Что такое фланцы под приварку враструб и как выбрать правильный материал?

Что такое фланец под приварку в раструб и чем он отличается от других типов фланцев

Фланец под приварку в раструб имеет утопленное отверстие на одной стороне, которое позволяет вставить трубу непосредственно во фланец до того, как будет наложен один угловой сварной шов вокруг соединения снаружи. Это отличается от фланца с приварной шейкой, для которого труба должна быть приварена встык к конической ступице, и от надеваемого фланца, который надевается на трубу и приваривается как внутри, так и снаружи соединения. Конструкция с раструбной сваркой исключает необходимость точного снятия фаски на конце трубы, что ускоряет изготовление и облегчает выравнивание во время установки по сравнению с соединениями, выполненными под сварку встык.

Поскольку сварной шов во фланце под приварку в раструбе должен только соединять внешнюю поверхность трубы с раструбом фланца, а не проходить на всю толщину стенки трубы, этот тип фланца обычно используется для труб меньшего диаметра, обычно 2 дюйма и меньше, где сварка с полным проплавлением менее важна для общей прочности соединения. Это делает фланцы под приварку в раструб практичным выбором для трубопроводных систем меньшего диаметра, где важны как скорость установки, так и надежность соединения.

Основные характеристики, определяющие эксплуатационные характеристики приварных фланцев

Несколько конкретных деталей конструкции отличают правильно работающую фланец под приварку в раструбе от того, в котором после короткого периода эксплуатации возникают утечки или растрескивание под напряжением. Понимание этих особенностей помогает инженерам и группам закупок выбрать правильный фланец для конкретной системы, а не полагаться на общий список каталогов.

Допуски на глубину отверстия и гнезда

Отверстие раструба должно быть обработано так, чтобы соответствовать наружному диаметру трубы, в которую оно будет вставлено, с небольшим зазором, позволяющим трубе полностью посадиться без заеданий. Отраслевые стандарты предписывают небольшой зазор, обычно около 1,6 мм, между концом вставленной трубы и нижней частью раструба перед сваркой. Этот зазор является преднамеренным и учитывает тепловое расширение во время процесса сварки и изменения температуры в процессе эксплуатации, поскольку приварка конца трубы заподлицо с нижней частью раструба может привести к растрескиванию, поскольку соединение расширяется и сжимается при циклическом нагреве.

Классы давления

Фланцы под приварку в раструбе изготавливаются в соответствии со стандартными классами давления, чаще всего классами 150, 300, 600, 900, 1500 и 2500 в соответствии со спецификациями ASME B16.5, причем более высокие цифры указывают на большую способность выдерживать давление при данной температуре. Выбор правильного класса давления требует соответствия номинального значения фланца не только нормальному рабочему давлению системы, но и максимальному давлению, которое может возникнуть во время скачка давления, условий запуска или временного сбоя в процессе. Выбор класса, который охватывает только нормальные условия эксплуатации без запаса на эти события, является одной из наиболее распространенных ошибок спецификации при проектировании трубопроводных систем.

Распространенные области применения фланцев под приварку враструб

Фланцы под приварку враструб широко используются в отраслях, где используются трубопроводы высокого давления малого диаметра, где герметичные соединения имеют решающее значение, но изготовление полной стыковой сварки потребует неоправданно много времени. Они особенно распространены в контрольно-измерительных линиях, гидравлических системах и паропроводах меньшего диаметра, где виброустойчивость и надежность соединений имеют большее значение, чем возможность выдерживать очень большие объемы потока.

• Гидравлические системы высокого давления в промышленном оборудовании и морских платформах, где важна виброустойчивость.
• Соединения приборов и датчиков на технологических предприятиях, где трубопроводы малого диаметра передают показания давления или температуры.
• Парораспределительные линии меньшего диаметра, где сопротивление термоциклированию имеет большее значение, чем большая пропускная способность.
• Установки химической переработки, требующие герметичных соединений в компактных трубопроводах с ограниченным доступом для сварки.
• Судостроение и морские трубопроводные системы, где из-за ограниченного пространства предпочтительны фланцевые соединения меньшего размера и более простые в сварке.

