Использование нержавеющих фланцев в агрессивной среде

Фланцевые соединения являются широко распространенными способами соединения труб в промышленности и в жилищном строительстве. Наличие разборного соединения в виде фланцев позволяет разбирать трубопровод, что особенно важно при его ремонте. Используя рекомендации сотрудников компании SmartInox давайте разберемся какие существуют виды фланцев, их способы соединения и из чего их изготавливают.

Где применяются фланцы?

Трубопроводы используются во многих отраслях хозяйства. Они применяются в энергетике, нефтехимии, фармацевтике, металлургии и химической промышленности.

Современный трубопровод представляет собой сложную систему, которая должна отвечать определенным требованиям и состоит из ряда отдельных элементов. Важными компонентами трубопровода являются фланцы, которые предназначены для герметичного соединения отдельных труб, арматуры и технологических устройств. Например, с помощью фланцев устанавливаются фильтры и краны.

Технические характеристики фланцев, как и всего трубопровода, зависят от назначения системы и транспортируемой по трубопроводу рабочей среды. По этим параметрам выбирается материал фланца и требования по давлению и температуре, которые он должен выдерживать при работе.

Фланцевые крепления фиксируются с помощью болтов или шпилек с гайками. Такое крепление позволяет выдерживать соединению высокое давление. Однако монтаж и демонтаж такого крепления занимает много времени. Поэтому чаще такое крепление используется на трубопроводах, которые не подлежат разборке для чистки. В частности, фланцевые соединения часто используются на заводах, производящих спирт и вино, но почти не используются на молочных заводах, где регулярно промывают систему.

Основные характеристики фланцев приведены в стандартах ГОСТ 12820-80, 12821-80, 12822-80.

Виды фланцев по способу соединения

По этому критерию фланцы из нержавейки делятся на следующие группы:

• приварные плоские;
• воротниковые;
• свободные на приварном кольце;
• с внутренней резьбой;
• с резьбовым хвостовиком.

Приварные плоские

Приварной плоский фланец имеет внутренний диаметр больше, чем внешний диаметр трубы. Он надевается на трубу и приваривается . Такой вид фланца не требует особой устойчивости к коррозии. Его применения становится оправданным, если агрессивной является внешняя среда.

Изделия этого типа могут выдерживать температуру от -70 до + 450 ºС и давление от 0,1 до 2,5 МПа.

Воротниковые

Фланец воротникового типа приваривается к трубе встык. Этот тип фланца имеет выступ («воротник)» в виде усеченного конуса, что уменьшает площадь сварных швов. В этом случае происходит контакт поверхности фланца из нержавейки с протекающей по трубе коррозийной жидкостью.

Такой фланец может выдерживать температурные скачки от -70 до +600 градусов и давление до 20 МПа. Фланец такого типа обеспечивает высокую надежность и герметичность стыка труб.

Свободные на приварном кольце

Свободный фланец на приварном кольце состоит из кольца, которое приваривается к трубе и фланца. При этом фланец может свободно двигаться и вращаться. Благодаря этому для соединения двух труб нет необходимости в их повороте. Такие соединения используются при монтаже труб в труднодоступных местах или при необходимости частого ремонта данного участка трубопровода.

Фланец такого типа рассчитан на использование при давлении до 2,5 МПа и температуре от -30 до +300 ºС.

С внутренней резьбой

Фланец с внутренней резьбой – это кольцо, в котором по внешнему краю располагаются отверстия для болтов крепления, а по внутреннему диаметру нарезана резьба. Такой фланец предназначен для обеспечения соединений труб небольшого сечения (6-200 мм), работающих при малом давлении.

Допустимая температура для такого фланца от -50 до +510 ºС.

С резьбовым хвостовиком

В водопроводах и системах теплоснабжения иногда используются фланцы с резьбовым хвостовиком. Такой фланец обычно изготавливают из воротникового фланца.

Он может иметь диаметр от 15 до 100 мм, работать при давлениях до 1,6 МПа и температурах от -40 до +300 ºС.

Виды фланцев по поверхности присоединения

Основной задачей поверхностей присоединения фланцев является получение герметичности соединения. При этом для создания герметичности фланцевого соединения могут быть использованы различные прокладки.

Для рабочего давления ниже 6 МПа используются неметаллические прокладки (паронит, фторопласт). Для давления большего 6 МПа используются металлические прокладки (линзовые, овальные, восьмиугольные).

