Воротниковые фланцы на высокое давление. Стандарты ГОСТ, ASME, DIN, EN
Агрессивные условия внутренней и внешней среды встречаются в оборудовании нефтехимической промышленности. Характерно использование специального оборудования для трубопровода, которое выдерживает высокие показатели герметичности и высокую устойчивость к возникновению коррозии. Широкий выбор воротниковых фланцевых соединений включает в себя российские и международные стандарты:
Российские стандарты
- ГОСТ 33259-15
- ГОСТ 28759-90
- ГОСТ 9399-81
Международные стандарты
- DIN 2627 - DIN 2638
- ASME / ANSI B16.5
- ASME / ANSI B16.47
- DIN EN 1092-1
➤ Что такое давление?
Номинальное давление - это максимально допустимое рабочее давление материала и марки стали, используемых при номинальной температуре по Цельсию. Обратитесь к статье на нашем сайте, которая более подробным образом раскрывает этот вопрос. Условное давление может быть выражено в различных единицах: бар, МПа, атм, кгс/см². Наиболее общим для работы на территории РФ и стран СНГ принято считать кгс/см² (килограмм силы на квадратный сантиметр).
➤ Фланец воротниковый - общее
Функционально, стальные фланцы представляют собой диск с симметричным выступом в форме усеченного конуса и центральным отверстием для прохождения среды. Выдерживать высокие показатели давления помогает горловина, равно распределяющая нагрузку на соединение с трубой. Плавный переход между воротником и основанием трубы способствует уменьшению напряжения в соединении. Монтаж производится встык при помощи одного сварного шва. Стыковка основания осуществляется по краю воротника и краю трубы.
В международных и российских стандартах встречаются такие названия, как: WN, Welding neck flanges, воротниковый/юбочный фланец, тип 11 (ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1), приварной фланец.
Таблица 1. Общая техническая информация по всем стандартам на воротниковые фланцы из данной статьи, с рассмотренными пределами максимального и минимального давления.
| Стандарт | ГОСТ 33259-15 | ГОСТ 28759.3 | ГОСТ 28759.4 | ГОСТ 9399-81 | ANSI (ASME) B 16.5 | ASME B 16.47 | DIN EN 1092-1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номинальное давление | 1-250 кгс/см² | 0,6-6,3 МПа | 6,3-16 МПа | 200-1000 кгс/см² | class 150-2500 | class 150-900 | 2,5-400 МПа |
➤ ГОСТ 33259-15
Воротниковые фланцы тип 11 имеют широкий интервал давления и подходят для работы с экстремальными температурами. Допустимое давление достигает 250 кгс/см². Литые стальные фланцы типа 21 также достигают 250 кгс/см². Давление влияет и на значения внешнего диаметра, оставляя внутренний диаметр неизменным. К примеру, у воротникового фланца 50 мм, внешний диаметр представлен в промежутке от 110 до 210 мм. С ростом давления, растут и объёмы фланца.
Важно учитывать, что не каждый вариант уплотнительной поверхности способен выдержать высокое давление.
Таблица 2. Пределы давления для фланцев с разными видами уплотнительной поверхности по ГОСТ 33259-15
| PN 6 | PN 10 | PN 16 | PN 25 | PN 40 | PN 63 | PN 100 | PN 160 | PN 200 | PN 250 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B (1) |
до 1200 мм |
до 500 мм | до 400 мм | до 250 мм | ||||||
| C (4) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | до 250 мм | |||||
| D (5) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | до 250 мм | |||||
| E (2) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | до 250 мм | |||||
| F (3) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | до 250 мм | |||||
| J (7) |
до 400 мм |
до 200 мм | - | |||||||
| L (8) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | - | |||||
| K (6) |
до 400 мм |
до 300 мм | до 200 мм | - | ||||||
| M (9) |
до 800 мм |
до 600 мм, исключая 450 мм | до 400 мм | до 300 мм | - | |||||
➤ ГОСТ 28759
Группа ГОСТ 28759 претерпела изменения в 2022 году: появилось несколько дополнительных видов прокладок, уменьшились варианты уплотнительных поверхностей для фланцев. Подробнее про все вступившие в силу изменения можно прочесть по ссылке.
Если сравнивать с предыдущим ГОСТ на фланцы, то можно выделить ключевую особенность ГОСТа 28759 фланцев для сосудов и аппаратов - это доступные показатели диаметра, максимальный условный диаметр достигает 4000 мм. Условное давление представлено до 160 кгс/см². Воротниковые фланцы на высокое давление относятся к ГОСТ 28759.3 фланцы стальные приварные встык и ГОСТ 28759.4 стальные приварные встык под прокладку восьмиугольного сечения.
Используются при производстве резервуаров и емкостей. Для фланцев ГОСТ 28759.3 выделяют 8 исполнений: шип-паз, выступ-впадина, шип-паз, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали, выступ-впадина, облицованные листом из коррозионно-стойкой стали. Фланцы по ГОСТ 28759.4 под прокладку восьмиугольного сечения существует два исполнения: с наплавкой коррозионно-стойкой стали и монометаллическое.