Варианты материалов и как выбрать между ними

Фланцы под приварку враструб изготавливаются из различных материалов, и выбор подходящего зависит от транспортируемой жидкости, рабочей температуры и требуемого уровня коррозионной стойкости. Углеродистая сталь остается наиболее распространенным и экономичным выбором для общепромышленного применения, где жидкость не вызывает коррозии, а температура остается в умеренных пределах. Марки нержавеющей стали, особенно 304 и 316, выбираются, когда система содержит агрессивные химические вещества, пищевые жидкости или работает в морской среде, где воздействие хлоридов ускоряет коррозию материалов более низкого качества.

Лучшие практики монтажа и сварки

Правильная установка фланца под приварку в раструбе начинается с проверки того, что конец трубы обрезан ровно и не имеет заусенцев, поскольку неровные края могут создавать точки концентрации напряжений после применения углового сварного шва. Трубу следует вставить в раструб, а затем слегка оттянуть назад, чтобы создать необходимый компенсационный зазор перед началом прихваточной сварки, а не приваривать трубу полностью в нижней части раструба. Для толстостенных труб или некоторых легированных сталей может потребоваться предварительный нагрев, чтобы снизить риск растрескивания во время охлаждения, и сварщикам следует следовать конкретной процедуре, изложенной в спецификации процедуры сварки проекта, а не предполагать, что общего подхода к угловому сварному шву достаточно.

После сварки визуальный осмотр должен подтвердить равномерный профиль углового шва по всей окружности без подрезов, пористости или неполного провара в любой точке. Для критически важных сервисных применений может быть предписано проведение радиографического или капиллярного контроля для подтверждения целостности сварного шва перед испытанием системы трубопроводов под давлением и вводом ее в эксплуатацию.

Сравнение фланцев под приварку враструб с накидными фланцами и фланцами с приварной шейкой

Выбор между приварными, надвижными и приварными фланцами зависит от размера трубы, требований к давлению и скорости изготовления. Накидные фланцы легче выравнивать во время установки, поскольку труба проходит через отверстие фланца, а не в утопленное раструб, но они, как правило, имеют более низкие номинальные значения давления и усталостную прочность по сравнению с конструкциями со сварным швом при том же номинальном размере. Фланцы с приварной шейкой обеспечивают высочайшую прочность и лучшую устойчивость к изгибающим нагрузкам благодаря конической конструкции ступицы и сварному шву с полным проплавлением, что делает их предпочтительным выбором для трубопроводов высокого давления, большого диаметра или критически важных трубопроводов, хотя они требуют более точного снятия фаски на трубе и более длительного времени сварки, чем соединения, приваренные в раструб.

Для труб малого диаметра диаметром менее 2 дюймов фланцы под приварку в раструбе обычно обеспечивают наилучшее сочетание прочности, устойчивости к утечкам и скорости установки, поэтому они остаются стандартным выбором для многих спецификаций промышленных труб для этого диапазона размеров, несмотря на то, что фланцы с приварной шейкой технически обеспечивают превосходную прочность в больших размерах.

Осмотр и проверка качества перед установкой

Прежде чем приварной фланец с раструбом будет установлен в систему трубопроводов, его следует сверить с сертификатом испытаний материала, чтобы подтвердить, что химический состав и механические свойства соответствуют указанному классу, поскольку замена неправильного класса материала может поставить под угрозу номинальное давление всей системы. Отверстие фланца следует измерить относительно фактического наружного диаметра трубы, чтобы убедиться в правильности посадки, поскольку производственные допуски могут иногда привести к тому, что отверстие будет слишком узким или слишком свободным для предполагаемого сортамента трубы.

• Убедитесь, что номинальный класс давления фланца соответствует максимальному расчетному давлению системы, а не только ее нормальному рабочему давлению.
• Проверьте диаметр отверстия в соответствии с используемой таблицей труб, чтобы обеспечить необходимый зазор для вставки и сварки.
• Проверьте поверхность фланца на плоскостность и чистоту поверхности, поскольку неровная поверхность прокладки может привести к утечкам после сборки.
• Проверьте маркировку на фланце, включая марку материала, класс давления и идентификацию производителя, на соответствие спецификации заказа на поставку.