Узнайте о 9 типах трубных фланцев — полное руководство для инженера

Узнайте о различных типах трубных фланцев в трубопроводах (наиболее часто используемый тип)

В этой статье рассматриваются следующие типы фланцев.

Резьбовые фланцы
Приварные фланцы с раструбом
Накидные фланцы
Фланцы внахлестку
Фланцы с приварной шейкой
Глухие фланцы
Редукционный фланец
Расширительный фланец
Фланец / Weldoflange / Nippoflange

Фланцы труб являются вторым по распространенности методом соединения после сварки. Они используются, когда соединения нуждаются в демонтаже. Это обеспечивает гибкость обслуживания. Фланец Соединяет трубу с различным оборудованием и арматурой. Разрывные фланцы добавляются в трубопроводную систему, если требуется регулярное техническое обслуживание во время эксплуатации установки.

Фланцевое соединение состоит из трех компонентов; фланцы, прокладки и болты, собранные слесарем. Для выбора и применения всех этих элементов требуется специальный контроль для получения соединения с приемлемой герметичностью.

Однако использование фланцевого соединения в подземных трубопроводах нецелесообразно, если предполагается их заглубление. Фланец также является наиболее распространенным источником утечек и возгорания на технологическом предприятии. Доступны различные фланцы в соответствии с требованиями. Фланец можно классифицировать несколькими альтернативными способами на основе следующего:

Типы подключения
Типы фланцев
Давление-температура Рейтинги
Типы материалов

Резьбовые фланцы

Резьбовой фланец также известен как резьбовой фланец, и он имеет резьбу внутри отверстия фланца, которая подходит к трубе с соответствующей наружной резьбой на трубе. Этот тип соединения является быстрым и простым, но не подходит для применения в условиях высокого давления и температуры. Резьбовые фланцы в основном используются в коммунальных услугах, таких как воздух и вода.

Резьбовой фланец в основном используется в коммунальных службах, таких как воздух и вода.
Не подходит для применения при высоких температурах и прижимах.
Он также доступен в ограниченном размере NPS 4 дюйма и ниже.
Резьбовые фланцы могут быть FF или RF
Это недорогой фланец.

Приварные фланцы с раструбом

Фланцы Socket-Weld имеют муфту с внутренней резьбой, в которую вставляется труба. Угловая сварка производится снаружи на трубе. Как правило, он используется в трубопроводах малого диаметра и подходит только для применения при низком давлении и температуре.

Фланцы с раструбной сваркой могут быть FF или RF.
Стоимость фланца и изготовления умеренная.

Фланец под сварку с муфтой

Поперечное сечение фланца под сварку враструб с деталью сварки

Flnage и Olet Quiz – Проверь себя, пройди этот тест

Накидные фланцы

Накидной фланец имеет отверстие, соответствующее внешнему диаметру трубы, через которое может проходить труба. Фланец надевается на трубу и приваривается угловым швом как изнутри, так и снаружи. Slip-On Flange подходит для применения при низком давлении и температуре.

Этот тип фланца также доступен в больших размерах.
Это может быть ФФ или РФ
Стоимость фланца и изготовления умеренная.

Поперечное сечение фланца Slipon с выступом (SORF) с деталями сварного шва

Фланцы внахлестку

Фланец внахлестку состоит из двух компонентов: вставной конец и свободный опорный фланец. Втулка приварена к трубе встык, а опорный фланец свободно перемещается по трубе. Опорный фланец может быть изготовлен из материала, отличного от материала заглушки, и обычно из углеродистой стали для экономии средств. Фланец внахлест используется там, где требуется частый демонтаж, а пространство ограничено.

Опорный фланец может быть изготовлен из материала, отличного от материала заглушки, и обычно из углеродистой стали для экономии средств.
Этот фланец обеспечивает лучшее соединение за счет сварки встык по сравнению с раструбными и резьбовыми фланцами.
Не подходит для небольших размеров, дорогостоящих компонентов и изготовления по сравнению с резьбовым, накладным и раструбным фланцем.
Фланец внахлестку обеспечивает гибкость соединения, так как вы можете свободно вращать фланец на трубе. Используется там, где требуется частый демонтаж и ограничено пространство.