Фланцы могут иметь 9 видов исполнения:

1. с соединительным выступом;
2. с выступом;
3. с впадиной;
4. с шипом;
5. с пазом;
6. под прокладку с овальным сечением;
7. под прокладку линзовую;
8. с пазом под прокладку из фторопласта;
9. с шипом под прокладку из фторопласта.

Выбор исполнения фланца зависит от его применения, в том числе от поверхности присоединяемого элемента, рабочего давления системы, диаметра трубы, материала фланца.

Используемые материалы

Фланцевое соединение — очень важный участок трубопровода, поскольку соединение труб является наиболее слабым звеном системы. Если соединение подвергается коррозии, а кроме того, трубопровод работает при высоких температурах и давлениях, то фланцы должны быть сделаны из высококачественного материала. Таким материалом является чаще всего нержавеющая сталь. Она не требует предварительной обработки металла от ржавчины перед покраской.

Поскольку нержавейка — довольно дорогой материал, то нержавеющие фланцы применяются при наличии определенных условий. Например, они могут быть использованы при высоких рабочих давлениях или температурах. Такие фланцы становятся незаменимыми при работе в условиях наличия среды с повышенной опасностью коррозии.

Нержавеющие фланцы используются для герметичных разборных агрегатов и трубопроводов в различных отраслях хозяйства. Такие фланцы часто изготавливаются из нержавеющей стали марок 12Х18Н10Т, 15Х18Н12С4ТЮ, 10Х17 Н13М3Т.

При этом из первой марки стали изготавливаются фланцы, работающие в линиях пищевой или фармацевтической промышленности, а также в условиях агрессивной химической среды. Фланцы из второй марки стали используются в агрессивной воздушной среде, а фланцы из третьей марки стали могут работать при высокой температуре в среде серной или уксусной кислот.

Свойства нержавеющей стали обусловлены наличием в ней легирующих присадок (никель и хром) и наноприсадок (титан, молибден и т.п.). Например, добавка в сталь марки 12Х18Н10Т титана делает эту сталь хладостойкой, и она может нормально работать в криогенных системах, температура которых около -270 ºС.

Процесс изготовления фланцев из нержавеющей стали состоит в выплавке в дуговой печи легированной стали, которая разливается в изложницы. Из слитков путем ковки, штамповки, резки, гибки и сварки изготавливаются фланцы.

Для сваривания металлов в среде защитных газов используются нейтральные, инертные газы и углекислый газ.

Хотите больше узнать об особенностях сварки цветных металлов? Тогда вам будет полезна наша статья.

Беседка из металла украсит ваш участок. Как сделать ее своими руками, читайте здесь.

Приварка фланцев к трубе своими руками

Сварка приварного плоского фланца с трубой с помощью электродуговой сварки делается так:

1. Подготовить электросварочный аппарат. Подобрать подходящий электрод, лучше рутиловый.
2. Подготовить отрезок трубы и фланец. Отверстие во фланце должно быть больше внешнего диаметра трубы на 2- 3 мм.
3. Положить фланец на рабочий стол. Вставить трубу в отверстие фланца.
4. При этом конец трубы должен быть расположен на 1,5-2 мм выше нижней поверхности фланца. Такое взаимное расположение свариваемых деталей можно обеспечить на глаз или с использованием маркера.
5. Включить электросварочный аппарат и произвести прихватку фланца в 4 местах, контролируя расположение трубы по вертикали и по горизонтали относительно нижней поверхности фланца.
6. Обварить фланец с наружной стороны. Для обеспечения герметичности и получения ровного шва сварка производится в 2 этапа. Сначала проваривается корень.
7. Молотком отбить шлак и произвести облицовочную сварку. При этом для получения более гладкого шва электродом производятся волнообразные движения.
8. Произвести сварку трубы и фланца с внутренней стороны. Здесь кладется 1 шов.
9. Молотком отбить образовавшийся при сварке шлак.
10. Выключить сварочный аппарат и отключить его от сети.

Выводы:

• В используемых в промышленности трубопроводах часто используются фланцевые соединения.
• Для соединения труб и подключения арматуры в трубопроводах, работающих с агрессивными средами в условиях повышенных давления и температуры, используются фланцы из нержавеющей стали, обладающие устойчивостью к коррозии.
• Промышленность выпускает разные виды нержавеющих фланцев, большинство из которых крепится к трубам с помощью сварки.