Широкий ассортимент подшипников ведущих мировых производителей. SKF, FAG, INA, NSK, TIMKEN
Направляющие, каретки, шарико-винтовые передачи для станков и автоматизации
Изготовление нестандартных деталей и узлов по чертежам заказчика
Консультации инженеров, помощь в подборе аналогов, расчёт ресурса
На подшипники NSK
Уже доступен
Технический обзор фланцевых соединений трубопроводов химического производства
Значения приведены для смазанных болтов (коэффициент трения k = 0,12–0,15). Для сухих неоцинкованных болтов значения следует увеличить на 40–50%. При использовании динамометрического ключа необходимо учитывать тип смазки и состояние резьбы.
Затяжка выполняется в несколько проходов: 1-й проход — 30% от конечного момента, 2-й проход — 60%, 3-й проход — 100%. После достижения рабочей температуры рекомендуется контрольная подтяжка. Нумерация болтов выполняется по часовой стрелке, начиная с верхнего положения.
Фланцевые соединения представляют собой разъемные соединения трубопроводов, сосудов и аппаратов, широко применяемые в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Правильный выбор типа фланцев, прокладочного материала и обеспечение корректной затяжки являются критическими факторами для обеспечения герметичности соединения и безопасности эксплуатации технологического оборудования.
Конструкция фланцевого соединения включает два фланца, прокладку между ними и крепежные элементы (болты или шпильки с гайками). Герметичность обеспечивается за счет сжатия прокладки между уплотнительными поверхностями фланцев при затяжке крепежных элементов с определенным усилием.
Стандарт распространяется на присоединительные фланцы трубопроводной арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до 250 МПа. Введен в действие с 1 апреля 2016 года, объединив ранее действовавшие ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80 и ГОСТ 12822-80.
Наиболее распространенный тип фланца для трубопроводов низкого и среднего давления. Изготавливается методами горячей штамповки, газовой резки или гибки из стального листа. Применяется в диапазоне условных проходов от DN 10 до DN 2400 и номинального давления от PN 1 до PN 25 МПа.
Конструктивная особенность: фланец приваривается к трубе угловым швом по наружному диаметру. Не рекомендуется для применения при температуре ниже −40°C из-за ограничений по хладостойкости сварного соединения.
Предназначен для ответственных соединений и трубопроводов высокого давления. Конструкция включает воротник (втулку), который приваривается к трубе стыковым швом. Это обеспечивает более равномерное распределение напряжений и повышенную прочность соединения.
Применяется в диапазоне DN 10–2000 мм и PN 1–250 МПа. Обеспечивает работоспособность в условиях циклических нагрузок, высоких температур и агрессивных сред. Допускается применение при температурах от −196°C до +600°C в зависимости от материала.
Конструкция свободного фланца позволяет его поворот относительно трубы, что упрощает центровку отверстий при монтаже. Тип 02 устанавливается на приварное кольцо, тип 03 фиксируется отбортовкой трубы. Используются преимущественно в диапазоне DN 10–600 мм при давлении до PN 25 МПа.
Серия стандартов ГОСТ 28759 обновлена в 2022 году и охватывает фланцы большого диаметра для емкостного оборудования. Применяются для монтажа крышек, люков, штуцеров резервуаров, колонн, реакторов и теплообменных аппаратов.
Охватывают диапазон внутренних диаметров от 400 до 4000 мм при номинальных давлениях 0,3; 0,6; 1,0; 1,6 МПа. Рабочая температура от −40°C до +300°C. Имеют 15 исполнений уплотнительной поверхности: гладкая, с пазом, шипом, впадиной, выступом, а также варианты с облицовкой коррозионностойкой сталью.
Важное ограничение: не допускается применение при циклических нагрузках с числом циклов свыше 2000, а также в средах, вызывающих коррозионное растрескивание.
Применяются для сосудов среднего давления (1,0–6,3 МПа) в диапазоне диаметров 400–3400 мм. Конструкция обеспечивает более высокую прочность по сравнению с плоскими фланцами. Имеют 8 исполнений уплотнительной поверхности.
Специализированные фланцы для высокого давления (6,3–16,0 МПа) с диаметрами 400–1600 мм. Уплотнительная поверхность выполнена в виде канавки под металлическую прокладку восьмиугольного профиля. Рабочая температура от −70°C до +540°C.
Выбор типа фланца также зависит от доступности монтажа, возможности центровки, наличия внешних нагрузок (изгибающий момент, осевая сила), требований к разборке соединения и периодичности обслуживания.
Композиционный материал на основе хризотилового асбеста (или безасбестовых волокон) с синтетическим каучуком. Изготавливается по ГОСТ 481-80. Основные марки: ПОН (общего назначения), ПМБ (маслобензостойкий), ПА (армированный металлической сеткой).
Температурный диапазон от −40 до +450°C, давление до 6,4 МПа. Применяется для воды, пара, нефтепродуктов, слабых растворов кислот и щелочей. Не рекомендуется для концентрированных кислот, органических растворителей, кислорода под давлением.
Политетрафторэтилен обладает исключительной химической стойкостью к большинству агрессивных сред. По ГОСТ 10007-80 выпускается в виде листов, пленок, стержней. Температурный диапазон от −200 до +260°C, давление до 2,5 МПа.
Недостаток: ползучесть под нагрузкой, требующая периодической подтяжки соединения. Для компенсации применяются модифицированные фторопласты с наполнителями (стекловолокно, графит, бронза) или фторопласт в металлической оболочке.
Графитовая фольга, полученная термохимической обработкой природного графита. Выдающиеся характеристики: температура от −240 до +650°C (кратковременно до +800°C), давление до 25 МПа, химическая инертность к большинству сред.
Применяется в виде листов различной плотности (0,8–1,8 г/см³), армированных металлической фольгой или сеткой. Основное применение — высокотемпературные трубопроводы пара, термомасла, продуктов нефтепереработки. Выпускается по ГОСТ 28759.10-2022.
Композитная конструкция из чередующихся V-образных витков металлической ленты (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т толщиной 0,2–0,25 мм) и мягкого наполнителя (ТРГ, ПТФЭ, слюда). Изготавливаются по ГОСТ 28759.9-2022 и ГОСТ Р 52376-2005.
Типы СНП:
Преимущества СНП: высокая упругость, устойчивость к циклическим нагрузкам, минимальная релаксация, возможность многократной разборки-сборки соединения без замены прокладки. Применяются при температуре от −80 до +600°C и давлении до 25 МПа.
Мягкий наполнитель (ТРГ, асбест, минеральное волокно) заключен в металлическую оболочку, которая защищает от выдавливания и воздействия агрессивной среды. Оболочка изготавливается из углеродистой, нержавеющей стали, меди, алюминия в зависимости от условий эксплуатации.
Применяются по ГОСТ 28759.7-2022 при температурах от −200 до +550°C и давлении до 16 МПа. Особенно эффективны для фланцевых соединений с неровными или поврежденными уплотнительными поверхностями.
Применяются исключительно для фланцев по ГОСТ 28759.4 с соответствующей канавкой. Изготавливаются из углеродистых, легированных или коррозионностойких сталей. Обеспечивают герметичность при давлении 6,3–16,0 МПа и температуре от −70 до +540°C.
Принцип действия: при затяжке фланца происходит деформация прокладки с заполнением канавки и созданием контактного давления на боковых гранях. Требуют высокой точности изготовления уплотнительных поверхностей фланцев.
Прокладочный материал должен быть химически инертен к транспортируемой среде. Для агрессивных кислот и щелочей применяется фторопласт или ТРГ. Для нефтепродуктов — паронит маслобензостойкий или СНП с наполнителем из ТРГ. Для кислорода категорически запрещено применение материалов, содержащих органические компоненты.
При давлении до 2,5 МПа и стабильных условиях достаточно неметаллических прокладок. При давлении 2,5–10,0 МПа рекомендуются армированные прокладки или СНП. Выше 10 МПа — металлические или комбинированные прокладки повышенной жесткости.
Для соединений с частыми термоциклами (более 1000 циклов в год) применяются СНП, обладающие минимальной релаксацией и высокой восстанавливаемостью после разгрузки.
Для фланцевых соединений применяются болты по ГОСТ 7798 и шпильки по ГОСТ 22032, ГОСТ 22034. При температуре применения ниже −40°C допускается использование только шпилек, так как болты в этих условиях имеют повышенный риск хрупкого разрушения в зоне перехода головки к стержню.
Класс прочности обозначается двумя цифрами через точку (например, 8.8). Первая цифра, умноженная на 100, дает временное сопротивление в МПа. Вторая цифра, умноженная на 10, показывает отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах.
Для коррозионно-активных сред применяются болты из нержавеющих сталей A2 (аналог 12Х18Н10Т) и A4 (аналог 10Х17Н13М2Т) по ГОСТ ISO 3506.
Гайки применяются шестигранные по ГОСТ 5915, ГОСТ 15521. Класс прочности гайки должен соответствовать классу прочности болта или шпильки. Под каждой гайкой обязательно устанавливается плоская шайба по ГОСТ 11371.
Для предотвращения самоотвинчивания при вибрации применяются:
Перед затяжкой на резьбовую часть болтов и гаек обязательно наносится смазка. Состав смазки по ГОСТ 28759.5: графит ГС-4 (ГОСТ 8295) с глицерином (ГОСТ 6259) в соотношении 25–33% графита и 75–67% глицерина.
Смазка снижает коэффициент трения резьбы с 0,20–0,25 (сухая резьба) до 0,12–0,15 (смазанная), что обеспечивает более точный контроль предварительного натяжения болта при заданном крутящем моменте и предотвращает задиры резьбы.
Момент затяжки М определяется по формуле: М = k × F × d, где k — коэффициент трения (для смазанных болтов 0,12–0,15), F — требуемое усилие затяжки в Н, d — номинальный диаметр резьбы в метрах.
Усилие затяжки должно обеспечить герметичность соединения согласно расчету по ГОСТ 34233.4-2017. Обычно для обеспечения герметичности требуется создать предварительное натяжение болта на уровне 50–70% от предела текучести материала болта.
Состояние поверхности резьбы существенно влияет на требуемый момент затяжки при одинаковом усилии предварительного натяжения:
Для контролируемой затяжки фланцевых соединений применяются:
После достижения рабочей температуры трубопровода (при температуре среды выше 100°C) необходима контрольная подтяжка соединения. Это связано с релаксацией прокладки и температурными деформациями элементов соединения.
Для ответственных соединений высокого давления применяется контроль удлинения шпилек с помощью контрольных шпилек увеличенной длины и индикаторов часового типа. Допустимое удлинение составляет 0,03–0,15 мм на каждые 100 мм длины шпильки.
Правильная последовательность затяжки болтов фланцевого соединения критически важна для обеспечения равномерного прижатия прокладки и предотвращения перекоса фланцев. Основной принцип — затяжка осуществляется крест-накрест или по звездообразной схеме, переходя к диаметрально противоположному болту.
Нумерация по часовой стрелке, начиная с верхнего положения (12 часов). Последовательность: 1 → 3 → 2 → 4. Затяжка производится строго крест-накрест.
Последовательность: 1 → 5 → 3 → 7 → 2 → 6 → 4 → 8. Переход осуществляется на диаметрально противоположный болт, затем со смещением на 90°.
Применяется звездообразная схема с переходом через 5–7 позиций для 12 болтов, через 7–9 позиций для 16 болтов. Принцип: затягивается диаметрально противоположный болт или болт со смещением, обеспечивающим максимально равномерное распределение нагрузки.
Затяжка фланцевого соединения осуществляется в 3–4 прохода с постепенным увеличением момента:
Между проходами необходимо контролировать параллельность фланцев. Зазор между фланцами после затяжки не должен превышать 1/4 толщины прокладки, но не более 0,4 мм для фланцев диаметром до 1000 мм.
Для фланцевых соединений сосудов высокого давления (ГОСТ 28759.4, PN > 10 МПа) применяется групповая затяжка с использованием гидравлических домкратов. Шпильки разбиваются на группы по 2–4 штуки, которые затягиваются одновременно. Это обеспечивает максимально равномерное обжатие прокладки.
При работе с неметаллическими прокладками запрещается дополнительная подтяжка после воздействия высоких температур в процессе эксплуатации, так как это может привести к разрушению прокладки.
Перед сборкой необходимо выполнить следующие проверки:
Прокладка устанавливается на нижний фланец с центровкой по внутреннему диаметру. Для фланцев с соединительным выступом или шипом прокладка центрируется автоматически. При использовании гладких фланцев центровка осуществляется по центрирующим болтам или специальным приспособлениям.
Для фланцевых соединений типа «выступ-впадина» или «шип-паз» необходимо измерить высоту выступа/шипа и глубину впадины/паза, убедившись, что выступ/шип по высоте больше впадины/паза на величину толщины прокладки.
Перед установкой спирально-навитых прокладок уплотнительные поверхности фланцев смазываются графитом ГС-4. Это предотвращает прилипание прокладки к фланцу и облегчает последующую разборку соединения.
На резьбовую часть болтов (шпилек) и торцевые поверхности гаек наносится смазка согласно п. 3.3. Смазка наносится равномерно по всей длине резьбы.
Болты или шпильки устанавливаются во все отверстия. Гайки наживляются вручную до контакта с поверхностью фланца. Под каждую гайку устанавливается плоская шайба. При необходимости применения стопорных элементов их установка производится на этом этапе.
Перед началом затяжки гайки предварительно довинчиваются вручную или ключом до момента, когда фланцы войдут в контакт с прокладкой по всему периметру.
После завершения затяжки проводится контроль:
Расчет фланцевых соединений на прочность и герметичность выполняется согласно ГОСТ 34233.4-2017. Стандарт распространяется на фланцевые соединения сосудов и аппаратов из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов, работающих под внутренним избыточным давлением или вакуумом.
Расчет включает следующие основные этапы:
На фланцевое соединение действуют следующие нагрузки:
При расчете учитываются:
Расчетные напряжения в болтах, фланцах и удельное давление на прокладке не должны превышать допускаемых значений как при затяжке, так и в рабочих условиях. Для соединений, работающих в условиях циклических нагрузок, дополнительно выполняется расчет на малоцикловую усталость по ГОСТ 34233.6.
Причины:
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.