„Фланецът“ на тръбата е метален пръстен, обикновено заварен към края на тръба, с отвори, пробити успоредно на централната линия на тръбата, за да се поберат много болтове:
Преди затягане на болтовете се създават херметични фланцови съединения чрез поставяне на уплътнение с форма на поничка между двойките фланци. Уплътненията са направени от по-меки материали от фланцовите материали. Уплътнението ще бъде "смачкано" между два фланеца, за да се запечатат всички потенциални пътища за течове.
Ето снимка на магнитен разходомер Rosemount, монтиран с 4-болтови фланцови фитинги:
Внимателната проверка на фланцовите връзки разкрива пространството между повърхностите на фланците, причинено от уплътнителния материал, "сложен" между двойките фланци.
На следващото изображение се виждат два огромни фланцови съединителя на тръбата от двата края на доста къса тръбна част с макара. Огромният брой шпилки, държащи всеки фланец заедно, осигурява индикатор за налягането на течността вътре, което в този случай надвишава 1,000 PSI!
Подобно на фланците на разходомера, показани по-горе, пролуките между повърхностите на пръстена на фланеца показват пространството, заето от уплътнението, което образува херметично уплътнение между повърхностите на фланеца.
Популярен метод за инсталиране на такова фланцово уплътнение е да се монтират само половината от болтовете (в отворите под централната линия на тръбата), да се пусне уплътнението между фланците, да се вкарат останалите болтове и след това да се затегнат всички болтове до подходящите въртящи моменти:
Фланците се различават по своя дизайн на уплътнение и необходимия материал за уплътнение. Един от най-разпространените дизайни на "лицето" на фланеца в Съединените щати е фланецът с повдигната повърхност (RF), който е предназначен да уплътни срещу уплътнение чрез серия от концентрични жлебове, изрязани върху лицето на фланеца. Тези жлебове създават уплътняваща повърхност със значително по-дълъг път на изтичане, отколкото ако повърхностите бяха гладки, като по този начин обезсърчават изтичането на технологична течност под налягане.
Друг вид повърхност на фланеца е известен като пръстеновидно съединение (RTJ). В този дизайн уникален метален пръстен се вписва в жлеб, издълбан в повърхностите на двата свързващи фланеца, като компресира и запълва жлеба, когато фланците са правилно затегнати. RTJ фланците често се използват в ситуации с високо налягане, където контролирането на изтичането е по-трудно. За да се постигне адекватно уплътнение, каналите на фланеца на RTJ трябва да бъдат напълно свободни от чужд материал и добре оформени (недеформирани).
Стандарт 16.5 на ANSI (Американски национален институт по стандартизация) дефинира система от "класове на налягане" за рейтингови фланци в Съединените щати. Тези класове на налягане се идентифицират с числа, последвани от "паунд", "lb" или "#". Обичайните класове на налягане по ANSI включват 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# и 2500#. Трябва да се отбележи, че тези номера на класа не съответстват непосредствено на рейтингите на налягането в PSI, но те се мащабират с налягането (напр. фланец 600# ще има по-висок рейтинг на налягане от фланец 300#, при равни други фактори). Номиналните стойности на налягането зависят не само от "класа" на фланеца, но и от работната температура, тъй като металите са склонни да стават по-крехки при по-високи температури. Първоначално обозначенията за клас ANSI се основаваха на работните характеристики на паропровода на тези фланци. Фланец 250#, например, беше оценен като такъв, защото беше предназначен за използване в тръбопроводи с наситена пара при 250 PSI (и 400 градуса по Фаренхайт).
С напредъка на металургията тези фланци станаха способни да издържат на по-големи налягания при по-високи температури, но първоначалният рейтинг "паунд" остана непроменен. Тази ситуация е сравнима с "тонажния" рейтинг на американските леки камиони: камион "един тон" може да тегли значително повече от 2,000 паунда товар. Обозначението „един тон“ се отнася до конкретен дизайн, който някога е бил сертифициран за около 2000 паунда, но поради напредъка в металургията и производството сега може да носи значително повече от този капацитет.
