Какво представляват фланците?

● Въведение във фланците

Тръбен фланец свързва тръбопроводи и компоненти в тръбопроводна система чрез използване на болтови връзки и уплътнения. Най-често използваните фланци са фланец със заварена шийка, фланец с приплъзване, глух фланец, фланец със заварка с гнездо, фланец с резба и фланец с припокриване (RTJ фланец). Този тип връзка в тръбния фланец позволява лесно разглобяване и отделяне за ремонт и редовна поддръжка. Най-често срещаната спецификация за фланец от въглеродна стомана и неръждаема стомана е ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Металните фланци обикновено се използват за индустриални, търговски и институционални приложения. Фланците от стоманени тръби се предлагат в различни стилове и класове на налягане. Металните фланци се класифицират от 150 до 2500 # рейтинг. В допълнение към определянето на класа на налягане, някои фланци, като фланец със заваръчна шийка и фланец със заваръчна муфа, също изискват уточняване на графика на тръбите. Това гарантира, че отворът на тръбата ще съвпадне с отвора на заваръчната шийка или фланеца за заваряване на муфа.

SSM предлага голямо разнообразие от тръбни фланци от въглеродна стомана, неръждаема стомана и никелова сплав. Можем също така да предоставим специални фланци, като фланец с дълга заварена шийка, специална заявка за материал и фланци за тръби с висока производителност.

Класификацията на фланците се извършва по няколко алтернативни начина, както следва;

● Въз основа на закрепването на тръбата

Фланците могат да бъдат класифицирани въз основа на метода на закрепване към тръбопровода, както е посочено по-долу;

● Фланец за заваряване на врата

Фланецът за заваряване на гърловината (наричан също „фланец за заваряване на гърловината“) е добре познат със своята дълга заострена главина, която осигурява механична якост (полезна за устойчивост на „накланяне“ и „извиване“). Фланците за заваряване на гърлото са фланци с висока цялост и се предлагат във всички размери, всички обичайни типове повърхности (плоски, повдигнати, RTJ) и всички класове. Благодарение на здравината на главината и целостта на заваръчния шев, този тип фланец е много подходящ за приложения с повишена температура и налягане.

● Плъзгащи се фланци

Плъзгащите се фланци, известни също като „фланци с главина“, имат главина с много нисък профил. Този тип фланец обикновено се свързва към тръба чрез една или две ъглови заварки (една извън фланеца и една вътре във фланеца), но е възможно да се използва само една заварка. Плъзгащите се фланци се произвеждат в много размери и са предпочитани за приложения с по-ниско налягане (ASME клас По-малък или равен на 600). Размерът на отвора на плъзгащия се фланец (вътрешен диаметър) е по-голям от този на свързващата тръба, което му позволява да се плъзга/плъзга върху тръбата (приплъзване върху тръбата). Няма заваръчен шев с пълно проникване между тръбата и фланеца, поради което има ограничения за използването му поради по-ниската цялост на заваръчния шев.

● Заварени фланци

Заварените фланци с гнездо имат гнездо, в което е вкарана тръба; тръбата е закрепена чрез една ъглова заварка, разположена от външната страна на главината на фланеца. Съществен недостатък на този тип фланец е, че не се счита за съединение с висока цялост, тъй като заваръчният шев е труден за доказване; по този начин фланците за гнездо за заваряване са подходящи само за ниски до средни класове (По-малко или равно на ASME 600). Поради по-ниската им цялост и непригодност за използване при по-високи налягания, фланците за гнездо за заваряване почти винаги имат плоски или повдигнати повърхности. Фланците за заваряване на муфа са проектирани за малки номинални размери на тръби (По-малки или равни на 4 инча, По-малки или равни на 10 см) и са обичайни за размери на тръби от ½ до 2- инча (размери на тръби от 1,3 до 5 см). Механичната якост на фланеца със заваръчна муфа е подобна на тази на фланеца с плъзгане, но фланецът с плъзгане може да използва две заварки.

