Фланцы для труб при строительстве трубопроводов

Фланцы для стальных и легированных труб: обзор, типы и функции при монтаже трубопроводов.

Фланцы являются важнейшими компонентами трубопроводных систем, используемыми для соединения труб, клапанов, насосов и другого оборудования. Они обеспечивают легкий доступ для очистки, осмотра и модификации. Стальные и легированные фланцы предпочтительны благодаря своей прочности, долговечности и устойчивости к высокому давлению и температуре.

- Углеродистая сталь (ASTM A105, A350 LF2) – универсального назначения, экономичная, используется в умеренных условиях.

- Нержавеющая сталь (ASTM A182 F304, F316) – коррозионностойкая, идеально подходит для химической и пищевой промышленности.

- Легированная сталь (ASTM A182 F11, F22, F91) – Применение при высоких температурах и давлении (например, на электростанциях, в нефтегазовой отрасли).

- Дуплексная и супердуплексная древесина (ASTM A182 F51, F53, F55) – обладает превосходной коррозионной стойкостью и используется в морских и шельфовых условиях.

А. В зависимости от метода крепления

1. Фланец с приварной горловиной (WN)

- Имеет длинную коническую ступицу для усиления.

- Используется в условиях высокого давления и высоких температур.

- Снижает концентрацию напряжения в суставе.

2. Накладной фланец (SO)

- Надевается на трубу и приваривается с обеих сторон.

- Легче выравнивать, чем приварной патрубок, но менее прочный.

- Используется для систем низкого давления.

3. Фланец с приваркой встык (SW)

- Труба вставляется во фланец и приваривается угловым швом.

- Подходит для трубопроводов малого диаметра и высокого давления.

4. Фланец с накладным соединением (LJ)

- Используется с укороченным концом, что обеспечивает легкое выравнивание и вращение.

- Идеально подходит для систем, требующих частой разборки.

5. Резьбовой фланец

- Имеет внутреннюю резьбу для навинчивания на трубы без сварки.

- Используется в областях применения с низким давлением, не являющихся критически важными.

6. Глухой фланец

- Закрывает конец трубопроводной системы.

- Используется для испытаний под давлением или для оценки возможности дальнейшего расширения.

7. Фланец с отверстием

- Используется с расходомерами с диафрагмой для измерения расхода.

- Имеет специальные штуцеры для измерения давления.

Б. В зависимости от типа облицовки

1. Плоская поверхность (FF) – для применений при низком давлении, обычно с чугунными или мягкими прокладками.

2. С приподнятой поверхностью (RF) – наиболее распространенный вариант, обеспечивает лучшую герметизацию с помощью прокладки.

3. Кольцевое соединение (КК) – использует металлическое кольцевое уплотнение для работы при высоком давлении/температуре (например, в нефтегазовой отрасли).

4. Соединение «шип-паз» (T&G) – обеспечивает точное выравнивание и герметизацию.

5. Мужской и женский (М&Ж) – Аналогично Т&Г, но с другим профилем.

- Соединение: Фланцы скреплены болтами, между ними установлена ​​прокладка для предотвращения утечек.

- Герметизация: прокладка (резиновая, из ПТФЭ, спирально намотанная или металлическая) сжимается под давлением болта, образуя плотное уплотнение.

- Гибкость: Обеспечивает легкую разборку для технического обслуживания или модификации.

- Работа под давлением и при высоких температурах: различные номинальные значения давления для фланцев (например, класс 150, 300, 600, 900, 1500, 2500) определяют их предельные значения давления.

- ASME B16.5 – Подходит для фланцев труб диаметром до 24 дюймов (NPS).

- ASME B16.47 – Для фланцев большего диаметра (от 26 до 60 дюймов).

- API 6A – Для оборудования устьевого оборудования нефтегазовых скважин.

- EN 1092-1 – Европейский стандарт для фланцев.

Для обеспечения качества, безопасности и надежности фланцев из стали и легированных сплавов производители обязаны проводить ряд обязательных инспекционных испытаний в соответствии с международными стандартами, такими как ASME B16.5, ASME B16.47, API 6A, ASTM A105/A182, EN 1092-1 и ISO 7005.

