Фланец – это литой или кованый стальной продукт, используемый для соединения трубы с другим механическим устройством. В нефтяной и газовой промышленности предпочтительны фланцы из кованой стали из-за их внутренней прочности и долговечности.
РАЗМЕРЫ ФЛАНЦЕВ
Основные размеры фланца трубы:
- номинальный размер (т.е. размер отверстия фланца, соответствующий размеру отверстия соединительной трубы)
- номинал фланца (который обозначает производительность фланца по давлению/температуре, т.е. 150#, 300#, 400#, до 2500#)
- график приварки фланцев встык (должен совпадать с графиком труб )
ФЛАНЦЫ В ТРУБОПРОВОДАХ
Фланцы для труб доступны в нескольких типах , стандартными являются приварная горловина, глухая, сварка враструб, соединение внахлестку, резьба и т. д.). Существуют также специальные типы фланцев, такие как поворотные фланцы, расширительные / переходные фланцы, нипофланец / сварной фланец и фланцы с отверстием.
Как правило, приварные фланцы с горловиной, вставные и раструбные фланцы используются для приложений высокого давления, требующих долговечных фланцевых соединений. Резьбовые фланцы можно использовать с трубопроводной системой низкого давления и при отсутствии вибраций.
Фланцы с соединением внахлест используются в соединении с врезными концами либо для облегчения совмещения болтов двух ответных фланцев, либо для снижения стоимости благородных материалов в высококачественных фланцевых соединениях (например, в системе трубопроводов из инконеля врезной конец, соединенный к трубе может быть из инконеля, тогда как фланец внахлестку может быть из более низкого класса, что снижает общий вес дорогого материала из инконеля).
МАРКИ МАТЕРИАЛОВ
Основные марки материалов для фланцев труб, рассмотренные в отдельной статье:
- ASTM A105 (фланцы из углеродистой стали для работы при высоких температурах)
- ASTM A350 (фланец CS для низких температур)
- ASTM A694 (фланец из высокопрочной углеродистой стали для линейных труб)
- ASTM A182 от F1 до F91 (фланец из легированной стали)
- ASTM A182 F304, F316, F321 (фланец из нержавеющей стали)
- ASTM A182 F51, ASTM A182 F53/55 (фланец из дуплекса и супердуплекса) и более высокие марки (фланец из инконеля, хастеллоя, монеля).
Разумеется, материал трубы и фланца должен совпадать (в соответствии с таблицей выбора материалов для трубопроводов ).
Материалы фланцев, общие требования
- Фланцы и фланцевые фитинги должны быть литыми, поковками или пластинами.
- Материалы для болтов должны соответствовать ASME B16.5, таблица 1B.
- Материал фланцев на трубопроводе должен быть пригоден для сварки. Углеродные эквиваленты используемых фланцев должны соответствовать материалу трубы.
Фланцы из чугуна и ковкого чугуна
- Фланцы из серого чугуна не должны использоваться для технологических трубопроводов в пределах границ батареи какой-либо установки. Единственное исключение должно быть для приложений пожарных систем. Материал должен соответствовать ASTM A 126, класс B.
- Фланцы из ковкого чугуна могут использоваться в запатентованных системах, например, в стальных трубах с пластиковой футеровкой, в качестве опоры для фланцев с соединениями внахлестку.
- Чугунные фланцы ASME B16.1 класса 125 и класса 250 могут соединяться со стальными фланцами ASME B 16.5 класса 150 и 300 соответственно. Однако необходимо следить за тем, чтобы чугунный фланец с плоской поверхностью сопрягался только со стальным фланцем с плоской поверхностью, и наоборот.
Фланцы из углеродистой стали
- Фланцы из углеродистой стали не должны использоваться при температуре выше 425 °C.
- Работа при высоких температурах: стандартный материал из углеродистой стали должен соответствовать стандарту ASTM A 105, материал, который можно безопасно использовать при температурах от минус 29 °C до 425 °C.
- Работа при низких температурах: Фланцы из углеродистой стали, используемые для работы при температуре ниже минус 29 °C, должны соответствовать требованиям к ударным испытаниям ASME B 31.3. ASTM A 350-LF2 должен быть стандартным материалом для применения при низких температурах.