● Фланец с резба

Дизайнът на фланеца с резба (наричан още „фланец с винт“) използва резба на винт за свързване на фланеца към тръба. Външна резба се нарязва на края на тръбата, докато вътрешна резба се нарязва на отвора на фланеца; тръбата с външна резба след това се завинтва във фланеца с вътрешна резба.

Въпреки че конструкцията на фланеца с резба се предлага в много размери и стойности на налягането, тя се използва главно за тръбопроводни системи с малък размер, т.е. по-малко или равно на 4 инча. Използването му също обикновено е ограничено до нетоксични системи, системи с ниско налягане и системи с ниска температура. Фланците с резба от ½ инча до 2- инча са много по-разпространени от размерите от 2 инча и повече. Поради техните приложения с по-ниско налягане, фланците с резба използват само плоски и повдигнати повърхности. Те не са подходящи за приложения при високи температури, тъй като геометрията на резбата би се изкривила, което често води до изтичане.

● Сляпа точка

Глух фланец (наричан още „фланец на затваряща плоча“) се монтира в края на тръбопроводната система за завършване на тръба. Той няма централен отвор (отвор), така че няма поток през фланеца. Сляп фланец може да се използва за изолиране на тръба, клапан или съд под налягане. Този тип фланец се предлага във всички размери и класове и може да използва плоска, повдигната или пръстеновидна повърхност на съединението.

Глухият фланец може да замени капачката за челна заварка, в случай че е необходимо удължаване на тръбопровода или в случай, че е необходима проверка на тръбопровода (свалете глухия фланец, за да получите достъп до вътрешността на тръбата). Този тип фланец може да се използва и като точка за достъп на пръта на дренажни системи. В зависимост от приложението глухият фланец може да бъде пробит и използван като плъзгащ се фланец или нарезен и използван като фланец с резба.

● Фланец за препокриване (LJF)

Фланецът за припокриване (LJF) е комплект от два елемента, включващ край на щифта и фланец за пръстеновидно съединение (наричан още „фланец за припокриване“). За да бъдем технически правилни, краят на щифта не е част от фланеца на припокриване. Въпреки това, фланецът за припокриване на съединението винаги се използва във връзка с крайния край, така че и двете части често се наричат ​​заедно „фланец за припокриване на съединението“. Благодарение на своя дизайн, фланците за припокриване винаги имат плоска повърхност с гладка повърхност. Но когато се комбинира с края на щифта, получената уплътняваща повърхност се повдига. Това се случва, защото уплътняващата повърхност на края на щифта е над равнината на болтовете на фланеца. Фланецът на припокриващото съединение няма уплътнителна повърхност, само краят на щифта има уплътнителна повърхност. Уплътнителната повърхност на края на щифта може да бъде обикновена, назъбена или набраздена, за да позволи съединение тип пръстен.

За да се сглоби фланец на фланеца на фланеца и края на щифта, краят на щифта трябва да се плъзне в отвора на фланцовия пръстен и след това да бъде челно заварен към тръбата. Едната страна на края на щифта образува уплътняващата повърхност, докато противоположната/задната страна на края на щифта се притиска към фланцовия пръстен на припокриващото съединение (когато фланецът е сглобен). Фланцевият пръстен на препокриващото съединение може свободно да се върти, след като краят на щифта е заварен към тръбата, това е така, защото той не е физически свързан към края на щифта. След като фланцовото съединение е сглобено, пръстенът на припокриващото съединение вече не може да се върти свободно.

Други типове фланци, с които много инженери ще се сблъскат, са мъжките и женските, както и типовете перо и жлеб. По-рядко срещаните типове включват фланец с отвор, разширител, редуциращ и дълъг заваръчен фланец.

Краищата на фланците могат да бъдат завинтени, заварени или припокрити (контакт метал към метал) към свързаните с тях тръби.

