Фланцевый крепеж. Шпильки резьбовые от производителя
Фланец (от нем. Flansch) – это деталь круглой или квадратной формы со специальными отверстиями для болтов и шпилек, которая используется для герметичного соединения труб, каких-либо элементов трубопровода между собой или к необходимому оборудованию.
Фланцевые соединения представляют собой совокупность из трех основных элементов:
- самого фланца (как правило, фланцы используют парами);
- крепежного комплекта, куда входят болты, шпильки, гайки и т.д.;
- прокладки, служащие уплотнителем-изолятором (резиновые, картонные, паронитовые, фторопластовые, графитовые, а также существуют полуметаллические и металлические прокладки).
Фланцевое соединение надежно, и его довольно просто устанавливать. На сегодняшний день фланец получил широкое распространение. Однако чтобы выбрать подходящее фланцевое соединение, необходимы некоторые профессиональные знания.
Фланец, благодаря своим уникальным способностям, нашел свое применение во многих отраслях промышленности. Производство фланца зашло далеко вперед. Сегодняшние технологии позволяют использовать различные материалы для их изготовления, что в свою очередь расширяет возможности использования самого фланца. На современный фланцевый крепеж не влияют ни климатические условия, ни транспортируемая среда. Поэтому очень важно правильно подобрать фланцевое соединение.
Фланцы можно различить по определенным признакам. Рассмотрим основные виды и стандарты фланцев.
Одним из признаков являются особенности строения самого фланца или так называемая конструкция. В России и странах СНГ самыми востребованными стандартами стали следующие:
1. Фланец стальной приварной плоский – ГОСТ 12820-80;
2. Фланец стальной приварной встык – ГОСТ 12821-80;
3. Фланец стальной свободный на приварном кольце – ГОСТ 12822-80.
Фланцы, соответствующие этим трем государственным стандартам, имеют различия в конструкции, и поэтому методы их установки немного отличаются. Несмотря на такую разницу, все эти фланцы используются в присоединении к трубам различного оборудования или специальной арматуры для трубопроводов.
Практически все фланцы устанавливаются методом насаживания на трубу или прочий элемент трубопровода. Фланец стальной приварной плоский после такой процедуры соединяется при помощи сварки. При этом производятся два сварных шва по окружности трубопроводного элемента.
Фланец стальной приварной встык отличается от предыдущего фланца тем, что при его монтаже производится всего один соединяющий сварной шов. Но, как видно из названия, такое фланцевое соединение подразумевает еще и скрепление фланца и поперечного среза трубы встык. Благодаря этому произвести монтаж гораздо легче и быстрее.
Фланец стальной свободный на приварном кольце, еще один из самых распространенных, имеет в своей конструкции два элемента, к которым относятся фланец и кольцо. В таком случае кольцо, будучи одинаковым по диаметру и давлению с фланцем, является своего рода связующим элементом между фланцем и трубой. Кольцо посредством сварки присоединяется к трубопроводу, и только после него устанавливается фланец. Но поскольку сам фланец не приваривается в таком соединении, его намного проще соединить со вторым фланцем таким образом, чтобы отверстия для болтов совпали. Именно поэтому такому фланцу присвоили название «свободный». Стальной свободный фланец на приварном кольце за счет его конструктивных особенностей можно применять в случае, когда необходим постоянный демонтаж фланцевых соединений или, например, когда монтаж производится в условиях трудной доступности.
Стоит отметить, что свободные фланцы, используемые для труб из нержавеющей стали, должны иметь кольцо из такой же стали, но при этом фланец вполне может быть изготовленным из углеродистой стали. Такое допущение является большим плюсом для тех, кто стремится сократить расходы.
Кроме всего прочего, стоит отдельно подчеркнуть еще одну категорию фланцев. Эти фланцы принято называть нестандартными, т.к. они изготавливаются по индивидуальному заказу и обладают уникальными характеристиками. Для таких фланцев не существует стандарта, и все параметры, а в первую очередь конструкция, напрямую зависят от потребностей и желания заказчика. Такие фланцы предназначены для частных случаев.
В России также используются фланцы, которые соответствуют иностранным стандартам. Наиболее популярными являются фланцы, изготовленные по стандартам американского происхождения ANSI/ASME, а также стандартам DIN от немецкого производителя, который, кстати, широко применяется не только в Германии, но и в других странах Европы. Фланцы зарубежных стандартов имеют свои особенности конструкции, отличные от отечественных.
Кроме вышеперечисленных российских стандартов фланцев существуют еще и другие. Эти фланцы тоже имеют конструктивные особенности, и соответственно предназначены они для других целей. Среди них можно выделить фланцы для сосудов и аппаратов, фланцы стальные резьбовые, фланцы изолирующие для подводных трубопроводов.