Накладной фланец с заглушкой и ступицей

Поперечное сечение фланца внахлестку с деталью сварки

Фланцы с приварной шейкой

Фланец с приварной горловиной является наиболее широко используемым типом в технологических трубопроводах. Он обеспечивает высочайший уровень целостности соединения, так как сваривается встык с трубой. Эти типы фланцев используются в условиях высокого давления и температуры. Фланцы с приварной горловиной являются громоздкими и дорогостоящими по сравнению с другими типами фланцев.

Для изготовления требуется высокое мастерство.
Требуется больше места для размещения в системе трубопроводов из-за длинной втулки
Фланец с приваренной горловиной доступен во всех размерах и может быть типа FF, RF или RTJ.
Вы можете увидеть фланец Weld Neck, приваренный к трубе.

Глухие фланцы

Глухой фланец представляет собой глухой диск с отверстием под болт. Эти фланцы используются с другим типом фланцев для изоляции трубопроводной системы или завершения трубопровода в качестве конца. Глухие фланцы также используются в качестве крышки люка на судне.

Редукционный фланец

Вместо стандартного фланца используется переходной фланец, позволяющий изменять размер трубы. Этот фланец устраняет необходимость в стандартном переходнике на трубопроводе. Фланец состоит из одного заданного диаметра с меньшим диаметром отверстия.

За исключением размеров отверстия и ступицы, переходной фланец имеет размеры стандартного размера фланца трубы и считается экономичным для перехода на другой размер трубы.

Эти фланцы доступны с приварной горловиной, накидными и резьбовыми концами. Редукционные фланцы являются экономичным способом выполнения переходов между трубами разного диаметра, однако из-за больших потерь давления они редко используются в трубопроводах. ASME B16.5 охватывает размеры редукционных фланцев.

Расширительный фланец

Он похож на фланец с приварной горловиной, но увеличивает размер трубы до первого или второго большего размера. Это альтернатива использованию редуктора и фланца с приварной горловиной. Полезен для подключения к клапанам, компрессорам и насосам.

Эти фланцы специально разработаны. Размеры приварной шейки соответствуют размеру соединительной трубы, остальные размеры соответствуют стандартным фланцам ASME B16.5.

Фланец / Weldoflange / Nippoflange

Фланец представляет собой комбинацию двух олетов (в основном сварных или ниппельных) и фланца, как вы можете видеть на изображении, длина ступицы больше, как у приварного фланца с длинной шейкой. Это ответвление под углом 90 градусов, используемое для трубопроводов высокого давления.

Это уменьшает два сварных соединения больше, чем традиционное соединение Олет + Труба + Фланец, и одно сварное соединение в случае соединения Олет + Фланец. Вы можете увидеть изображение ответвления фланца.

Типы фланцев в зависимости от типа поверхности

В зависимости от типа облицовки фланца его можно дополнительно классифицировать как

Плоское лицо (FF)
Приподнятое лицо (RF)
Кольцевое соединение (RTJ)
Язык и канавка (T&G)
And Male and Female type

Типы поверхностей фланцев

Плоское лицо

Как следует из названия, фланец с плоской поверхностью имеет плоскую поверхность. Фланцы с плоской поверхностью используются, когда ответные фланцы имеют плоскую поверхность. Это состояние возникает в основном в связи с чугунным оборудованием, клапанами и специальными деталями. Полнопроходная прокладка используется, когда используется фланец с плоской поверхностью.

Поднятое лицо

Фланец с приподнятой поверхностью имеет небольшую часть вокруг отверстия, выступающую над поверхностью. Прокладка садится на эту выступающую поверхность. Высота выступа зависит от номинального давления и температуры фланца, известного как класс фланца. Для моделей 150# и 300# высота выступа составляет 1/16”, а для моделей выше 300# – 1/4”. Прокладка с внутренней окружностью отверстия используется с выступающим фланцем.