Общ преглед на видовете фланци

Част от важната информация относно типовете фланци е събрана в таблицата по-долу. Въпреки че стандартите на ASME са цитирани в таблицата, налични са алтернативни международни и национални стандарти (DIN, EN и др.). ASME обаче е най-широко приетата организация за стандарти за тръбопроводи и поради тази причина нейните стандарти са цитирани.

В таблицата по-долу колоната „Повърхности“ показва обичайната уплътнителна повърхност, избрана за тип фланец. Възможно е обаче да има изключения от правилото в зависимост от типа на фланеца. Таблицата трябва да се третира като таблица с общ преглед, докато конкретна информация трябва да се търси в съответните стандарти.

● Въз основа на Facing

Има три често срещани вида лицева страна на фланеца, обикновена/плоска, повдигната и пръстеновидна връзка (RTJ). Съществуват и други типове лицева страна на фланеца, предимно конструкции с език и жлеб (T&G), шарнирни съединения и мъжки и женски (M&F), но те са по-малко популярни. Стандартите за тръбопроводи определят точната геометрия, размери, материал и повърхностно покритие на лицето на фланеца.

Фланците също могат да бъдат класифицирани въз основа на облицовките, както е показано по-долу:

● Фланец с повдигната страна (RF)

Фланецът с повдигната повърхност (RF) има уплътняваща повърхност с кръгла форма, която излиза от равнината на кръга на болтовете на фланеца. Фланците с повдигната челна част се предлагат във всички класове на налягане и по този начин за широк диапазон от стойности на налягане и температура. Радиочестотните фланци са най-разпространеният тип фланци, използвани в нефтената и газовата промишленост и химическото инженерство.

RF фланците използват назъбени уплътнителни повърхности с уплътнения от неметален или полуметален тип. Уплътнителната повърхност на RF фланец е от вътрешния диаметър на фланеца до външния диаметър на повдигнатата повърхност. Типично уплътнение за RF фланци би било уплътнение от графитна стомана с температурен рейтинг до 400⁰C (750⁰F) и номинално налягане до 250 бара (3625 psi).

Височината на повдигнатата повърхност над повърхността на болтовата повърхност се определя от класа на фланеца и стандарта, от който е взет. За стандарта ASME B16.5 стоманените фланци от класове 150 и 300 имат повдигната височина от 1/16 инча (1,6 mm); стоманени фланци над клас 300 използвайте 1/4 инча (6,4 мм) повдигната повърхност. В един идеален свят височината на повдигнатото лице би се увеличила с увеличаването на класа, но това не се случва в повечето стандарти; това обаче е логично обобщение.

●Плосък челен фланец (FF)

Фланците с плоска повърхност (FF) използват неметални уплътнения (меки уплътнения) и винаги трябва да имат назъбена уплътнителна повърхност. Този тип фланец е много подходящ за приложения с ниско налягане и се използва за класове на налягане 125 и 250.

Уплътненията се монтират директно върху предната уплътнителна повърхност на лопатката на фланеца, т.е. в същата равнина като повърхността на кръга на болтовете. Уплътнителната зона на уплътнението е от вътрешния диаметър на фланеца до външния диаметър на фланеца. Типичните материали за меки уплътнения обикновено се оценяват на 100⁰C (212⁰F) и не повече от 20 бара (290 psi) налягане. Тъй като плоските фланци използват толкова голяма уплътнителна площ, те са направени да пасват. Уплътненията на фланеца с плоска повърхност не могат да се въртят, след като са монтирани поради проникването на отворите за болтове през уплътнението. Благодарение на големия размер на уплътнителната повърхност фланците с плоска повърхност са устойчиви на механично изкривяване (огъване, извиване и др.).

Плоските фланци никога не трябва да се свързват с фланци с повдигната страна, особено ако фланецът с повдигната страна е произведен от по-твърд материал.

● Съединение тип пръстен (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1382⁰F). Възможно е да се използват RTJ фланци за всички класове на налягане, но те обикновено се използват за клас 900 и по-висок.