- Эксплуатация с высоким пределом текучести: фланцы из высокопрочной углеродистой стали ASTM A694 должны соответствовать стандарту API Std. Труба 5 л марки X42 до X65.
Фланцы из низколегированного сплава
Материал фланцев из низколегированной стали (11/4 Cr – 1/2 Mo) должен соответствовать стандарту ASTM A 182-F11. Материал фланцев из промежуточной легированной стали (11/2 Cr – 5 Mo) должен соответствовать стандарту ASTM A 182-F5.
Фланцы из нержавеющей стали и цветных металлов
- Обычно фланцы с приварной горловиной должны соответствовать металлургии трубы из любого класса материалов. Однако аустенитные нержавеющие стали в некоторых случаях могут быть взаимозаменяемыми. Например, совместимы нержавеющие стали типа 347 и 321. Фланцы с двойной штамповкой или двойной градуировкой и маркировкой. Например, сорта с низким содержанием углерода, такие как 304L и 316L, могут быть заменены на «прямой» сорт при условии, что сорт «L» соответствует физическим требованиям применения.
- Если материал трубы кованый, фланцы с приварной горловиной должны быть коваными. Если материал трубы не кованый, материал для фланцев с приварной горловиной должен быть одобрен заказчиком.
- Фланцы для труб из цветных металлов (медь, мельхиор и алюминий) используются в морской и авиационной технике.
Фланцы для обслуживания трубопроводов
Фланцы для трубопроводов должны соответствовать стандарту SMYS и углеродному эквиваленту, указанному в ASME B31.4 и B31.8.
Сервисные фланцы NACE
Когда внутризаводская служба имеет концентрацию воды и H2S выше пределов, указанных в NACE MR0175, эта служба должна рассматриваться как служба NACE. Фланцы для использования в службе NACE должны соответствовать специальным требованиям NACE MR0175. В описании покупки должно быть указано «услуга NACE».
Фланцы с покрытием, окрашенные и облицованные
Для конкретных применений фланцы могут быть покрыты, окрашены или покрыты изнутри (например, тефлоном) для повышения устойчивости металла к воздействию агрессивных или эрозионных жидкостей.
СТАНДАРТ МАРКИРОВКИ ФЛАНЦЕВ
Фланец прижимной должен быть маркирован в соответствии с МСС СП-25. В маркировку включаются:
- Класс номинального давления
- Обозначение ASME B16
- Номинальный размер трубы
- Буква «R» и соответствующий номер кольцевой канавки для фланцев с кольцевым соединением
- Буквы «PL» должны предшествовать символу марки, за которым следует марка материала трубы.
- Тип облицовки фланца
- Спецификация или толщина стенки фланцев с приварной горловиной
ЧТО ТАКОЕ ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ?
Фланцевое соединение — это соединение между трубой и другим трубопроводным оборудованием (например, другим отрезком трубы, клапаном или сосудом под давлением). Для функционирования трубопроводной системы необходимы сотни и даже тысячи фланцевых соединений.
Три основных компонента фланцевого соединения:
- два ответных фланца («основной» и «сопутствующий»).
- несколько шпилек для фланцев (для фланцев разного диаметра, класса и отделки поверхности требуется разное количество и размеры шпилек и гаек для надлежащего уплотнения);
- две прокладки , которые могут быть как металлическими (спиральная намотка, кольцевое соединение, кожух и профиль Камма), так и неметаллическими (безасбестовые прокладки).
Стальная труба может быть приварена к фланцу (это случай приварной шейки, приварки враструб, накидного и фланцевого соединения) или навинчена на него (резьбовой фланец). Сварные соединения между трубами и фланцами используются при высоких давлениях и температурах, а также при диаметрах более 2 дюймов. Резьбовые соединения применяются для трубопроводных систем малого диаметра, не подверженных механическим воздействиям в виде расширения, вибрации, сжатия, колебаний.
Фланцевые изоляционные комплекты также могут использоваться для фланцевых соединений для защиты фланцев, болтов и прокладок от коррозии, создаваемой статическими токами, протекающими по трубопроводу (это называется «катодной защитой»).
Для предотвращения опасных утечек в трубопроводе фланцевые соединения должны выполняться только обученным персоналом (стандарт TSE – TS EN 1591 Часть 1-4 , «Фланцы и их соединения» является эталонной нормой).