Лицо RTJ

Торцевой фланец с кольцевым соединением имеет специально разработанную канавку, в которую садится металлическая прокладка. Этот тип фланца используется в условиях высокого давления и температуры.

RTJ, Приподнятая и плоская поверхность

Фланцевые материалы

Фланцы приварены к патрубку трубы и оборудования. Соответственно, он изготовлен из следующих материалов;

Углеродистая сталь
Низколегированная сталь
Нержавеющая сталь
Комбинация экзотических материалов (заглушки) и других материалов основы

Список материалов, используемых в производстве, указан в ASME B16.5 и B16.47.

ASME B16.5 — Трубные фланцы и фланцевые фитинги NPS от ½ до 24 дюймов
ASME B16.47 – Стальные фланцы большого диаметра от 26 до 60 дюймов

Обычно используемые сорта кованых материалов:

Углеродистая сталь: – ASTM A105, ASTM A350 LF1/2, ASTM A181
Легированная сталь: – ASTM A182F1/F2/F5/F7/F9/F11/F12/F22
Нержавеющая сталь: – ASTM A182F6 /F304 /F304L /F316 /F316L/ F321/F347/F348

Проверка фланцев

Перед отправкой от производителя каждый фланец проверяется на предмет качества. Во время осмотра вы должны проверить следующее;

Внешний и внутренний диаметр корпуса
Круг болта и диаметр отверстия под болт
Диаметр ступицы и толщина сварного конца
Длина концентратора
Прямолинейность и выравнивание отверстия под болт

Стандарты ASME B16.5 и B16.47 охватывают допустимые допуски при проверке.

Маркировка на корпусе фланца

Каждый компонент трубопровода маркируется для правильной идентификации. Маркировка фланцев должна включать следующее, чтобы ее можно было легко отследить во время изготовления и после изготовления;

Объяснение 13 типов фланцев для трубопроводов

Какие типы фланцев наиболее распространены в трубопроводах? Как они выглядят? Основными типами фланцев являются приварная шейка, длинная приварная шейка, накидные, сварные враструб, соединения внахлестку, резьбовые и глухие фланцы. В дополнение к этим стандартным фланцам существуют некоторые специальные фланцы, называемые Weldoflange/Nipoflange и Elboflange, поворотные фланцы, расширительные/переходные фланцы и фланцы с диафрагмой.

СТАНДАРТНЫЕ ТИПЫ ФЛАНЦЕВ

Тип фланца, который следует использовать для трубопровода, зависит, главным образом, от требуемой прочности фланцевого соединения. Фланцы используются в качестве альтернативы сварным соединениям для облегчения операций по техническому обслуживанию (фланцевое соединение можно быстро и удобно демонтировать).

Давайте теперь углубимся, показав основные типы фланцев с картинками.

СВАРОЧНЫЙ ШЕЙНЫЙ ФЛАНЕЦ

Фланец с приварной горловиной («WN») имеет длинную коническую втулку, к которой можно приварить трубу.

Этот тип фланца обычно используется в приложениях с высоким давлением и высокими/низкими температурами, где требуется неограниченный поток жидкости, транспортируемой по системе трубопроводов (отверстие фланца совпадает с отверстием трубы).

Отсутствие перепадов давления предотвращает такие негативные эффекты, как турбулентность и эрозия / коррозия металлов в непосредственной близости от фланцевых соединений.

Коническая ступица позволяет плавно распределять механическое напряжение между трубой и фланцем приварной шейки и облегчает выполнение радиографических исследований для обнаружения возможных утечек и дефектов сварки.

Размер фланца (NPS и спецификация труб) должен соответствовать размеру соединительной трубы.

