Поширені розміри фланців та сфери їх застосування

Фланець Визначення розмірів допомагає підібрати з’єднання для труб, клапанів, насосів та обладнання, щоб трубопровідну систему можна було безпечно змонтувати та ефективно обслуговувати. Правильний фланець вибирається не лише за зовнішнім діаметром; це залежить від номінального розміру труби, класу тиску, поверхні фланця, схеми розташування болтів, типу прокладки, матеріалу та стандарту, що застосовується для системи. У цьому посібнику пояснюється, як використовуються типові розміри фланців, на що слід звертати увагу в таблиці розмірів фланців та як інформація про болти впливає на вибір.

Типи фланців та сфери їх застосування

Різні типи фланців дозволяють вирішувати різні проблеми, пов’язані з монтажем та експлуатацією. Номінальний розмір може бути однаковим, але спосіб з’єднання та оптимальні умови застосування можуть суттєво відрізнятися.

Фланці зі зварним горлом

Фланці зі зварним горлом мають довгу конічну втулку і приварюються до труби встик. Вони зазвичай застосовуються в умовах підвищеного тиску, підвищеної температури, циклічних навантажень або в критичних умовах експлуатації, оскільки така конструкція забезпечує плавний перехід між трубою та фланцем. Внутрішній діаметр, як правило, відповідає діаметру труби, що сприяє зменшенню турбулентності та концентрації напружень.

Ці фланці широко використовуються в технологічні трубопроводи, нафтопереробні заводи, електростанції, хімічні установки та інші сфери з високими вимогами. Вони вимагають більш ретельного монтажу та зварювання, ніж деякі альтернативні варіанти, але їх часто обирають у тих випадках, коли цілісність з’єднання є пріоритетом.

Таблиця розмірів фланців із зварним горлом

Фланці без затискачів

Фланці без затискачів вони насуваються на трубу і, як правило, приварюються до втулки та внутрішнього краю. Вони користуються популярністю, оскільки їх відносно легко вирівняти та встановити. Їх часто використовують у комунальних та технологічних системах з низьким тиском, де це дозволяють експлуатаційні умови.

Завдяки своїй зручності вони широко застосовуються у трубопроводах для води, повітря, пари низького тиску та в загальних промислових системах. Однак вони не завжди є найкращим вибором для умов інтенсивних циклічних навантажень або експлуатації з високими вимогами до надійності, тому їхнє використання має визначатися технічними умовами проекту.

Таблиця розмірів фланців без кріплення

Фланці для зварювання в паз

Зварне з'єднання Фланці мають поглиблення, в яке перед зварюванням вставляється труба. Вони зазвичай використовуються для трубопроводів високого тиску малого діаметра. Така конструкція може спростити вирівнювання, але внутрішня щілина може становити проблему в умовах корозійного середовища або у санітарних системах.

Ці фланці часто використовуються в технологічних лініях з малим діаметром, гідравлічних системах та з’єднаннях для впорскування хімічних речовин. Їх обирають у тих випадках, коли переваги компактного зварного з’єднання переважають обмеження, пов’язані з конструкцією муфтового з’єднання.

Креслення фланців для зварювання в паз із таблицею розмірів

Фланці з різьбленням

Фланці з різьбленням підключення до труби без зварювання. Це може бути корисно в випадках, коли обмежено виконання гарячих робіт або коли потрібно швидко змонтувати невеликі з’єднання з низьким тиском. Вони зазвичай використовуються в деяких системах комунального постачання, повітряних та водопровідних мережах, а також у некритичних системах.

З'єднання з різьбою, як правило, менш придатні для умов сильної вібрації, циклів високих температур або випадків, коли існує ризик небезпечного витоку, за винятком випадків, коли це спеціально передбачено конструкцією. Перед монтажем необхідно перевірити сумісність різьблення та спосіб ущільнення.

Таблиця розмірів фланців з різьбленням (за кресленням)

Заглушки

Заглушки закривають кінець труби, клапана, патрубка резервуара або з’єднання обладнання. Вони використовуються для забезпечення доступу з метою огляду, можливого розширення в майбутньому, випробувань під тиском, а також для постійної або тимчасової ізоляції. Оскільки глухі фланці витримують тиск без центрального отвору, вони можуть піддаватися значним навантаженням і повинні відповідати номінальним параметрам системи.