Параметрами, которыми отличаются конструкции различных фланцев, являются следующие:
- Диаметр условного прохода (номинальный диаметр). Имеет буквенное обозначение DN (Ду), при обозначении единица измерения (мм) не указывается;
- Условное давление (номинальное давление). Имеет буквенное обозначение PN (Ру), при обозначении единица измерения (МПа, кгс/см²) не указывается;
- Материал (легированные, углеродистые, нержавеющие стали и т.д.). Для обозначения используется марка стали;
- Исполнение фланца. Указывает на форму соединительной поверхности. Каждое из 9 исполнений числится под своим номером:
1 – с соединительным выступом;
2 – с выступом;
3 – с впадиной;
4 – с шипом;
5 – с пазом;
6 – под линзовую прокладку;
7 – под прокладку овального сечения;
8 – с шипом под фторопластовую прокладку;
9 – с пазом под фторопластовую прокладку.
Еще одним признаком, отличающим различные фланцы, является технология их изготовления. Кроме технологии учитывается специфика исходных фланцевых заготовок.
Согласно ГОСТ 12815-80, если условное давление не превышает 40 кгс/см², значит можно применять фланцы, как круглой формы, так и квадратной. Квадратные фланцы на данный момент не пользуются большим спросом. Обычно они используются при установке задвижек, клапанов, кранов и других видов арматуры для трубопроводов. Подбор параметров для изготовления фланцев квадратной формы имеет свои особенности. Существуют некоторые ограничения, связанные с тем, что диаметр квадратного фланца определяется номинальным давлением, т.е. давление больше – диаметр меньше.
Фланцевый крепеж подбирается с учетом таких характеристик:
1. Рабочее давление.
Давление необходимо для передвижения содержимого по трубопроводной системе. От рабочего давления зависит требуемая прочность крепежа. Прочность крепежа во многом определяется параметрами материала, а также технологией, в соответствии с которой он изготавливается. Например, марка стали 35 подойдет для крепежа, который будет рассчитан на рабочее давление до 100 кгс/см², при давлении, не превышающем 160 кгс/см², необходимо использовать фланцевый крепеж из стали 35Х, а чтобы крепеж выдерживал значения давления до 200 кгс/см², его нужно изготавливать из стали 35Х13.
2. Рабочая температура.
Рабочая температура указывает на температуру транспортируемой среды. Крепеж для фланцевых соединений должен изготавливаться с расчетом не только на параметры внутренней среды, но и на внешние условия. Температурные условия определяют материал для крепежных изделий. Фланцевый крепеж обычно изготавливается из стали. Каждая сталь имеет свою маркировку, с помощью которой можно быстро определить параметры стали, в том числе связанные с температурными режимами, на которые она рассчитана. От правильного подбора марки стали зависит долговременность службы и безопасность фланцевых соединений.
Если температура достигает значения -30°С, то для изготовления крепежа подойдет марка стали 35. при таких же параметрах давления, но с расчетом на более низкую температуру, например, -70°С, фланцевый крепеж необходимо изготавливать из таких марок стали, как 10Г2 или 09Г2С, которые более устойчивы к низким показателям температуры.
3. Рабочая среда.
Кроме температуры транспортируемую среду определяет и ее химический состав, в зависимости от которого рабочая среда называется агрессивной или неагрессивной. Фланцевый крепеж, изготавливаемый из таких марок стали, как 20X13,14X17Н2, 12Х18Н9Т, наиболее стойкий перед химически агрессивной средой. Этот фактор еще раз напоминает, как важно не ошибиться, выбирая крепеж для фланцевых соединений.
4. Исполнение.
В некоторых случаях для этого параметра используется слово «тип». Практически во всех документированных государственных стандартах можно найти указания по изготовлению крепежных изделий, которые имеют сходства по области применения и внешним признакам, но при этом обладают рядом отличительных параметров.
В качестве примера можно привести шпильку, гладкая часть которой, согласно стандартам, может иметь различный диаметр. Это означает, что диаметр гладкой части шпильки зависит от ее исполнения.
5. Диаметр резьбы.
Крепежные изделия с резьбой характеризуются диаметром этой резьбы, который может быть наружным и внутренним. Резьба подразделяется на два типа – метрическую и дюймовую. Названия указывают на единицу измерения. Как правило, ими являются миллиметры и дюймы. Например, обозначение М12 означает, что изделие имеет метрическую резьбу, условный диаметр которой равен 12 мм. Дюймовая резьба обозначается как 3/4". В этом случае ее условный диаметр равен 3/4 дюйма.
Кроме этого, важным параметром резьбовых изделий является шаг резьбы. Шагом резьбы называется отрезок от одной вершины резьбы до другой.
