Фланцевое соединение арматуры: особенности и применение

Фланцевое соединение арматуры — это метод стыковки элементов трубопроводов, при котором фланец корпуса арматуры и ответный фланец трубопровода стягиваются болтами или шпильками через прокладку. Такой тип соединения обеспечивает герметичность и прочность, что делает его незаменимым в промышленности. В статье подробно рассмотрены конструктивные особенности, стандарты, виды прокладок и правила комплектации.

Конструкция фланцевого соединения

• Фланец представляет собой круглую или квадратную пластину с центральным отверстием (близким к DN — номинальному диаметру) и периферийными отверстиями для крепежа. Уплотнительная поверхность между отверстиями зависит от типа прокладки, давления (PN) и диаметра (DN).

Ключевые элементы:

• Фланцы арматуры и трубопровода — стягиваются крепежом.
• Прокладка — обеспечивает герметичность (материалы: паронит, фторопласт, металл и др.).
• Крепеж — болты (до 2,5 МПа) или шпильки с гайками (от 4 МПа).

Типы фланцев и их исполнения

• Фланцы классифицируются по конструкции и уплотнительным поверхностям.

Конструктивные типы:

• Круглые — стандартный вариант для большинства применений.
• Квадратные — используются при давлениях до 4 МПа.
• Резьбовые — для стальной арматуры высокого давления.
• Съемные с проволочным кольцом — для низких давлений.

Исполнения уплотнительных поверхностей (ГОСТ 12815-80):

В таблице 1 приведены 9 типов исполнений, включая:

• Соединение «выступ-впадина» («папа-мама»).
• «Шип-паз» для повышенной герметичности.
• Конструкции под линзовые и овальные прокладки.

Таблица 1. Исполнения уплотнительных поверхностей фланцев

Исполнение 1 — наиболее распространено. Уплотнительная поверхность («зеркало») выступает над плоскостью фланца.

Прокладки для фланцевых соединений

Прокладки делятся на два типа:

• Плоские — из паронита, резины, картона. Используются при давлениях до 2,5 МПа.
• Фасонные — металлические (линзовые, овальные). Контактируют с фланцами по узкому кольцу, создавая высокое удельное давление.

Особые случаи:

• В арматуре с футеровкой (резина, фторопласт) уплотнительные поверхности покрываются защитным слоем, заменяющим прокладку.
• Для давлений от 6,3 МПа применяют линзовые прокладки с конусной выточкой на фланце.

Стандарты и ГОСТы

Фланцевые соединения регулируются ГОСТ 12815-80, который устанавливает:

• Присоединительные размеры (наружный диаметр фланца, количество отверстий под крепеж).
• Исполнения уплотнительных поверхностей.

Таблица 2. Соответствие ГОСТов

Другие ключевые стандарты:

• ГОСТ 12817-80 — литые фланцы из серого чугуна.
• ГОСТ 12819-80 — литые стальные фланцы.
• ГОСТ 1536-76 — судовая арматура (дополнительные канавки для герметичности).

Комплектация ответными фланцами. Ответные фланцы должны соответствовать арматуре по PN, DN и исполнению.

Важные правила:

• Фланец на большее давление можно использовать вместо меньшего (Таблица 3).
• Замена фланца на меньшее давление недопустима.

Таблица 3. Совпадение присоединительных размеров (ГОСТ 12815-80)

Таблица 4. Соответствие исполнений

• Пример: Предохранительный клапан Благовещенского завода (DN 80, PN 40) имеет входной фланец DN 80, PN 40 (исп. 4), а выходной — PN 100, PN 16 (исп. 1).

Особенности монтажа и комплектации

• Для трехходовой арматуры требуется три ответных фланца.
• В комплект могут входить прокладки и крепеж, но это нужно уточнять с поставщиком.

Исполнение 1: Соединительный выступ

• Исполнение 1 — наиболее часто встречаемое у фланцевой арматуры. Его наименование — с соединительным выступом — отражает, что плоская поверхность («зеркало»), на которую кладётся прокладка, несколько выступает над поверхностью, где расположены отверстия под крепеж. Такая конструкция технологически обеспечивает четкое оформление в заданных размерах уплотнительной поверхности фланца.
• Стандартом допускается изготавливать фланцы с уплотнительными канавками на соединительном выступе. Поэтому такие фланцы не являются дефектными, как это иногда понимается при комплектовании арматуры ответными фланцами.

Судовая арматура

• Для арматуры, которая устанавливается в системах на кораблях, судах и других плавсредствах (её называют судовой арматурой), фланцы выполняются по ГОСТ 1536-76. Этот стандарт устанавливает присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей фланцев судовой арматуры на давления от 0,25 до 6,3 МПа для диаметров до 500 мм.
• Принципиальное конструктивное отличие от фланцев по ГОСТ 12815-80 состоит в том, что на плоских уплотнительных поверхностях фланцев на давление до 2,5 МПа обязательно выполняются две или три концентрические угловые канавки для более надежной герметизации соединения. На давления 4,0 и 6,3 МПа предусмотрено только исполнение типа шип-паз.

Фланцы трубопроводов изготавливаются двух видов:

Плоские приварные (ГОСТ 12820-80):

• Применяются на давления от 0,1 до 2,5 МПа.
• Температура рабочей среды: от -70 до +450 °С.
• Фланец одевается на конец трубы и приваривается двумя угловыми швами.

Воротниковые (ГОСТ 12821-80):

• Применяются на давления от 0,1 до 20 МПа.
• На давления 4 МПа и выше используются только воротниковые фланцы.
• Имеют вытянутый переход («воротник») для сварки встык с трубопроводом.

Заключение

• Фланцевое соединение арматуры — это универсальное решение для промышленных трубопроводов. Правильный выбор фланцев, прокладок и крепежа, а также соблюдение ГОСТов гарантируют надежность и долговечность системы. При комплектации важно учитывать соответствие размеров, давлений и исполнений уплотнительных поверхностей.