Заглушкові фланці широко використовуються практично в усіх галузях трубопровідної промисловості. Розташування отворів для болтів у них має точно відповідати розташуванню отворів у фланці, з яким вони з’єднуються, що робить фланець і болт таблиця розмірів особливо корисно під час проведення технічного обслуговування.

Розміри сліпого фланця

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 1 ANSI 150 RF, мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 2 ANSI 300RF мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 3 ANSI 400RF, мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 4 ANSI 600RF, мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 5 ANSI 900RF, мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 6 ANSI 1500RF, мм

Таблиця розмірів фланців із нержавіючої сталі 7 ANSI 2500RF мм

Що насправді означає «розмір фланця»?

Розмір фланця зазвичай позначає номінальний труба розмір, або NPS, на який розрахований фланець для з’єднання, а не повний зовнішній діаметр фланця. Наприклад, 4-дюймовий фланець призначений для з'єднання з трубою номіналом 4 дюйми, але сам фланець має значно більші розміри, оскільки повинен містити ущільнювальну поверхню, отвори для болтів та достатню кількість металу, щоб витримувати номінальний тиск.

Це розрізнення має важливе значення, оскільки багато помилок при виборі фланців трапляються тоді, коли хтось вимірює зовнішній край існуючого фланця і вважає, що це значення і є розміром фланця. На практиці номінальний розмір підтверджується шляхом порівняння кількох вимірів із відповідним стандарт або надійна таблиця розмірів фланців.

До типових деталей, що стосуються розмірів фланців, належать:

• Номінальний розмір труби: Розмір труби, до якої призначений цей фланець.
• Клас тиску: Такі номінальні значення, як «Клас 150», «300», «600», «900», «1500» або «2500» у системах стандарту ASME.
• Діаметр кола кріплення: Діаметр кола, утвореного центрами отворів для болтів.
• Кількість отворів для болтів: Часто використовується разом із діаметром кола кріплення та діаметром отвору для перевірки відповідності.
• Зовнішній діаметр фланця: Це корисно для ідентифікації, але само по собі цього недостатньо.
• Тип обличчя: З піднятою поверхнею, з плоскою поверхнею, з кільцевим з’єднанням або іншою конфігурацією ущільнення.
• Отвір або внутрішній діаметр: Важливо для зварних, насадочних та фланці для зварювання в паз.

Коли люди шукають таблиця розмірів фланців, вони часто намагаються швидко визначити одне або кілька з цих значень. Найбезпечніший підхід полягає в тому, щоб розглядати діаграму як орієнтир для підтвердження, а не як заміну перевірки фактичних стандартів та умов експлуатації.

Поширені розміри фланців у промислових трубопроводах

Фланці випускаються в широкому діапазоні номінальних розмірів — від невеликих приладових і господарських з’єднань до великих технологічних, водопровідних та інфраструктурних трубопроводів. У багатьох галузях промисловості до поширених розмірів належать 1/2 дюйма, 3/4 дюйма, 1 дюйм, 1 1/2 дюйма, 2 дюйми, 3 дюйми, 4 дюйми, 6 дюймів, 8 дюймів, 10 дюймів, 12 дюймів та більші. Найпоширеніші розміри значною мірою залежать від галузі та рідини, що транспортується.

Невеликі фланці часто використовуються для зливних отворів, вентиляційних отворів, з’єднань для відбору проб, подачі стисненого повітря, гідравлічних магістралей, паливних систем та невеликих технологічних відгалужень. Фланці середнього розміру зазвичай встановлюються на насосах, фільтрах, регулюючих клапанах, теплообмінники, а також комплектне обладнання. Фланці більших розмірів частіше застосовуються у системах водопостачання, очищення стічних вод, хімічної переробки, енергетики, морських трубопроводах та системах транспортування сипучих матеріалів.