Таблица 3. Диапазон условного давления для двух ГОСТ группы 28759: ГОСТ 28759.4 и ГОСТ 28759.3.
| ГОСТ | Наименование | Диаметр | Условное давление |
|---|---|---|---|
| 28759.3 | стальные приварные встык | 3400-4000 мм | 0,6 МПа |
| 400-4000 мм | 1,0 МПа | ||
| 400-3200 мм | 1,6 МПа | ||
| 400-2000 мм | 2,5 МПа | ||
| 400-1600 мм | 4,0-6,3 МПа | ||
| 28759.4 | стальные приварные встык под прокладку восьмиугольного сечения | 400-1600 мм | 6,3-8,0 МПа |
| 400-1500 мм | 10,0 МПа | ||
| 400-1200 мм | 16,0 МПа |
Стандарт регламентирует резьбовые фланцы условного давления от 200 до 1000 кгс/см². Внешне такие фланцы не имеют ничего общего с конструкцией воротниковых и они не являются приварными. Во фланцевое соединение входит два элемента: патрубок и резьбовой фланец. Используют исключительно для систем с высоким давлением. Можно также встретить второе название - муфтовые фланцы. Резьбовые фланцы используют в тех случаях, когда по нормативным документам противопоказано применение стандартных приварных фланцевых соединений.
➤ ASME / ANSI B16.5-2013 и ASME / ANSI B16.47
Американский стандарт охватывает номинальные значения давления и температуры для фланцев труб и фланцевых фитингов. Все спецификации фланцев разбиты по размеру и классу давления. ANSI B 16.5 имеет 7 ступеней давления. Это номиналы давления 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# и 2500#. Фланцы ASME B 16.47 серий A и B поставляются в диапазонах 150#, 300#, 400#, 600# и 900# фунтов. Обратите внимание, что в номинальных значениях 400#, 600# и 900# размеры от 38” до 60” серии B имеют те же размеры, что и серия A.
Таблица 4. Соответствие классов давления для американского стандарта российской стандартизации условного давления в МПа и кгс/см²
| class | ГОСТ (кгс/см2 / МПа) |
|---|---|
| 150 | 16/1,6 |
| 300 | 40/4,0 |
| 400 | 63/6,3 |
| 600 | 100/10 |
| 900 | 100/10 |
| 1500 | 250/24,5 |
Фланец с приварной горловиной или “Weld neck” грамотно распределяет напряжение трубы и уменьшает давление, которое накапливается в нижней части фланца. Концевая часть фланца и трубы совпадают, что уменьшает эрозию и турбулентность внутри трубопровода. Фланец с приварной горловиной обеспечивает повышенную прочность при более высоких давлениях, отрицательных или повышенных температурах, которые вызывают расширение или втягивание трубопровода или другие переменные силы.
➤ DIN EN 1092-1 и фланцы DIN
DIN EN - это немецкое издание европейского стандарта. Германия и некоторые другие страны Европейского Союза в основном устанавливают фланцы в соответствии со стандартом DIN EN 1092-1. Размерный ряд фланцев предполагает широкий диапазон номинального давления до PN 400. В чем разница стандарта DIN EN 1092-1 с нормативами DIN?
DIN EN включает в себя разделение на 4 стандарта серии 1092, в котором отдельно вынесены фланцы стальные (индекс “1”), чугунные (индекс “2”), медные (индекс “3”) и фланцы из алюминия и алюминиевые сплавы. Внутри техническая информация, включающая себя DN от 10 до 4000 мм и PN от 2,5 до 400 МПа. Воротниковые фланцы имеют тип 11.
DIN имеет разделение по номинальному давлению и каждый типоразмер выделен под определенный стандарт:
- DIN 2627 - PN 400
- DIN 2628 - PN 250
- DIN 2629 - PN 320
- DIN 2630 - PN 1 и PN 2,5
- DIN 2631 - PN 6
- DIN 2632 - PN 10
- DIN 2633 - PN 16
- DIN 2634 - PN 25
- DIN 2635 - PN 40
- DIN 2626 - PN 64
- DIN 2637 - PN 100
- DIN 2638 - PN 160
➤ Воротниковые фланцы по чертежу
Нестандартные фланцы приварные встык могут быть изготовлены по чертежам заказчика. Чтобы оформить заказ, направьте запрос по электронной почте info@onyxspb.ru или свяжитесь с менеджерами отдела продаж.
➤ Какие факторы могут повлиять на способность фланцев выдерживать давление?
1. В зависимости от температуры, фланцы выдерживают разные показатели давления. Таким образом, чем ниже номинальное давление, тем выше коэффициент температуры.
2. Фланцы могут быть изготовлены из углеродистых и легированных марок стали. Каждый материал охватывает разное номинальное давление.
3. От роста давления при заданном диаметре увеличивается внешний диаметр, толщина и растет количество болтовых отверстий.
Технический сериал о деталях трубопровода
➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ
— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