Разликата между RTJ фланец и фланец с повдигната страна е начинът, по който се получава уплътнението. Металните уплътнения (твърди) се използват с RTJ фланци, докато уплътненията с повдигната страна използват меки или полуметални уплътнения. Има три основни групи съединения тип пръстен, това са R, RX и BX; ще се съсредоточим върху съединението тип R, защото е най-често срещаното.

R-тип RTJ уплътненията са с кръгла форма с овален или осмоъгълен профил/тяло; осмоъгълният профил осигурява най-ефективно уплътнение и е с по-модерен дизайн. В лицето на RTJ фланец се изработва жлеб и свързаното уплътнение се монтира в този жлеб. Когато фланецът е сглобен, двете свързващи повърхности притискат уплътнението, докато се деформира и се образува уплътнение метал към метал. Ако фланецът е сглобен правилно, двата свързващи се RTJ фланеца не трябва да влизат във физически контакт един с друг.

RTJ уплътненията често се произвеждат от материал, малко по-мек от този на фланеца. Тъй като материалът на уплътнението е по-мек, той се деформира при по-ниско налягане от фланеца, това гарантира, че уплътнението е това, което се деформира, за да направи уплътнението, а не фланецът, който се деформира около уплътнението.

● Език и жлеб (T/G)

Едната страна на фланеца има повдигнат пръстен (език), машинно изработен върху повърхността на фланеца, докато свързващият фланец има съответстваща вдлъбнатина (жлеб), машинно изработена в лицето му. Повърхностите на перото и жлеба на тези фланци трябва да съвпаднат. Облицовките с перо и жлеб са стандартизирани както в големи, така и в малки типове. Те се различават от мъжкия и женския по това, че вътрешните диаметри на перото и жлеба не се простират в основата на фланеца, като по този начин задържат уплътнението върху вътрешния и външния диаметър. Те обикновено се намират на капаците на помпата и капаците на клапаните. Сглобките тип "перо и жлеб" също имат предимство, тъй като са самоподравняващи се и действат като резервоар за лепилото. Шаловото съединение поддържа оста на натоварване в една линия със съединението и не изисква голяма механична обработка.

● Мъжки и женски (м/ж)

При този тип фланците също трябва да бъдат съчетани. Едната повърхност на фланеца има зона, която се простира отвъд нормалната повърхност на фланеца (мъжки). Другият фланец или свързващият фланец има съответстваща вдлъбнатина (женска), машинно изработена в лицето му. Женското лице е дълбоко 3/16-инча, мъжкото лице е високо 1/4-инча и двете са гладко завършени. Външният диаметър на женското лице действа за локализиране и задържане на уплътнението. Персонализирани мъжки и женски облицовки обикновено се намират на корпуса на топлообменника за канализиране и покриване на фланци. Женското и мъжкото лице са гладко обработени. Външният диаметър на женското лице действа за локализиране и задържане на уплътнението.

Резюме на лицето на фланеца

Таблицата по-долу обобщава характеристиките на трите най-често срещани повърхности на фланеца.

● Въз основа на покритието на лицето

Челната повърхност на фланеца е зоната, където е монтиран уплътнителният елемент (уплътнението). Най-често срещаните дизайни на лицевата повърхност на фланеца са гладки и назъбени. Повърхностите на фланеца с плоска повърхност (FF) и повърхностите на фланеца с повдигната страна (RF) изискват назъбвания, ако са изградени по индустриалните стандарти.

● Готово покритие

Най-широко използваното от всяко повърхностно покритие на фланеца, тъй като на практика е подходящо за всички обикновени условия на обслужване. При натиск, меката повърхност от уплътнението ще се вгради в това покритие, което спомага за създаването на уплътнение и се генерира високо ниво на триене между свързващите повърхности. Финишът за тези фланци се генерира от инструмент с кръгъл връх с радиус от 1,6 mm при скорост на подаване 0.8 mm на оборот до 12 инча. За размери 14 инча и по-големи, финалът се прави с 3,2 mm инструмент със закръглен връх при подаване от 1,2 mm на оборот.