Хороший ANSI У таблиці розмірів фланців або довіднику фланців ASME ця інформація зазвичай систематизована за номінальним діаметром труби розмір і клас тиску. Це важливо, оскільки схема розташування болтів і товщина фланця зазвичай змінюються зі збільшенням класу тиску, навіть якщо номінальний розмір труби залишається незмінним.

інженер, який вимірює коло болтів фланця труби

Клас тиску визначає остаточний вибір

Клас тиску є одним із найважливіших параметрів при виборі розміру фланця, оскільки він впливає на товщину фланця, вимоги до болтів, навантаження на прокладку та загальну міцність з’єднання. Фланці класу 150 і класу 300 можуть бути виготовлені для труб одного й того самого номінального розміру, але вони не є автоматично взаємозамінними. Їхні розміри, схеми розташування болтів та номінальні значення тиску й температури можуть відрізнятися.

Клас тиску не означає, що фланець завжди може працювати саме при цьому тиску за будь-яких умов. Фактичний допустимий тиск залежить від температури, матеріалу, стандарту та умов експлуатації. Саме тому в технічних специфікаціях часто вказується стандарт фланця, клас, марку матеріалу, тип прокладки та вимоги до кріплення болтами.

На практиці клас тиску впливає на:

1. Товщина фланця: У класах з підвищеними вимогами, як правило, використовуються корпуси з більш масивними фланцями.
2. Розмір і кількість болтів: Для вищих класів можуть знадобитися більші болти, більша кількість болтів або й те, й інше.
3. Вибір прокладки: Системи, що працюють під підвищеним тиском, часто вимагають більш ретельного підбору матеріалів для прокладок та навантаження на посадкові поверхні.
4. Сумісність обладнання: Клапани, насоси та ємності повинні відповідати класу фланців та їхній поверхні прилягання.
5. Вимоги до моменту затягування: Момент затягування болтів повинен відповідати прокладці, мастилу, матеріалу та умовам експлуатації.

Якщо ви користуєтеся таблицею розмірів фланців і болтів, переконайтеся, що вона відповідає класу тиску, зазначеному у ваших технічних умовах. Таблицю розмірів болтів для фланців класу 150 не слід використовувати для підбору болтів для класу 300, якщо тільки в таблиці чітко не вказано обидва класи та дані для них не розділені належним чином.

Як розміри болтів фланців пов’язані з розміром фланців?

Розміри болтів фланців визначаються стандартом фланців, номінальним розміром труби, класом тиску та схемою прилягання поверхонь. Більші фланці зазвичай потребують більшої кількості болтів або болтів більшого розміру, але ця залежність не є суто лінійною. Розташування болтів розраховане таким чином, щоб забезпечити достатнє стискання прокладки та витримати тиск, навантаження на труби, вібрація та тепловий рух.

У таблиці розмірів болтів для фланців зазвичай вказано номінальний розмір труби, клас тиску, кількість болтів, діаметр болтів, довжину болтів, а іноді й діаметр отворів під болти. Довжина болтів може варіюватися залежно від того, чи використовуються у з’єднанні шпильки, машинні болти, важкі шестигранні гайки, шайби, ізоляційні комплекти або спеціальні прокладки. З цієї причини довжину болтів слід перевіряти на основі фактичної конструкції, а не вибирати виключно на основі загальної таблиці.

Під час перевірки фланця болта таблиця розмірів, зверніть особливу увагу на:

• Діаметр болта: Номінальний діаметр шпильки або болта.
• Кількість болтів: Кількість кріпильних елементів, необхідних по периметру фланця.
• Коло кріплення болтів: Окружність, що проходить через отвори для болтів.
• Діаметр отвору під болт: Розмір отвору у фланці, який перевищує діаметр болта.
• Необхідна довжина: На це впливають товщина фланця, товщина прокладки, висота гайки, шайби та вимоги до виступу.
• Стандарт різьби: Повинно відповідати зазначеній системі кріплення та вимогам проекту.

Кріплення болтами — це не просто деталь монтажу. Болти, що не відповідають розмірам, несумісні, пошкоджені корозією або неправильно затягнуті, можуть погіршити герметичність прокладок та надійність з’єднання. У разі критично важливих систем підбір та затягування болтів повинні здійснюватися відповідно до чинних технічних процедур.