Фланец с приварной горловиной соединяется с трубой одинарным V-образным стыковым швом с полным проплавлением. Размеры и вес фланцев с приварной горловиной ASME показаны в этой статье.

ДЛИННАЯ СВАРОЧНАЯ ШЕЙКА

Длинные фланцы с приварной шейкой («LWN») аналогичны фланцам с приварной шейкой, за исключением того, что шейка (коническая ступица) удлинена и действует как удлинитель расточки.

Длинные фланцы с приварной горловиной обычно используются на сосудах, колоннах или бочках. Эти типы фланцев доступны также в тяжелом корпусе (HB) и равном корпусе (E).

НАКЛОНЕНИЕ НА ФЛАНЕЦ

Надвижной фланец присоединяется к трубе или фитингам двумя угловыми сварными швами, один из которых выполняется внутри, а другой – снаружи полости фланца.

Размер отверстия надвижного фланца больше, чем внешний диаметр соединительной трубы, так как труба должна скользить внутри фланца для соединения посредством выполнения углового сварного шва.

Накладные фланцы также называются «фланецами со втулкой», и их легко узнать благодаря их тонкой и компактной форме.

Размеры и вес вставных фланцев ANSI/ASME доступны на этой странице.

ПРИВАРНАЯ ШЕЙКА VS НАКЛАДКА НА ФЛАНЦЕ

Фланцевые соединения, выполненные с помощью накладных фланцев, в долгосрочной перспективе несколько более хрупкие, чем соединения, выполненные с помощью приварных фланцев в горловину (в аналогичных условиях эксплуатации). Это кажется из-за следующих фактов:

фланец с приварной горловиной имеет коническую ступицу, отсутствующую во фланце с раструбным приваром, что более равномерно распределяет механическое напряжение между трубой и фланцем
сварное стыковое соединение в виде одной зоны сварки вместо двух (фланец под приварку внахлест).

Еще одним преимуществом приварного фланца в горловину является то, что его можно соединить как с трубами, так и с фитингами, тогда как фланцы с раструбной сваркой подходят только для труб.

РЕЗЬБОВЫЙ ФЛАНЕЦ

Резьбовые фланцы присоединяются к трубам путем навинчивания трубы (с наружной резьбой, обычно NPT в соответствии с ASME B1.20.1) на фланец без сварных швов (однако в некоторых случаях для увеличения прочности соединения применяются небольшие сварные швы). ).

Резьбовые фланцы доступны в размерах до 4 дюймов и различных номинальных давлениях, однако они используются, в основном, в трубопроводах небольшого размера в системах с низким давлением и при низких температурах, например, в системах водоснабжения и кондиционирования воздуха.

Резьбовые фланцы также являются обязательным требованием во взрывоопасных зонах, таких как заправочные станции и заводы, поскольку выполнение сварных соединений в таких средах было бы опасно.

Обратитесь к этой статье, чтобы узнать о размерах резьбовых фланцев ANSI/ASME.

РОЗЕТКА СВАРОЧНАЯ ФЛАНЕЦНАЯ

Фланцы, приваренные внахлест, соединяются с трубами с помощью одинарного углового сварного шва, выполняемого на внешней стороне фланца (в отличие от типа вставного фланца, который требует двух сварных швов).

Согласно ASME B31.1, для выполнения фланцевого соединения с использованием фланца, приваренного враструб, труба сначала должна быть вставлена в муфту фланца до тех пор, пока она не достигнет нижней части фланца, затем ее следует приподнять на 1.6 мм и, наконец, сварной.

Этот зазор должен быть оставлен, чтобы обеспечить правильное положение трубы внутри фланцевой муфты после затвердевания сварного шва.

Приварные фланцы с раструбом используются для небольших трубопроводов и трубопроводов высокого давления, по которым не передаются высококоррозионные жидкости.

Это связано с тем, что эти типы фланцев подвержены коррозии в области зазора между концом трубы и заплечиком муфты.

