Резьбовой фланец, также называемый винтовым, имеет внутреннюю трубную резьбу, которая позволяет соединять его с трубой с внешней резьбой без сварки. В промышленных трубопроводах, Резьбовые фланцы обычно выбираются для трубопроводов с малым диаметром, инженерных трубопроводов, трубопроводов низкого давления, систем с интенсивным обслуживанием и мест, где ограничены горячие работы.
По сравнению с приварными или накидными фланцами, резьбовые трубные фланцы упрощают монтаж, поскольку не требуется сварка по окружности. Они широко используются в системах водоподготовки, сжатого воздуха, противопожарной защиты, контрольно-измерительных приборах, нефте- и газопроводах, вспомогательных химических трубопроводах, морских системах и при низких температурах, где сварка может быть нецелесообразной.
Что такое резьбовой фланец?
Резьбовой фланец - это трубный фланец, изготовленный с внутренней резьбой в отверстии. Фланец навинчивается на трубу с подходящей наружной резьбой, а уплотнение между фланцами достигается за счет прокладки, сжатой между двумя поверхностями фланца. Резьбовое соединение обеспечивает механическое сцепление между трубой и фланцем.
Наиболее распространенной формой резьбы для изделий ASME является NPT в соответствии с ASME B1.20.1. Для европейских и международных проектов может быть указана резьба BSPT или BSPP в соответствии с ISO 7-1, ISO 228-1 или стандартами проекта. Точность резьбы очень важна, так как плохой шаг, конусность или качество обработки поверхности могут вызвать трудности при сборке, утечку или преждевременное заклинивание.
| Название продукта | Резьбовой фланец / резьбовой фланец |
|---|---|
| Типичный стандарт | ASME B16.5, ASME B16.47, EN 1092-1, JIS, DIN, проектные чертежи |
| Общий диапазон размеров | NPS от 1/2" до 24" в зависимости от стандарта и класса давления |
| Класс давления | Класс 150, 300, 600, 900, 1500, 2500 |
| Варианты резьбы | NPT, BSPT, BSPP, метрическая резьба, нестандартная резьба по чертежу |
| Варианты облицовки | Соединения с рельефной поверхностью, плоской поверхностью, кольцевого типа, где это применимо |
| Материалы | Carbon steel, stainless steel, alloy steel, duplex stainless steel, nickel alloy |
Основные преимущества резьбовых фланцев
- При базовой сборке не требуется сварка, что сокращает количество разрешений на горячие работы и трудозатраты.
- Подходит для зон технического обслуживания, где может потребоваться замена или регулировка компонентов.
- Применяется для трубопроводов малого диаметра, где доступ к сварке ограничен.
- Совместимы со стандартными фланцевыми прокладками, болтами и гайками в системах ASME или EN.
- Выпускаются из широкого спектра кованых материалов, соответствующих требованиям к коррозии, температуре и давлению.
- Может поставляться с покрытием, гальванизацией, пассивацией, травлением или специальной защитой поверхности.
Для покупателей и инженеров проекта главным коммерческим преимуществом является гибкость монтажа. В одном из проектов по прокладке малодебитных трубопроводов замена приварных малодебитных фланцевых соединений на резьбовые фланцы позволила сократить среднее время монтажа и подготовки к горячим работам с 35-50 минут на одно соединение до 12-18 минут, в зависимости от размера трубы и доступа к площадке. Результатом стало снижение трудозатрат на полевых работах и ускорение подготовки к вводу в эксплуатацию.
Типы резьбовых фланцев
Резьбовые фланцы могут поставляться в нескольких конфигурациях в зависимости от класса давления, типа торца, способа уплотнения и промышленного стандарта. Выбор подходящего типа зависит от типа трубы, спецификации резьбы, конструкции прокладки, среды, температуры и действующего кода трубопровода.
Резьбовой фланец с рельефной поверхностью
Резьбовые фланцы с рельефной поверхностью - наиболее распространенный тип, используемый в трубопроводах ASME. Рельефная поверхность концентрирует нагрузку на прокладку в зоне уплотнения, улучшая ее сжатие в общепромышленных условиях.
Резьбовой фланец с плоской поверхностью
Резьбовые фланцы с плоской поверхностью обычно используются с чугунным оборудованием, водопроводными системами низкого давления или в тех случаях, когда требуется полнопроходная прокладка. Они помогают снизить напряжение изгиба на хрупких сопрягаемых фланцах.
Резьбовой фланец RTJ
Резьбовые фланцы с кольцевым соединением используются там, где требуются металлические кольцевые прокладки. Такая конфигурация встречается реже, чем конструкция с рельефной поверхностью, но может быть указана для применения при высоком давлении, когда правила прокладки трубопроводов и стандарт проекта допускают резьбовые соединения.
Кованый резьбовой фланец
Кованые резьбовые фланцы обладают более высокой зернистостью и прочностью по сравнению с литыми аналогами. Они предпочтительны для использования в напорных трубопроводах, нефтегазовых системах, химических заводах и вспомогательных линиях энергетики.
В каких случаях резьбовой фланец не является первым выбором?
Резьбовые фланцы, как правило, не рекомендуются для эксплуатации в условиях сильной цикличности, высоких изгибающих нагрузок, повышенной вибрации, опасных сред, чувствительных к утечкам, или экстремальных температурных циклов, если это не одобрено ответственным инженером. Для критически важных систем высокого давления или высоких температур часто предпочитают использовать фланцы с приварной шейкой, поскольку они обеспечивают лучшее распределение напряжений и постоянную целостность соединения трубы с фланцем.
Материалы и оценки
Выбор материала должен соответствовать расчетному давлению, температуре, коррозионной стойкости, совместимости с жидкостями и спецификации проекта. Наши резьбовые фланцы могут быть изготовлены из кованого прутка, заготовки или поковки с отслеживаемыми номерами нагрева и сертификатами испытаний.
| Категория материала | Общие оценки | Типовые применения |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | ASTM A105, ASTM A350 LF2 | Водо-, воздухо-, нефте-, газопроводы, низкотемпературные трубопроводы из углеродистой стали |
| Нержавеющая сталь | ASTM A182 F304, F304L, F316, F316L, F321, F347 | Химическая промышленность, пищевая промышленность, морские трубопроводы, коррозионностойкие системы |
| Легированная сталь | ASTM A182 F5, F9, F11, F22, F91 | Высокотемпературное обслуживание, вспомогательные трубопроводы электростанций, системы нефтепереработки |
| Дуплексная нержавеющая сталь | F51, F53, F55 | Хлоридсодержащие среды, морские системы, трубопроводы, связанные с морской водой |
| Никелевый сплав | Сплав 400, Сплав 600, Сплав 625, Сплав 825 | Высокоагрессивные химические вещества, кислый газ и специальные технологические процессы |
Для работы в кислых средах, при низких температурах или в средах, содержащих хлориды, в спецификацию могут быть добавлены такие требования к материалу, как NACE MR0175 / ISO 15156, испытания на удар, контроль ферритов, пределы твердости и положительная идентификация материала.
Стандарты, размеры и спецификации резьбы
Резьбовые фланцы обычно изготавливаются в соответствии с признанными стандартами размеров, поэтому их можно устанавливать со стандартными прокладками, болтами и ответными фланцами. Проверка размеров включает в себя внешний диаметр, диаметр окружности болта, количество и диаметр отверстий под болты, толщину фланца, размеры ступицы, высоту облицовки и геометрию резьбы отверстия.
- ASME B16.5: Трубные фланцы и фланцевые фитинги от NPS 1/2" до NPS 24".
- ASME B16.47: Стальные фланцы большого диаметра, где это возможно.
- ASME B1.20.1: Трубная резьба, общего назначения, дюймовая, включая требования к резьбе NPT.
- EN 1092-1: Европейские круглые стальные фланцы с номиналами PN.
- ISO 7-1: Трубная резьба, на которой выполняются герметичные соединения.
- MSS SP-44: Стальные фланцы для трубопроводов для отдельных областей применения.
Точный тип резьбы должен быть подтвержден перед производством. Фланец с резьбой NPT не взаимозаменяем с трубой с резьбой BSP. Различия в угле, шаге и конусности резьбы могут привести к неполному зацеплению, утечке и повреждению резьбы.
Технические указания по зацеплению резьбы NPT
Резьба NPT уплотняется за счет контролируемого взаимодействия металла с металлом и резьбового герметика. Правильные конусность резьбы, диаметр шага и замеры имеют большое значение. Для напорных трубопроводов монтажный момент, совместимость резьбового герметика и толщина стенки трубы должны быть рассмотрены инженером-трубопроводчиком, особенно для нержавеющей стали, где риск заклинивания выше.
Производство и процесс обработки
Высокое качество резьбового фланца зависит как от качества ковки, так и от точная обработка. Внутренняя резьба - одна из самых важных характеристик, поскольку она влияет на монтаж, герметичность и надежность эксплуатации.
- Контроль сырья: Кованые заготовки или прутки проверяются на соответствие химическому составу, номеру нагрева и марке материала.
- Ковка и термообработка: Кованые заготовки нормализуются, отжигаются, обрабатываются раствором или закаливаются и отпускаются в соответствии с требованиями к материалу.
- Черновая обработка: Наружный диаметр, толщина, профиль ступицы и отверстие обтачиваются с контролируемым припуском.
- Прецизионная обработка с ЧПУ: Лицевая поверхность фланца, отверстия под болты, уплотнительная поверхность и отверстие обрабатываются с соблюдением допусков на размеры.
- Нарезание резьбы: Внутренняя резьба NPT, BSP или нестандартная резьба обрабатывается калиброванными инструментами и проверяется с помощью калибров-пробок.
- Отделка лица: Зазубрины на рельефной поверхности контролируются для удовлетворения требований к уплотнению прокладок, обычно в пределах требований ASME B16.5 к качеству обработки поверхности.
- Проверка и маркировка: Перед упаковкой проверяются размеры, качество резьбы, прослеживаемость материала и состояние поверхности.
Для резьбовых фланцев из нержавеющей стали важны скорость резания, контроль СОЖ и геометрия инструмента, чтобы предотвратить закалку и срыв резьбы. Для дуплексных и никелевых сплавов обработка резьбы требует более жесткого контроля, поскольку эти материалы обладают более высокой прочностью и меньшей обрабатываемостью, чем углеродистая сталь.
Контроль качества и инспекция
Каждый резьбовой фланец может быть проверен в соответствии с требованиями проекта. Стандартный контроль качества обычно включает в себя проверку размеров, измерение резьбы, визуальный осмотр, проверку сертификата на материал и проверку маркировки. Для критически важных услуг может быть организован дополнительный неразрушающий контроль.
| Объект проверки | Назначение | Доступный метод |
|---|---|---|
| Проверка размеров | Подтверждение геометрии фланцев и совместимости болтов | Штангенциркуль, микрометр, измеритель высоты, КИМ, где требуется |
| Проверка резьбы | Подтверждает правильную форму и зацепление резьбы | Манометр для пробок NPT, манометр для пробок BSP, манометр для резьбы на заказ |
| Проверка материалов | Подтверждает сортность и прослеживаемость | Обзор MTC, PMI, отслеживание тепловых номеров |
| Исследование поверхности | Обнаруживает трещины, вмятины, обработка фланцев дефекты и коррозия | Визуальный осмотр, ПТ, МТ |
| Механические испытания | Проверяет требования к прочности, ударопрочности или твердости | Испытание на растяжение, ударное испытание по Шарпи, испытание на твердость |
Документация может включать сертификаты испытаний материалов по стандарту EN 10204 3.1, записи о термообработке, отчеты о размерах, отчеты PMI, отчеты NDT, сертификаты покрытий и упаковочные листы. Для регулируемых проектов в соответствии с планом проверок и испытаний может быть организована инспекция третьей стороной, такими агентствами, как SGS, BV, TUV или ABS.
Распространенная проблема качества: несовпадение резьбы
Одна из наиболее частых проблем при закупках - заказ фланца с правильным классом давления, но неправильным типом резьбы. Например, резьбовой фланец ASME класса 300 с резьбой NPT не может быть безопасно собран с трубой с резьбой BSPT. Чтобы избежать переделок, в заказах на поставку следует указывать стандарт, размер, класс, материал, тип поверхности, тип резьбы, схему труб и требования к покрытию.
Инженерные приложения и рекомендации по обслуживанию
Резьбовые фланцы практичны для многих инженерных и вспомогательных систем, но их следует применять в пределах правил прокладки трубопроводов и проектной инженерной практики. Они обычно используются для трубопроводов сжатого воздуха, охлаждающей воды, мазута, паропроводов, вспомогательных гидравлических линий, воздушных коллекторов приборов, противопожарных водопроводов и временных соединений.
Инженеры должны оценить вибрацию, циклические изменения температуры, коррозию, совместимость резьбовых герметиков и толщину стенки трубы. В некоторых системах для снижения риска утечки после нарезания резьбы может быть предусмотрен герметизирующий сварной шов, однако ответственность за проектирование должна лежать на инженере-трубопроводчике и применимых требованиях кодекса.
- Для вибрации: учитывайте расстояние между опорами, гибкие соединители и альтернативные типы приварных фланцев.
- Для нержавеющей стали: используйте совместимую резьбовую смазку или герметик для уменьшения заедания.
- Для агрессивных сред: Указывайте соответствующую марку сплава и избегайте риска щелевой коррозии на резьбе.
- Для низких температур: при необходимости выбирайте материалы, прошедшие испытания на ударную вязкость, например ASTM A350 LF2.
- Для систем технического обслуживания: убедитесь, что фланец можно разобрать, не повредив трубную резьбу.
Руководство по заказу для покупателей и инженеров
Полный запрос на резьбовые фланцы должен включать технические и коммерческие детали, позволяющие точно выполнить изготовление и контроль. Четкие спецификации сокращают время на уточнение, предотвращают несоответствие резьбы и помогают гарантировать, что поставляемые фланцы подходят к предполагаемой системе трубопроводов.
| Необходимая информация | Пример |
|---|---|
| Стандарт | ASME B16.5 |
| Размер | NPS 2" |
| Класс давления | Класс 300 |
| Класс материала | ASTM A182 F316L |
| Тип лица | Приподнятое лицо |
| Тип резьбы | NPT в соответствии с ASME B1.20.1 |
| График работы труб | SCH 40 или SCH 80 |
| Инспекция | MTC 3.1, PMI, отчет о размерах |
| Защита поверхности | Черная краска, антикоррозийное масло, горячее цинкование или пассивация |
При повторных закупках чертежи или записи о предыдущих партиях пригодятся для подтверждения глубины резьбы, зазора в отверстии, формата маркировки, способа упаковки и допусков, характерных для конкретного проекта. Для закупок EPC и дистрибьюторов можно подготовить сводные списки размеров с возможностью отслеживания тепловых номеров и записей о проверке партии.
Упаковка, маркировка и прослеживаемость
Резьбовые фланцы маркируются в соответствии со стандартом и требованиями проекта. Типичная маркировка включает в себя идентификацию производителя, марку материала, размер, класс давления, термический номер, стандарт и тип торца. При необходимости изделия из нержавеющей стали могут быть промаркированы штамповкой с низким напряжением или лазерной маркировкой.
Способы упаковки включают фанерные ящики, поддоны, пластиковые колпачки для защиты резьбы, водонепроницаемую упаковку и антикоррозийную защиту. При экспортных поставках резьбовые отверстия должны быть защищены от ударов и загрязнений, поскольку повреждение резьбы может помешать сборке на месте.
От закупки материала до конечной отгрузки каждая партия может быть проконтролирована благодаря возможности отслеживания теплового номера. Это особенно важно для оборудования, работающего под давлением, морских проектов, технического обслуживания нефтеперерабатывающих заводов, химических предприятий и объектов общественной инфраструктуры, где документация о соответствии должна соответствовать установленным компонентам.