Ниже перечислены основные обязательные испытания, необходимые для изготовления фланцев:

1. Испытания по проверке материалов

(Химический состав и механические свойства)

- Спектрохимический анализ (PMI - Позитивная идентификация материалов)

- Обеспечивает правильный состав сплава (например, содержание углерода, хрома, молибдена).

- Проведено с использованием оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС) или рентгенофлуоресцентного анализа (РФС).

- Испытание на растяжение

- Измеряет предел текучести, предел прочности при растяжении (UTS) и относительное удлинение.

- Проведено в соответствии со стандартами ASTM A370 или ISO 6892.

- Тест на твердость (по Бринеллю, Роквеллу или Виккерсу)

- Обеспечивает соответствие фланца требованиям к твердости (например, HB ≤ 187 по стандарту ASTM A105).

- Испытание на ударную вязкость по Шарпи (для применения при низких температурах)

- Требуется для фланцев, используемых при отрицательных температурах (например, ASTM A350 LF2).

2. Неразрушающий контроль (НК)

(Гарантирует отсутствие внутренних или поверхностных дефектов)

- Капиллярный контроль (DPI / PT)

- Обнаруживает поверхностные трещины или пористость.

- Обязательно для фланцев, используемых в критически важных системах (например, в газопроводах высокого давления).

- Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД/МТ)

- Используется для обнаружения поверхностных/подповерхностных дефектов в ферромагнитных материалах (углеродистой и легированной стали).

- Ультразвуковой контроль (УЗК)

- Проверяет наличие внутренних дефектов, таких как включения, пустоты или расслоения.

- Требуется для толстых фланцев (класс 600 и выше).

- Рентгенологическое исследование (РТ)

- Используется для литых или кованых фланцев для обнаружения внутренних дефектов (например, фланцы из дуплексной стали ASTM A182 F51).

3. Габаритный и визуальный осмотр

- Проверка наружного диаметра (OD), диаметра окружности расположения болтов (BCD), толщины и плоскостности поверхности.

- Обеспечивает соответствие допускам ASME B16.5 / B16.47.

- Проверка качества поверхности (выступающая поверхность, канавка RTJ и т. д.)

- Проверяет надлежащую чистоту поверхности прилегания прокладки (например, 125–250 мкм для ВЧ-фланцев).

- Точность выравнивания отверстий под болты и сверления

- Обеспечивает правильное выравнивание болтов для предотвращения протечек.

4. Испытания под давлением и гидростатические испытания (для специальных применений)

- Гидростатическое испытание (для кованых фланцев)

- Для проверки на герметичность фланцы заполняются водой под давлением (обычно в 1,5 раза превышающим рабочее давление).

- Требуется для фланцев устья скважин API 6A и фланцев высокого класса (900# и выше).

- Пневматические испытания (для газовых фланцев)

- Использует воздух или инертный газ для обнаружения утечек (в некоторых случаях безопаснее, чем гидроразрыв пласта).

5. Проверка термообработки

- Записи об отжиге / нормализации / закалке и отпуске (Q&T)

- Обеспечивает надлежащую микроструктуру и механические свойства.

- Подтверждено с помощью испытаний на твердость и анализа микроструктуры.

6. Маркировка и отслеживаемость

- Фланцы должны быть постоянно маркированы следующим образом:

- Название или логотип производителя

- Марка материала (например, ASTM A105, A182 F316)

- Размер, номинальное давление (например, 6 дюймов, 150 фунтов)

- Номер партии (для обеспечения прослеживаемости)

Заключение

Обязательные испытания гарантируют соответствие фланцев требованиям к прочности, герметичности и коррозионной стойкости. Уровень испытаний зависит от:

✔ Тип материала (углеродистая сталь, легированная сталь, нержавеющая сталь)

✔ Класс давления (150 фунтов против 2500 фунтов)

✔ Области применения (нефтегазовая, химическая, атомная и др.)