● Гладко покритие

Това покритие не показва визуално видими маркировки на инструмента. Тези покрития обикновено се използват за уплътнения с метални облицовки като двойна риза, плоска стомана и гофриран метал. Гладките повърхности се свързват, за да създадат уплътнение и зависят от плоскостта на противоположните повърхности, за да осъществят уплътнение. Това обикновено се постига, като контактната повърхност на уплътнението се формира от непрекъснат (понякога наричан фонографски) спирален жлеб, генериран от {{0}}.8 мм инструмент с кръгъл връх с радиус на подаване от {{5} }.3 mm на оборот с дълбочина 0,05 mm. Това ще доведе до грапавост между Ra 3,2 и 6,3 микрометра (125 – 250 микро инча).

● Назъбено покритие

Това също е непрекъснат или фонографски спирален жлеб, но се различава от основното покритие по това, че жлебът обикновено се генерира с помощта на 90-deg инструмент, който създава "V" геометрия с назъбване под ъгъл от 45 градуса. Назъбванията, осигурени на лицевата страна, могат да бъдат концентрични или спираловидни (фонографски). Концентричните назъбвания се изискват за завършване на лицето, когато течността, която се носи, има много ниска плътност и може да открие път на изтичане през кухината. Назъбването се определя от числото, което е средноаритметичната височина на грапавостта (AARH). Това е средноаритметичната стойност на абсолютните стойности на измерените отклонения във височината на профила, взети в рамките на дължината на вземане на проби и измерени от графичната централна линия.

Фланците с гладко покритие са посочени, когато са посочени метални уплътнения, а назъбеното покритие е осигурено, когато е осигурено неметално уплътнение.

Подходящи стойности на грапавост

Индустриалните стандарти диктуват подходящи стойности на грапавостта, следното е взето от стандарта ASME B16.5:

● Въз основа на материала на конструкцията

Фланците обикновено са ковани, освен в много малко случаи, когато са произведени от плочи. Когато плочите се използват за производство, те трябва да бъдат с качество, което може да се заварява. ASME B16.5 позволява само редуциращи фланци и глухи фланци да бъдат произведени от плоча. Обикновено използваните строителни материали са както следва;

● Въз основа на оценката на налягането и температурата

Фланците също се класифицират според номиналната температура на налягането в ASME B 16.5, както е посочено по-долу;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Диаграмите за номинална температура на налягането в стандарта ASME B 16.5 определят неударното работно манометрично налягане, на което фланецът може да бъде подложен при определена температура. Фланците могат да издържат на различни налягания при различни температури. С повишаване на температурата номиналното налягане на фланеца намалява. Посоченият клас на налягане от 150#, 300# и т.н. са основните рейтинги и фланците могат да издържат на по-високи налягания при по-ниски температури. ASME B 16.5 посочва допустимите налягания за различни материали на конструкцията спрямо температурата. ASME B16.5 не препоръчва използването на фланци 150# над 400 градуса F (200 градуса). Класът на налягане или рейтингът за фланците ще бъде даден в паундове. Използват се различни наименования за обозначаване на клас на налягане. Например: 150 Lb или 150 Lbs или 150# или клас 150, всички са еднакви.

● ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Можете да различите от горните различни типове фланци, производствени и експлоатационни характеристики. Можете да изберете правилния стоманен фланец, произведен от различни материали като неръждаема стомана, нисколегирана стомана, въглеродна стомана, дуплексна стомана или много други.

Изборът на правилния фланец с правилния материал и познаването на елементите, пред които е изправен по време на приложение, което използва тръбопроводния метод, е от решаващо значение. Надяваме се, че този блог ще ви помогне да идентифицирате ключовите неща, преди да закупите фланци.