Стальные фланцы для соединения трубопроводной арматуры и оборудования

Современный город невозможно представить без трубопроводов. Вся система водоснабжения, отопления и другие коммуникации основаны на системах трубопроводов. При монтаже трубопроводной арматуры, в том числе запорной и регулирующей арматуры, крепление ее к технологическому трубопроводу чаще всего обеспечивается с помощью фланцевых соединений, главным элементом которых являются фланцы.

Применение фланцев

Фланцы применяются для присоединения трубопроводной арматуры (задвижки, клапаны, затворы, краны стальные шаровые, фильтры, грязевики, элеваторы, счетчики воды и пр.) к трубопроводам, соединения отдельных участков трубопроводов между собой и для присоединения трубопроводов к различному оборудованию (насосы, ёмкости, реакторы, теплообменники и пр.).

Преимущества и недостатки фланцевых соединений

Фланцевые соединения обеспечивают герметичность и прочность конструкций, а также простоту сборки и разборки. К достоинствам фланцевых соединений также следует отнести возможность монтажа их на трубопроводы с малыми и большими условными диаметрами прохода, применимость для арматуры из различных материалов, применимость различных прокладок, а также возможность многократного использования. К недостаткам фланцевых соединений относятся: значительная металлоемкость, увеличенные габаритные размеры патрубков, пониженная герметичность соединения при температурных и силовых воздействиях.

Типы фланцев, стандарты

В связи с широким применением фланцев их типы стандартизированы с учетом требований российских и международных стандартов.

ГОСТ 12815-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов…» регламентирует типы, присоединительные размеры фланцев и размеры уплотнительных поверхностей.

ГОСТ 12816-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов…» содержит общие технические требования к фланцам, такие как марка материала фланца, шпильки, болта и гайки в зависимости от рабочего давления и температуры среды.

Фланцы, предназначенные для соединения трубопроводной арматуры и оборудования, делятся на три основных типа:

1. Фланец стальной плоский приварной (изготавливается в соответствии с ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные…») используется для соединения трубопроводов при номинальном давлении от 0,1 МПа до 2,5 МПа и температуре рабочей среды от -70˚С до +300˚С. Такие фланцы изготавливаются с уплотнительной поверхностью исполнения 1,2,3. Допускается изготовление с уплотнительной поверхностью исполнения 4,5,8 и 9.

2. Фланец стальной приварной встык (изготавливается в соответствии с ГОСТ 12821-80 «Фланцы стальные приварные встык…») предназначен для соединения трубопроводов при номинальном давлении от 0,1 МПа до 20 МПа и температуре рабочей среды от -253˚С до +600˚С. Такие фланцы изготавливаются с уплотнительной поверхностью исполнения 1, 2, 3, 4 , 5, 6, 7, 8, 9.

3. Фланец стальной свободный на приварном кольце(изготавливается в соответствии с ГОСТ 12822-80 «Фланцы стальные свободные на приварном кольце…») используется для соединения трубопроводов при номинальном давлении от 0,1 МПа до 2,5 МПа и температуре рабочей среды от -30˚С до +300˚С. Такие фланцы изготавливаются с уплотнительной поверхностью исполнения 1,2,3. Допускается изготовление с уплотнительной поверхностью исполнения 4,5,8 и 9.

Фланцы, изготовленные по зарубежным стандартам, отличаются от российских типом материала, геометрией фланца и формой уплотнительных поверхностей. Наибольшее распространение в России среди импортных получили фланцы, выполненные по немецким стандартам DIN (стандарт принят по всей Европе) и американским ANSI.
Для присоединения импортного оборудования к трубе, произведенной по ГОСТ, разработаны переходные фланцы, в которых «лицо» выполнено по стандарту ANSI, DIN (как у фланцев ANSI, фланцев DIN соответственно), а воротник – под отечественную трубу (как у воротникового фланца по ГОСТ 12821-80).

Помимо фланцев по российским и зарубежным стандартам, существуют фланцы, изготавливаемые по чертежам заказчика (нестандартные фланцы). Конструкция данных фланцев не является постоянной и может изменяться в зависимости от требований клиентов.

Стальные фланцы могут изготавливаться как круглой, так и квадратной формы. В настоящее время выпускается небольшое количество задвижек, клапанов и другой трубопроводной арматуры, имеющей в качестве присоединительного узла квадратный фланец. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12815-80 до давления условного Ру 4 МПа (40 кгс/см²) предусмотрена возможность изготовления как круглых, так и квадратных фланцев. При заказе квадратных фланцев необходимо помнить, что существует прямая зависимость диметра фланца от условного давления: чем выше давление, тем меньшего диаметра фланец можно произвести.

Материалы фланцев

Важной характеристикой фланца является используемый для его изготовления материал.

Учитывая условия эксплуатации: рабочую температуру, условное давление, тип транспортируемой среды, — фланцы изготавливают из стали различных марок, указанных в ГОСТ 12816-80. В данном стандарте приведены требования к материалу фланцев в зависимости от давления и температуры среды, а также требования к марке материала шпилек, болтов и гаек для фланцевого соединения.

Тип фланца	Параметры среды		Марка материала фланца
	Давление условное Ру, кгс/см2	Температура, °С
Стальной плоский приварной ГОСТ 12820-80	От 1 до 25	От -30 до 300	Ст3сп не ниже 2-й категории по ГОСТ 535-88
		От -70 до 300	09Г2С по ГОСТ 19281-89, 10Г2 по ГОСТ 1050-88
		От -30 до 300	Стали 20, 25 по ГОСТ 1050-88
		От -40 до 300	15ХМ по ГОСТ 4543-71
		От -40 до 300	12Х18Н9Т по ГОСТ 7769-82
Стальной приварной встык ГОСТ 12821-80	От 1 до 25	От -30 до 300	Ст3сп не ниже 2-й категории по ГОСТ 535-88
	От 1 до 100	От -40 до 425	Стали 20, 25 по ГОСТ 1050-88
	От 1 до 200	От -30 до 450
		От -40 до 450	15ХМ по ГОСТ 4543-71
		От -40 до 300	15Х18Н12С4ТЮ (типа ЭИ-654) по ГОСТ 5632-72
		От -70 до 300
		От -70 до 350	09Г2С по ГОСТ 19281-89, 10Г2 по ГОСТ 1050-88
		От -40 до 400	06ХН28МДТ (типа ЭИ-945) по ГОСТ 5632-72
		От -70 до 400
		От -40 до 450	12Х18Н9Т 10Х17Н13М3Т (типа ЭИ-432) по ГОСТ 5632-72
		От -40 до 510	15Х5М по ГОСТ 5632-72
		От -80 до 600	12Х18Н9Т по ГОСТ 5632-72
		От -253 до 600	10Х17Н13М3Т (типа ЭИ-432) по ГОСТ 5632-72