Их статическая прочность фланцев, сваренных с раструбом, аналогична накладным фланцам, но их усталостная прочность выше из-за наличия одинарного, а не двойного углового шва.

LAP СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ФЛАНЕЦ

Фланцы с соединением внахлестку имеют плоскую поверхность и всегда используются в сочетании с врезным концом.

Читайте также:

7 лучших продуктов для ремонта дерева

Фланцы с соединением внахлест по форме напоминают надвижные фланцы, за исключением радиуса на пересечении поверхности фланца и отверстия для размещения фланцевой части вставного конца.

Фланец с соединением внахлест скользит по трубе и садится на заднюю часть заглушки, и они удерживаются вместе за счет давления болтов.

Использование фланцев с соединением внахлест в сочетании с заглушками является экономичным решением для трубопроводов из нержавеющей стали или никелевого сплава, поскольку материал фланца с соединением внахлест может быть более низкого качества (обычно углеродистая сталь), чем материал заглушки. конец (который должен соответствовать марке трубы, так как находится в контакте с перекачиваемой жидкостью).

Таким образом, такая компоновка имеет два преимущества:

снижает общую стоимость фланцевых соединений трубопровода, так как использование материалов более высокого качества сведено к минимуму;
Операции по установке болтов упрощаются, так как фланец соединения внахлестку можно вращать вокруг трубы, чтобы облегчить центровку болтов.

ЗАГЛУШКА

В отличие от всех типов фланцев, показанных выше, глухие фланцы не имеют центрального отверстия и используются для заглушки или герметизации трубопровода, клапана / резервуара высокого давления и блокировки потока жидкости.

Глухие фланцы должны выдерживать значительные механические нагрузки из-за давления в системе и требуемых усилий болтов.

Глухие фланцы обеспечивают легкий доступ к трубопроводу, так как их можно легко открутить, чтобы оператор мог выполнять действия внутри конечного конца трубы (это также причина, по которой тип глухого фланца иногда используется в качестве люка для сосудов под давлением). .

Может быть интересно отметить, что, хотя этот тип фланцев проще в производстве, они продаются по более высокой средней цене за килограмм по сравнению с другими типами фланцев.

Обратитесь к этой статье, чтобы узнать о размерах глухих фланцев в соответствии с ANSI/ASME B16.5.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ФЛАНЦЕВ

НИПОФЛАНЕЦ

Нипофланец применяется для отводов трубопроводов под углом 90 градусов и представляет собой изделие, изготовленное путем соединения приварного фланца встык с кованым ниполетом..

Однако Nipoflange представляет собой цельный кусок кованой стали, а не два разных продукта, сваренных вместе.

Чтобы установить нипофланец, специалисты по трубопроводам должны приварить ниполетную часть устройства к отводной трубе и фланцевую часть прикрутить к фланцу отводной трубы.

Нипофланцы доступны из различных материалов, таких как углеродистая сталь ASTM A105 (высокотемпературная работа), ASTM A350 (низкотемпературная углеродистая сталь), ASTM A182 (марки нержавеющей стали, включая дуплексную и супердуплексную) и сплавы никеля (Inconel, Incoloy , Хастеллой и др.).

Нипофланцы также изготавливаются в усиленном варианте, который имеет дополнительную механическую прочность по сравнению со стандартным нипофланцем.

ПРИВАРНОЙ ФЛАНЕЦ

Weldoflange концептуально похож на Nipoflange, так как они представляют собой комбинацию фланца с приварной горловиной и фитингового соединения (в данном случае Weldolet). Приварные фланцы изготавливаются из цельного куска кованой стали, а не путем сварки отдельных частей.

ЭЛЬБОФЛАНЕЦ И ЛАТРФЛАНЕЦ

Другими менее распространенными типами фланцевых Olets являются так называемые Elboflange (комбинация фланца и Elbolet) и «Latroflange» (комбинация фланца с Latrolet). Эльбофланцы используются для разветвления трубопровода под углом 45 градусов.