Вимірювання невідомого фланця в польових умовах

Для визначення параметрів існуючого фланця потрібно провести кілька вимірювань. Бруд, корозія, фарба, залишки прокладок та старі модифікації можуть знизити точність вимірювань на місці, тому найкраще зібрати кілька розмірів і порівняти їх із відповідним стандартом.

Скористайтеся цим базовим контрольним списком для роботи на місцях:

1. Виміряйте зовнішній діаметр фланця. Це дає початкову точку відліку.
2. Виміряйте внутрішній діаметр або отвір. Порівняйте його з розміром підключеної труби.
3. Порахуйте отвори для болтів. Кількість болтів — це одна з найшвидших ознак, що допомагають ідентифікувати виріб.
4. Виміряйте діаметр отвору для болта. Використовуйте відповідні інструменти та враховуйте знос або корозію.
5. Виміряйте діаметр кола кріплення. Якщо це можливо, вимірюйте відстань від центру до центру через протилежні отвори.
6. Перевірте товщину фланця. Вкажіть, чи має фланець рельєфну поверхню.
7. Визначте тип обличчя. У з’єднаннях з плоскою поверхнею, опуклою поверхнею та кільцевими ущільненнями застосовуються різні способи ущільнення.
8. Зверніть увагу на позначки. На багатьох фланцях вказано розмір, клас, матеріал та інформацію про стандарт.

Таблиця розмірів фланців може допомогти звузити коло можливих варіантів, особливо у випадках, коли відсутні маркування. Проте для остаточної ідентифікації слід враховувати підключену трубу, документацію на обладнання, умови експлуатації та відповідні проектні специфікації.

Фланці, прокладки та болти, що утворюють єдину систему

Фланцеве з'єднання працює завдяки спільній дії фланцевих поверхонь, прокладки та болтів. Болти створюють навантаження, прокладка стискається, а фланцеві поверхні забезпечують геометрію, необхідну для збереження герметичності. Якщо хоча б одна деталь не відповідає вимогам, у з'єднанні може виникнути витік, навіть якщо номінальний розмір фланця здається правильним.

Практичний процес відбору включає:

• Підтвердьте відповідність стандарту: Можуть застосовуватися стандарти ASME, EN, JIS, API або інші.
• Підтвердьте номінальний розмір та клас тиску: Не робіть висновків, спираючись лише на зовнішній діаметр.
• Підберіть відповідно до типу обличчя: Прокладки з рельєфною поверхнею встановлюються не так, як кільцеві ущільнювальні прокладки.
• Обирайте сумісні матеріали: Враховуйте фактори, пов’язані з рідиною, температурою, корозією та впливом навколишнього середовища.
• Перевірте дані щодо болтів: Скористайтеся таблицею розмірів болтів для фланців, що відповідає стандарту та класу.
• Дотримуйтесь процедур затягування: Правильна послідовність дій та момент затягування сприяють рівномірному розподілу навантаження на прокладку.

Для бригад технічного обслуговування таблиця розмірів фланців і болтів є корисною, оскільки в ній пов’язані між собою розміри зібрані в одному місці. Для інженерних команд ця таблиця є лише однією зі складових пакету проектної документації; остаточний вибір все одно визначається розрахунками, стандартами та технічними умовами.

Яку таблицю фланців слід використовувати?

Скористайтеся таблицею фланців, яка відповідає чинному стандарту, класу тиску, системі номінальних розмірів труб та технічним умовам проекту. Таблиця розмірів фланців ANSI може стати гарною відправною точкою для трубопроводів типу ASME, але її не слід поєднувати з метричними або міжнародними системами фланців, якщо сумісність не була перевірена.

Термін “фланець ANSI” досі широко використовується в промисловості, хоча багато сучасних північноамериканських документів щодо фланців пов’язані зі стандартами ASME. Таке формулювання може спричинити плутанину під час замовлення деталей або вивчення старих креслень. Якщо в документі вказано «ANSI», перед придбанням або монтажем фланця слід уточнити точний стандарт, клас, поверхню та матеріал.

