен на грапавост (само за повърхности на фланци RF и FF). Видът грапавост на челната повърхност на фланеца определя вида на "покритието на фланеца".
Често срещани видове са стандартни, концентрично назъбени, спирално назъбени и гладки фланцови повърхности.
Съществуват четири основни вида повърхностна обработка за стоманени фланци, но общата цел на всеки вид повърхностна обработка на фланеца е да се постигне желаната грапавост на повърхността му, за да се осигури солидно прилягане между фланеца, уплътнението и свързващия фланец, за да се осигури качествено уплътнение.
Време на публикуване: 08.08.2023 г.