ПОВОРОТНЫЙ ФЛАНЕЦ

Поворотные кольцевые фланцы облегчают совмещение отверстий под болты между двумя сопрягаемыми фланцами, что полезно во многих случаях, например, при прокладке трубопроводов большого диаметра, подводных и морских трубопроводов, прокладке трубопроводов на мелководье и в подобных условиях. Поворотные фланцы подходят для работы с нефтью, газом, углеводородами, водой, химическими веществами и другими требовательными жидкостями в нефтехимии и управлении водными ресурсами.

Например, в случае трубопровода большого диаметра труба оснащена на одном конце стандартным приварным фланцем, а на другом конце поворотным фланцем: простым вращением поворотного фланца на трубе операторы может добиться идеального выравнивания отверстий под болты более простым и быстрым способом.

Основными стандартами для фланцев с поворотным кольцом являются ASME/ANSI, DIN, BS, EN, ISO и т. д. Наиболее распространенным стандартом для нефтехимического применения является ANSI/ASME B16.5 или ASME B16.47.

Поворотные фланцы доступны во всех стандартных формах обычных фланцев, т. е. с приварной горловиной, вставными, с соединением внахлестку, с соединением внахлест и т. д., из всех сортов материала и в широком диапазоне размеров (размеры могут варьироваться от 3/8” до 60” и номинальное давление от 150 до 2500).

Читайте также:

Калькулятор уклона крыши

Поворотные фланцы могут быть изготовлены из углеродистой стали (ASTM A105), легированной стали (ASTM A182 F1, A182 F5, A182 F9, A182 F91) и нержавеющей стали (ASTM A182 F304, A182 F304L, A182 F316, A182 F316L).

РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ ФЛАНЕЦ («РАСШИРИТЕЛЬ»)

Расширительные фланцы, или «расширительные фланцы», используются для увеличить диаметр трубопровода из одной точки в другую или для соединения труб с другими механическими устройствами, такими как насосы, компрессоры и клапаны, которые имеют входные отверстия разных размеров.

Разжимной фланец, представленный на рисунке, представляет собой фланец с приварной шейкой с большим отверстием на конце без фланца.

Расширяющие фланцы могут использоваться для увеличения проходного сечения трубы. только на один или максимум на два размера и не более (пример: от 2 до 3 или максимум 4 дюйма).

Расширительные фланцы являются более дешевым (и более легким) решением по сравнению с комбинацией переходника для стыковой сварки и стандартного фланца (который является стандартным решением для труб с увеличенным диаметром более 2 размеров).

Наиболее распространенными материалами для расширительных фланцев являются A105 (высокотемпературная углеродистая сталь), A350 (LTCS) и ASTM A182 (нержавеющая сталь и выше).
Номинальные значения давления и размеры расширяющихся фланцев соответствуют спецификации ANSI/ASME B16.5 и доступны с выступающей или плоской поверхностью (RF, FF).

Чертеж расширяющегося фланца ASME.

ПЕРЕХОДНЫЙ ФЛАНЕЦ («РЕДУКТОР»)

Редукционные фланцы, также называемые редукционными фланцами, имеют противоположную функцию, чем расширительные фланцы, показанные выше, т.е. они используются для уменьшения диаметра трубопровода.

Диаметр проходной трубы можно безопасно уменьшить только на 1 или 2 размера (в противном случае необходимо использовать решение, основанное на сочетании переходника для сварки встык и стандартного фланца).

Переходные фланцы доступны в большинстве размеров и материалов и обычно не доступны на складе.

Редукционные фланцы следуют тем же соображениям с точки зрения спецификаций, размеров и классов материалов, что и расширительные фланцы.

Последним типом кованого изделия, напоминающего по форме фланец, является так называемая очковая заглушка: хотя это и не фланец, а заглушка (или кольцевая прокладка или лопатка) используется между трубами для механической изоляции трубопровода и в очень простой способ. Более подробная информация представлена в другом разделе нашей Wiki для трубопроводов.