Надійна таблиця розмірів фланців повинна чітко вказувати:

• Стандарт, якого дотримується
• Номінальні розміри труб, що охоплюються
• Включені класи тиску
• Зовнішній діаметр
• Товщина фланця
• Діаметр кола кріплення
• Кількість болтів
• Розмір отвору під болт
• Примітки щодо рельєфної поверхні або облицювання, якщо це доречно
• Одиниці вимірювання

Якщо в таблиці не вказано стандарт або клас тиску, слід розглядати її лише як орієнтовну довідку. Це особливо важливо під час використання результатів пошуку в Інтернеті за такими запитами, як «таблиця розмірів фланців за розміром болтів», «таблиця розмірів болтів за розміром фланців» або «таблиця розмірів фланців і болтів», оскільки таблиці, що зовні схожі, можуть стосуватися різних систем.

Типові сфери застосування за діапазоном розмірів фланців

Невеликі фланці, такі як ті, що використовуються для труб з номінальним діаметром від 1/2 дюйма до 2 дюймів, часто зустрічаються на з’єднаннях контрольно-вимірювальних приладів, зливних трубах, вентиляційних отворах, лініях подачі хімікатів, невеликих насосах та відгалуженнях інженерних мереж. Їх легко не помітити, але вони все одно вимагають правильного підбору прокладок і болтів.

Фланці середнього розміру, номінальні розміри яких зазвичай становлять від 3 до 8 дюймів, широко застосовуються в устаткуванні промислових підприємств. Ці розміри часто використовуються в насасних і нагнітальних трубопроводах насосів, фільтрах, регулюючих клапанах, теплообмінниках та системах на рамах, оскільки вони забезпечують оптимальний баланс між пропускною здатністю та прийнятною вагою конструкції.

Фланці більшого розміру, наприклад 10 дюймів, 12 дюймів і більше, часто використовуються в системах з високою пропускною здатністю. У водопровідних магістралях, трубопроводах для стічних вод, контурах охолоджувальної води, морських системах та великих технологічних колекторах можуть застосовуватися великі фланцеві з'єднання для забезпечення доступу, демонтажу обладнання або ізоляції. Зі збільшенням розміру складність маніпуляцій, вирівнювання, установки прокладок та затягування болтів зростає.

Передові методи уникнення помилок при розрахунку розмірів фланців

Помилки, пов’язані з фланцями, обходяться дорого, оскільки їх часто виявляють занадто пізно — коли монтажні бригади вже готові до з’єднання деталей. Фланець, який відповідає номінальному розміру, але має невідповідний клас тиску, облицювання або схему розташування болтів, може призвести до негайного зупинення робіт.

Перед тим, як замовити або встановити обладнання, скористайтеся цими рекомендаціями:

• Перевірте номінальний розмір труби та клас тиску одночасно.
• Зверніться до відповідного стандарту, а не покладайтеся лише на візуальну схожість.
• Перш ніж вважати, що деталі підходять одна до одної, порівняйте кількість болтів, діаметр кола кріплення та діаметр отворів.
• Переконайтеся у сумісності типу прокладки та поверхні, до якої вона прилягає.
• Перегляньте вимоги до матеріалів щодо корозійної стійкості, температурних характеристик та сумісності з рідинами.
• Перед монтажем перевірте поверхні фланців на наявність пошкоджень.
• Зберігайте результати польових вимірювань, креслення та дані діаграм разом, щоб забезпечити можливість відстеження.
• Для критично важливих болтових з'єднань слід застосовувати відповідні методики.

Головний висновок простий: розмір фланця — це система взаємопов’язаних розмірів, а не окремий вимір. Незалежно від того, чи використовуєте ви таблицю розмірів фланців, таблицю розмірів фланців і болтів чи таблицю вимірювань фланців, таблиця повинна сприяти більш широкому процесу вибору, що включає клас тиску, стандарт, поверхню фланця, матеріал, прокладку та кріплення болтами. Коли ці деталі збігаються, фланцеве з'єднання з набагато більшою ймовірністю буде правильно встановлено, надійно герметизовано та працюватиме так, як передбачено.