Выбор правильного фланца для трубопровода высокого давления

Фланцевые соединения используются в трубопроводах для надежной стыковки участков магистралей, арматуры и оборудования. При работе под давлением такие узлы постоянно испытывают дополнительную нагрузку из-за своей простоты, но остаются удобным и распространенным решением: соединение можно быстро разобрать или смонтировать, что экономит время при сборке и обслуживании систем.

Чтобы узел сохранял герметичность, фланцы подбирают с учетом условий работы: давления, температуры, свойств среды. Грамотный подбор отчасти компенсирует негативное воздействие нагрузок и позволяет реже ремонтировать и заменять фланцы.

Важные параметры выбора:

Тип конструкции. Выделяют три основных варианта: плоские, воротниковые и свободные фланцы. Плоские привариваются к трубе по торцу и применяются в неагрессивных средах. Фланец стальной свободный состоит из двух частей — кольца и диска — и подходят для участков, которые требуется часто разбирать. В системах с агрессивными веществами и высоким давлением устанавливают юбочные (воротниковые) фланцы с конусовидной горловиной под приварку.

Исполнение. Между сопрягаемыми фланцами размещают прокладку — металлическую, неметаллическую или комбинированную. Форма уплотнительного изделия и материал зависят от давления и температурных колебаний. В трубопроводах с повышенными нагрузками (например, PN 100 или PN 160) применяются воротниковые фланцы.

Материал. При выборе материала учитывают рабочую температуру и химический состав среды. Для нагруженных участков используют фланцы из легированных сталей. В химической, нефтегазовой и тяжёлой промышленности устанавливаются детали из жаропрочных и стойких к коррозии сплавов — это принципиально важно, учитывая температурные условия в основных регионах добычи и особенностей самого технического процесса.

Свободные фланцы особенно удобны на участках, где требуется регулярный доступ. Их конструкция проста: диск надевают на трубу, затем к трубе приваривают кольцо. Диск при этом не закреплён жёстко — его можно поворачивать, чтобы совместить отверстия под шпильки и болты. Отбортовка не даёт диску фланца смещаться вдоль трубы. Благодаря такому решению диск можно изготовить из недорогой стали (например, Ст20), а кольцо фланцевое — из устойчивого к среде материала, например, жаропрочной аустенитной стали. Так удается сбалансировать прочность и стоимость соединения.