За да работят правилно, фланците и компонентите на тръбопроводите трябва да имат съответстващи номинални стойности и диаметри на фланците. Например, управляващ вентил с фланцово тяло, оценено като 4-инчов тръбен фланец ANSI клас 300#, може да бъде свързан само към друг 4-инчов тръбен фланец ANSI клас 300#. Ако фланци с несъответстващ клас на налягане са свързани заедно, физическата цялост на тръбната система ще бъде компрометирана. Освен това трябва да се изберат подходящи типове уплътнения, които да съответстват на класа на налягане на свързващите фланци. По този начин всяко фланцово съединение трябва да се разглежда като цялостна система, като нейната цялост е гарантирана само ако всички нейни компоненти са проектирани да работят заедно.
Когато затягате болтовете, които свързват два фланеца заедно, е от решаващо значение да разпределите равномерно натиска на болта, така че никоя секция на фланеца да не получава значително по-голям натиск от всяко друго място. В един перфектен свят бихте затегнали едновременно всички болтове до една и съща граница на въртящия момент. Поради невъзможността да се постигне това с един гаечен ключ, най-добрият избор е гайките да се затягат последователно на етапи на увеличаване на въртящия момент. Следващата диаграма илюстрира последователност от въртящи моменти (цифрите показват реда, в който болтовете трябва да бъдат затегнати):
С помощта на един гаечен ключ бихте приложили предварителен въртящ момент към всеки болт в изобразения ред. След това операцията по затягане ще се повтори с увеличен въртящ момент за допълнителни цикли, докато всички болтове бъдат затегнати до определената стойност на въртящия момент. Наблюдавайте как последователността на въртящия момент се редува в четирите квадранта на фланеца, като гарантирате, че фланците са смачкани еднакво, докато всеки болт се затяга постепенно. Кръстосано завъртане е общият термин за тази техника на редуване на квадранти около кръга.
Има специализирани гаечни ключове, наречени динамометрични ключове за измерване на въртящия момент, приложен по време на операцията на затягане
Когато работите с фланцови тръбни връзки, важно е да премахнете болтовете на далечната страна. При съществени приложения с високо налягане действителното разтягане на всеки болт на фланеца се наблюдава като директен индикатор за силата на болта. Конкретен болт, продаван под търговската марка Rotabolt, включва свой собствен индикатор за напрежение, позволяващ на механика да определи дали болтът е бил затегнат адекватно, независимо от използвания инструмент. на фланеца, преди да разхлабите болтовете на тръбата, за да разхлабите първо болтовете на фланеца от противоположната страна, ако има някакво налягане вътре в тръбата, то трябва първо да изтече там, като се вентилира далеч от вас. от страната на фланеца, която е най-близо до вас. Това е просто предпазна мярка срещу разпръскване на технологична течност по лицето или тялото ви в случай на повишаване на налягането в тръба с фланец. С достигане на ове
Уникална характеристика на фланцовите тръбни връзки е възможността за вмъкване на празна метална плоча, известна като щора над или между повърхностите на фланеца, като по този начин блокира потока. Това е от полза, когато тръба трябва да бъде блокирана полупостоянно, като например когато част от тръбата е изведена от експлоатация или когато част от тръба трябва да бъде затворена от съображения за безопасност по време на операции по поддръжка.
За да монтирате щора, фланцовото съединение трябва да бъде повредено, след което фланците трябва да бъдат разглобени, за да се създаде подходящо пространство. След като са поставени резервните уплътнения и щората, болтовете с фланци могат да бъдат монтирани отново и затегнати до определената стойност. Ето снимка на щора от неръждаема стомана (немонтирана на тръба), с две заварени повдигащи езичета, ясно видими, за да подпомогнат работата с този тежък хардуер:
В приложения, където "заслепяването" се случва често, може да се инсталира постоянен тип щора, известна като щора за очила, за да се улесни задачата. Щората за очила се състои от стандартна щора, свързана с късо езиче към пръстен с еднакъв диаметър, чийто контур наподобява чифт очила:
Тръбопроводната система може да бъде проектирана и конструирана с оглед на дебелината на щората, като междината между фланците остава постоянна както в „отворено“, така и в „сляпо“ състояние. Това е особено полезно при изключително големи тръбопроводни системи, тъй като силата, необходима за разделяне на предварително съединени повърхности на фланеца, може да бъде доста голяма.
Следното изображение изобразява щора за очила, поставена така, че боядисаната в жълто „сляпа“ половина да е открита, а „отворената“ половина да е притисната между фланците на тръбата, за да позволи поток през тази тръба:
Това следващо изображение изобразява щора за очила, поставена в обратната посока, като "отворената" половина е открита, а "сляпата" половина ограничава потока на течността през тръбата:
