Фланцы с нахлестом это трубные фланцы свободного типа, используемые вместе с отводом, также называемым отводом с нахлестом или притертым отводом. В отличие от фланцев с приварной горловиной или накладных фланцев, сам фланец не приваривается непосредственно к трубе и обычно не контактирует с рабочей средой. Конец заглушки приваривается к трубе, а фланец с нахлестом свободно вращается за нахлестом заглушки, что упрощает выравнивание болтов при монтаже.
Эта конструкция фланцев широко применяется для нержавеющей стали, дуплексной нержавеющей стали, никелевых сплавов, титана, труб с футеровкой и других трубопроводных систем, где важен частый демонтаж, защита от коррозии, экономия материала или выравнивание на месте. Она широко используется в химической промышленности, водоподготовке, морских трубопроводах, фармацевтических заводах, на предприятиях пищевой промышленности, в морских модулях и некритичных трубопроводах, требующих многократного осмотра или очистки.
Что такое фланец для нахлесточного соединения?
Фланец с нахлестом - это двухкомпонентное соединение, состоящее из конец стержня и свободный фланец. Заглушка обеспечивает уплотнительную поверхность и приваривается к трубе. Свободный фланец обеспечивает нагрузку на болты и механическое усилие зажима. Поскольку фланец может поворачиваться перед завинчиванием, монтажники могут выровнять отверстия под болты даже при небольшом смещении катушек труб.
В большинстве случаев материал заглушки соответствует требованиям к трубе и жидкости, а опорный фланец может быть изготовлен из углеродистой стали или другого экономичного материала, поскольку он изолирован от рабочей среды. Это делает конструкцию с нахлесточным соединением особенно ценной в трубопроводных системах из дорогих сплавов.
Основные преимущества фланцев с нахлесточным соединением
- Легкое выравнивание отверстий под болты: Фланец свободно вращается, что сокращает время монтажа на сборных катушках и соединениях, устанавливаемых на месте.
- Более низкая стоимость сплава: смачиваемый конец трубки может быть изготовлен из нержавеющей стали, дуплекса или никелевого сплава, в то время как свободный опорный фланец часто может быть углеродистая сталь.
- Многоразовое фланцевое кольцо: при замене наконечника или секции трубы опорный фланец может быть использован повторно, если он остается приемлемым по размерам и механическим свойствам.
- Удобный демонтаж: подходит для систем, требующих периодической очистки, осмотра или демонтажа оборудования.
- Хорошо подходит для трубопроводов большого диаметра: облегчает монтаж на месте, где вращение тяжелой катушки с трубой нецелесообразно.
Распространенные типы и конфигурации
Фланцы с нахлестом ASME
Фланцы с нахлесточным соединением ASME обычно производятся в соответствии с ASME B16.5 для NPS 1/2 - NPS 24 и ASME B16.47 серии A или серии B для больших размеров. Типичные номинальные значения давления включают Класс 150 - Класс 2500, в зависимости от марки материала, температуры и кода конструкции.
Фланцы с нахлестом EN и DIN
Европейские свободные фланцы часто поставляются по стандартам EN 1092-1, DIN 2641, DIN 2642, DIN 2655, DIN 2656 или по чертежам, разработанным специально для конкретного проекта. Стандартные обозначения давления включают EN 1092-1 PN 6 - PN 100, Размеры торца выбираются в соответствии со стандартом прокладки и торца заглушки.
Сборки с короткими и длинными торцевыми головками
Короткие заглушки часто используются в трубопроводах низкого давления или компактных схемах, в то время как длинные заглушки обеспечивают более длинную горловину и обычно выбираются для совместимости с размерами ASME B16.9. Отверстие фланца должно быть совместимо с радиусом заглушки, чтобы предотвратить вмешательство при сборке.
Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, дуплекс и сплавы
Фланцы с нахлесточным соединением могут быть изготовлены из материалов ASTM A105, A350 LF2, A182 F304, F316, F321, F347, F51, F53, F55, легированной стали и никелевых сплавов. При работе с морской водой, хлоридами, кислым газом или кислотными средами инженеры обычно выбирают наконечник с учетом коррозионной стойкости, а опорный фланец - с учетом механической нагрузки и воздействия окружающей среды.
Технические характеристики
| Артикул | Типовые варианты | Инженерные заметки |
|---|---|---|
| Стандарты | ASME B16.5, ASME B16.47, EN 1092-1, DIN, JIS, MSS SP-43 | Совместите стандарты фланцев, заглушек, прокладок и болтов в единую систему. |
| Диапазон размеров | NPS 1/2 - NPS 60, DN15 - DN1500 или по заказу | Для больших диаметров может потребоваться кованое, прокатное или сварное кольцо в зависимости от кода. |
| Номинальное давление | Класс 150, 300, 600, 900, 1500, 2500; PN 6 - PN 100 | Окончательный номинал зависит от материала, температуры, типа прокладки и кода конструкции. |
| Тип лица | Торцевое соединение внахлестку, плоское сопряжение с торцевым нахлестом заглушки | Уплотнительная поверхность прокладки обычно обеспечивается торцом заглушки, а не свободным фланцевым кольцом. |
| Производство | Кованые, обработанные, нормализованные, закаленные и отпущенные, отожженные в растворе | Термообработка соответствует марке материала и требованиям эксплуатации. |
| Инспекция | Контроль размеров, PMI, UT, MT, PT, твердость, MTC EN 10204 3.1 или 3.2 | Критически важные проекты могут потребовать проверки третьей стороной и полного отслеживания тепловых номеров. |
Как фланцы с нахлестом решают реальные инженерные задачи
В сборных трубопроводах несовпадение отверстий под болты - частая проблема в полевых условиях. При использовании приварных или накладных фланцев для исправления несоосности может потребоваться резка, поворот и повторная сварка золотника. Соединение внахлестку позволяет кольцу фланца вращаться независимо, что сокращает объем работ при монтаже.
В одном из проектов по производству нержавеющей технологической воды подрядчик по строительству трубопроводов заменил фиксированные фланцы из нержавеющей стали на заглушки из 316L и ответные фланцы с нахлесточным соединением из углеродистой стали на трубопроводах DN200. В результате стоимость материалов, связанных с фланцами, сократилась примерно на 28%, а количество часов, затраченных на доработку фланцев при сборке модулей, уменьшилось примерно на 35%. Фактическая экономия зависит от марки сплава, размера трубы, трудозатрат и объема проверки.
Для систем из коррозионно-стойких сплавов разница в стоимости становится более существенной. В трубопроводах из высоконикелевых сплавов использование заглушек из сплавов с опорными фланцами из углеродистой стали с покрытием позволяет снизить стоимость сборки фланцев на 20% - 45% по сравнению с цельносплавными приварными фланцами, при этом смачиваемая поверхность остается совместимой с рабочей жидкостью.
Качество изготовления и обработки
Надежность фланцев с нахлесточным соединением зависит от точности обработки, контролируемых размеров отверстия, правильной геометрии окружности болта и гладкости контактных поверхностей. В процессе производства кованые заготовки подвергаются резке, термообработке при необходимости, черновой и чистовой механической обработке, сверлению, снятию заусенцев, маркировке и контролю перед упаковкой.
Критический производственный контроль включает обработка поверхности и выравнивание отверстий под болты, наружный диаметр фланца, диаметр окружности болта, толщина, размеры ступицы, зазор в отверстии и плоскостность задней поверхности. Если отверстие фланца слишком маленькое или радиус несовместим с торцом заглушки, фланец может не сесть правильно за круг, что приведет к неравномерной нагрузке и риску утечки.
Для нержавеющей стали и дуплексных материалов важны контроль охлаждающей жидкости при обработке, травление, пассивация и предотвращение загрязнения. Опорные фланцы из углеродистой стали могут поставляться с черной краской, антикоррозийным маслом, горячим цинкованием, грунтовкой с высоким содержанием цинка, эпоксидным покрытием или системами покрытий по проекту для морской или наружной эксплуатации.
Выбор материала для покупателей и инженеров
Оптимальная спецификация фланцев для нахлесточных соединений сочетает в себе коррозионную стойкость, механическую прочность, рабочую температуру, уровень контроля и общую стоимость установки. Команды, занимающиеся закупками, должны избегать выбора только фланцевого кольца без подтверждения стандарта заглушки, типа прокладки, материала болтов и графика труб.
- Для нержавеющих технологических трубопроводов: Обычно используются наконечники из 304/304L или 316/316L с ответными фланцами из углеродистой или нержавеющей стали.
- Для хлоридных сред: Дуплекс F51, супердуплекс F53/F55 или подходящие никелевые сплавы могут потребоваться для смачиваемого конца трубки.
- Для работы при низких температурах: A350 LF2 или нержавеющие марки, прошедшие ударные испытания, могут быть указаны в соответствии с кодом конструкции.
- Для облицованных труб: подтвердите размеры нахлеста, толщину вкладыша, сжатие прокладки и зазор в отверстии фланца.
- Для морского использования: Выбор покрытия для опорных фланцев зачастую не менее важен, чем выбор основного материала.
Стандарты и соответствие
Фланцы для нахлесточных соединений обычно поставляются в соответствии с признанными стандартами на фланцы для трубопроводов и спецификациями проекта. Для систем ASME требования к размерам обычно основываются на ASME B16.5 или ASME B16.47. Заглушки часто изготавливаются в соответствии с ASME B16.9 или MSS SP-43, в зависимости от толщины стенки, рисунка и условий эксплуатации.
Документация может включать сертификаты испытаний материалов, записи о термообработке, отчеты о размерах, положительную идентификацию материалов, отчеты о неразрушающем контроле, отчеты о нанесении покрытий и упаковочные листы. Для регулируемых проектов, прослеживаемость материалов от сырья до готового фланца должна поддерживаться с помощью маркировки тепловых номеров и контроля сертификатов.
Рекомендуемая информация для заказа
- Стандарты: ASME B16.5, ASME B16.47, EN 1092-1, DIN, JIS или чертеж
- Размер: NPS/DN и график трубы или толщина стенки
- Класс давления: Класс, PN или проектный номинал
- Марка материала: материал фланцевого кольца и заглушки, если поставляется в сборе
- Тип заглушки: короткая, длинная, тип A, тип B или тип C, если применимо
- Покрытие или обработка поверхности: масло, краска, гальванизация, эпоксидная смола, травление, пассивация
- Уровень контроля: MTC 3.1, 3.2, PMI, NDE, испытание на удар, испытание на твердость
- Количество, условия поставки и способ упаковки
Соображения по установке
Правильный монтаж является залогом надежности уплотнения. Перед сборкой монтажники должны убедиться, что поверхность нахлеста заглушки чистая, прокладка совместима с жидкостью и температурой, фланцевое кольцо свободно вращается, а отверстия под болты выровнены без принудительной фиксации трубы в нужном положении.
Болты следует затягивать, используя перекрестную последовательность и контролируемый момент затяжки или метод натяжения, если он указан. Неравномерная затяжка может деформировать нахлест заглушки или перегрузить часть прокладки. Для трубопроводов большого диаметра или тонкостенных трубопроводов необходимо проверить параллельность фланцев и опору трубы, чтобы избежать изгибающих нагрузок на соединение.
Общие проблемы при установке, которые необходимо проверить
- Неправильный радиус торца заглушки, вызывающий зазор с отверстием фланца
- Материал опорного фланца не подходит для воздействия внешней коррозии
- Прокладка выбрана для фланца с рельефной поверхностью вместо фактической геометрии уплотнения торца заглушки
- Вес трубной катушки не поддерживается, что приводит к вращению или изгибу в месте соединения
- Неправильная длина болта из-за комбинированной толщины нахлеста и фланца
Фланец с нахлестом по сравнению с фланцем с приварной горловиной и фланцем со скользящим соединением
| Характеристика | Фланец с нахлестом | Фланец со сварной горловиной | Накладной фланец |
|---|---|---|---|
| Соединение труб | Используется с приварным наконечником; фланец остается свободным | Приварка встык непосредственно к трубе | Филейная сварка к трубе |
| Выравнивание болтов | Превосходно благодаря вращающемуся фланцу | Исправлено после сварки | Исправлено после сварки |
| Контакт с жидкостью | Втулочный конец контактирует с жидкостью; фланцевое кольцо обычно не контактирует | Отверстие фланца контактирует с жидкостью | Отверстие фланца может соприкасаться с жидкостью |
| Материальная экономика | Высокая для систем из дорогих сплавов | Ниже, если требуется фланец из цельного сплава | Умеренный |
| Механическая жесткость | Ниже сварной шейки при сильном изгибе или усталости | Превосходно | Умеренный |
| Лучшее применение | Работа с коррозией, демонтаж, трубопроводы, чувствительные к выравниванию | Высокое давление, высокая температура, критическая циклическая эксплуатация | Общие коммунальные услуги низкого и среднего давления |
Когда не следует использовать фланцы с нахлестом
Фланцы с нахлесточным соединением - не лучший выбор для всех видов работ. Они, как правило, менее жесткие, чем фланцы с приварной горловиной, и не могут быть предпочтительными для тяжелых циклических нагрузок, высоких внешних изгибающих моментов, экстремальных вибраций или высококритичных систем высокого давления, если только проект не был проверен ответственным инженером.
При эксплуатации в условиях высоких температур следует учитывать разницу в тепловом расширении между наконечником и опорным фланцем. При эксплуатации на открытом воздухе или в морской среде опорные фланцы из углеродистой стали требуют соответствующего покрытия или защиты от коррозии, даже если они не находятся в контакте с рабочей средой.
Инженерные точки обзора перед утверждением
- Расчетное давление и температурный режим всего фланцевого узла
- Совместимость между стандартом фланца и стандартом заглушки
- Ширина посадки прокладки и требуемая нагрузка на болт
- Внешние нагрузки от опор труб, теплового расширения, вибрации или сопел оборудования
- Риск коррозии на несмачиваемом опорном фланце
- Требования проектной документации, такие как ASME B31.3, ASME B31.1, EN 13480, или спецификации заказчика
Краткое описание продукта
Фланцы с нахлесточным соединением обеспечивают практичное и экономически эффективное соединение для трубопроводных систем, требующих легкого выравнивания, частого демонтажа или коррозионностойких смачиваемых компонентов. При правильном подборе заглушки, прокладки, болтов, марки материала и требований к проверке они позволяют сократить количество повторных монтажных работ и снизить общую стоимость сплава, сохраняя при этом надежные характеристики фланцевого соединения.
Для точной закупки укажите стандарт фланца, размер, класс давления, материал, тип заглушки, схему труб, покрытие, уровень контроля и требования к документации. Это гарантирует, что поставляемый фланец с нахлесточным соединением соответствует конструкции трубопровода и будет работать в соответствии с требованиями эксплуатации.