Условия, при которых используется фланцевый крепеж, могут сильно отличаться. В связи с этим шаг резьбы крепежных изделий может быть крупным и мелким. Крупный шаг резьбы считается базовым. Возможно также изготовление нестандартного шага резьбы, но только в некоторых ситуациях и при индивидуальном заказе. Шаг резьбы измеряется в миллиметрах и при обозначении он следует сразу после диаметра, но при этом единица измерения не указывается. Например, болт М12х1,25, где «1,25» означает, что шаг резьбы мелкий и равен 1,25 мм.
Существует условный диаметр размерностью «под ключ». При этом его значение соответствует диаметру вписанной окружности. Условный диаметр может иметь только одно значение «под ключ».
Фланцевый крепеж необходимо выбирать, основываясь на утвержденных стандартах. Также этот выбор зависит от частного случая. Ниже представлен краткий перечень основных стандартов и нормативных документов:
Государственные стандарты:
ГОСТ 20700-75; ГОСТ 12816-80; ГОСТ 9064-70; ГОСТ 9066-75;
Отраслевые стандарты:
ОСТ 26-2043-91; ОСТ 26-2037-96; ОСТ 26-2038-96; ОСТ 26-2039-96; ОСТ 26-2040-96; ОСТ 26-2041-96;
Правила безопасности:
ПБ 10-115-96; ПБ-03-75-94.
Поскольку фланцевый крепеж является дополняющим элементом для фланцевых соединений, предназначенных для определенных целей, перед его выбором важно предусмотреть такие характеристики, как рабочее давление, рабочая температура, рабочая среда, внешние условия. К рабочим характеристикам относятся условия, которые должна выдерживать трубопроводная система во время эксплуатации.
Существует еще множество нюансов, которые необходимо учитывать, выбирая крепеж для фланцевых соединений. Фланцевый крепеж определяется и маркой стали, которая использовалась при производстве самого фланца. Обычно выбираются самые популярные марки стали для фланцев, после чего подбираются наиболее подходящие крепежные изделия.
Важно знать, что крепеж для фланцевых соединений подбирается в зависимости от давления. Например, если значение давления превышает 25 кгс/см², то использовать болты запрещается, а в случае если давление ниже этого значения, то разрешается применять и шпильки, и болты. Не стоит пренебрегать такими замечаниями, т.к. они соответствуют государственным стандартам.
Фланцевые соединения состоят из фланцев и крепежа. Так же как и фланцы, крепежные изделия изготавливают из разных материалов и их марок. Кроме этого разрешается использовать в одном комплекте крепежные изделия, изготовленные из одинаковых и разных марок стали. Однако при выборе материала для крепежного комплекта стоит обратить внимание на его твердость. Например, при совпадении марок стали у шпильки и гайки очень важно, чтобы разница между твердостью материалов этих деталей составляла 20 единиц в пользу шпильки. Такая необходимость заключается в том, что непредусмотренное высокое давление в трубопроводе может повредить шпильку, но на менее твердую гайку это никак не повлияет. Конечно при этом появляются трудности в определении неисправности. Гайка и шпилька из одной марки стали и с равно твердостью материала могут использоваться в паре только тогда, когда при изготовлении шпильки был применен способ накатки резьбы.
Фланцевый крепеж заказывают комплектом. При подборе комплекта большое значение имеют марки стали, которые определяют ее параметры.
При рабочем давлении до 100 кгс/см² крепеж для фланцевых соединений должен состоять из шпилек и гаек, изготовленных из марок стали 35 и 20 соответственно. Конечно есть трубопроводные системы, которые рассчитаны на более высокое давление. В соответствии с указаниями ГОСТ 20700-75, когда давление не превышает значение 160 кгс/см², следует воспользоваться маркой стали 35Х. Однако среди этих указаний можно найти одно допущение. Оно связано с тем, что при таких значениях давления вполне можно применить фланцевый крепеж, выполненный из других марок стали, но при условии, что крепеж по всем параметрам будет соответствовать данному стандарту. Из этого следует, что сталь 35Х может быть заменена маркой стали 10Г2, которая практически не отличается по свойствам. Благодаря этому можно существенно сэкономить, т.к. стали 10Г2 является более дешевой маркой. Крепеж для фланцевых соединений из другой марки стали может изготавливаться только по согласию между заказчиком и исполнителем.
Среди самых известных и востребованных марок стали стоит выделить сталь 20Х13. Сталь этой марки практически идеальна для ее использования в производстве фланцевого крепежа. Крепежные изделия, изготовленные из стали 20Х13, способны выдерживать большие температурные нагрузки, а также они подходят в случаях, когда рабочее давление достигает 200 кгс/см². за счет таких свойств эта марка стали получила широкое распространение, и на рынке она не является редкостью.
