«Фланець» труби — це металеве кільце, зазвичай приварене до кінця труби, з отворами, просвердленими паралельно центральній лінії труби, для розміщення багатьох болтів:
Перед затягуванням болтів створюють герметичні фланцеві з’єднання шляхом розміщення між парами фланців прокладки у формі бублика. Прокладки виготовляються з більш м'яких матеріалів, ніж матеріали для фланців. Прокладка буде «розчавлена» між двома фланцями, щоб закрити всі можливі шляхи витоку.
Ось фотографія магнітного витратоміра Rosemount, встановленого за допомогою 4-болтових фланцевих фітингів:
Ретельний огляд фланцевих з’єднань виявляє простір між поверхнями фланців, спричинений матеріалом прокладки, «затиснутим» між парами фланців.
На наступному зображенні видно дві величезні фланцеві муфти труби на обох кінцях досить короткого шматка труби «котушки». Величезна кількість шпильок, що утримують кожен комплект фланців разом, забезпечує показник тиску рідини всередині, який у цьому випадку перевищує 1000 PSI!
Подібно до фланців витратомірів, показаних вище, зазори між поверхнями кільця фланців відображають простір, зайнятий прокладкою, яка утворює герметичність між поверхнями фланців.
Популярний спосіб установки такої фланцевої прокладки полягає в тому, щоб встановити лише половину болтів (в отвори нижче центральної лінії труби), опустити прокладку між фланцями, вставити інші болти, а потім затягнути всі болти з відповідним крутним моментом:
Фланці відрізняються конструкцією ущільнення та необхідним матеріалом прокладки. Однією з найпоширеніших конструкцій фланців у Сполучених Штатах є фланці з рельєфною поверхнею (RF), які призначені для герметизації проти прокладки за допомогою ряду концентричних канавок, вирізаних на поверхні фланця. Ці канавки створюють ущільнювальну поверхню зі значно довшим шляхом витоку, ніж якби поверхні були гладкими, таким чином перешкоджаючи витоку технологічної рідини під тиском.
Інший тип поверхні фланця відомий як з'єднання кільцевого типу (RTJ). У цій конструкції унікальне металеве кільце вставляється в канавку, висічену на гранях обох сполучних фланців, стискаючи та заповнюючи канавку, коли фланці належним чином затягнуті. Фланці RTJ часто використовуються в ситуаціях високого тиску, коли контролювати витік важче. Для досягнення належної герметизації канавки фланців RTJ повинні бути повністю вільні від сторонніх матеріалів і правильно сформовані (не деформовані).
Стандарт 16.5 ANSI (Американського національного інституту стандартів) визначає систему «класів тиску» для номінальних фланців у Сполучених Штатах. Ці класи тиску позначаються цифрами, за якими йдуть «фунт», «фунт» або «#». Загальні класи тиску ANSI включають 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# і 2500#. Примітно, що ці номери класу не відразу відповідають номінальному тиску в PSI, але вони масштабуються з тиском (наприклад, фланець 600# матиме більший номінальний тиск, ніж фланець 300#, за всіх інших факторів). Показники тиску залежать не тільки від «класу» фланця, а й від робочої температури, оскільки метали стають більш крихкими при вищих температурах. Спочатку позначення класу ANSI базувалися на експлуатаційних характеристиках паропроводу цих фланців. Фланець 250#, наприклад, був оцінений як такий, оскільки він був призначений для використання в трубопроводах з насиченою парою при 250 PSI (і 400 градусах за Фаренгейтом).
З розвитком металургії ці фланці стали здатними витримувати більший тиск при вищих температурах, але початкова оцінка «фунт» залишилася незмінною. Цю ситуацію можна порівняти з «тоннажним» рейтингом американських легких вантажівок: «однотонна» вантажівка здатна буксирувати значно більше 2000 фунтів вантажу. Позначення «одна тонна» означає особливу конструкцію, яка колись була сертифікована для приблизно 2000 фунтів, але завдяки прогресу в металургії та виробництві тепер здатна перевозити значно більше, ніж ця місткість.
Для належної роботи фланці та компоненти трубопроводу повинні відповідати параметрам і діаметрам фланців. Наприклад, регулюючий клапан із фланцевим корпусом, який оцінюється як 4-дюймовий трубний фланець ANSI класу 300#, можна приєднати лише до іншого 4-дюймового трубного фланця ANSI класу 300#. Якщо фланці невідповідного класу тиску з’єднані разом, фізична цілісність трубопровідної системи буде порушена. Крім того, необхідно вибрати відповідні типи прокладок, які відповідають класу тиску сполучних фланців. Таким чином, кожне фланцеве з’єднання слід розглядати як цілісну систему, цілісність якої гарантується лише в тому випадку, якщо всі її компоненти призначені для спільної роботи.
Під час затягування болтів, які з’єднують два фланці разом, дуже важливо рівномірно розподілити тиск болта, щоб жодна частина фланця не отримувала значно більшого тиску, ніж будь-яке інше місце. У ідеальному світі ви б одночасно затягнули всі болти до однакового граничного моменту. Через неможливість досягти цього за допомогою одного гайкового ключа, найкращим вибором є послідовне затягування гайки зі збільшенням крутного моменту. На наступній діаграмі показано послідовність моментів затягування (цифри вказують порядок, у якому слід затягувати болти):
Використовуючи один гайковий ключ, ви прикладаєте попередній крутний момент до кожного болта в зазначеному порядку. Потім операція затягування повторюється зі збільшеним крутним моментом протягом додаткових циклів, доки всі болти не будуть затягнуті до заданого значення крутного моменту. Спостерігайте, як послідовність крутного моменту чергується в чотирьох квадрантах фланця, переконавшись, що фланці розчавлюються однаково під час поступового затягування кожного болта. Перехресне кручення — загальний термін для цієї техніки чергування квадрантів по колу.
Існують спеціальні гайкові ключі, які називаються динамометричними, для вимірювання крутного моменту під час затягування
При роботі з фланцевими з’єднаннями труб необхідно відкрутити болти на дальній стороні. У важливих застосуваннях під високим тиском фактичне розтягування кожного болта фланця контролюється як прямий показник сили болтового з’єднання. Конкретний болт, що продається під торговою маркою Rotabolt, містить власний індикатор натягу, що дозволяє механіку визначити, чи було болт належним чином затягнуто незалежно від використовуваного інструменту. фланця, перш ніж відкручувати болти r труби, щоб спочатку послабити болти фланця на протилежному боці, якщо є якийсь тиск усередині труби, він має спочатку витікати туди, випускаючи повітря від вас. на стороні фланця, яка ближче до вас. Це лише запобіжний захід проти розбризкування технологічної рідини на ваше обличчя чи тіло у разі підвищення тиску у фланцевій трубі. Досягнувши ове
Унікальною особливістю фланцевих трубних з’єднань є можливість вставляти глуху металеву пластину, відому як заглушка, поверх або між поверхнями фланців, таким чином блокуючи потік. Це корисно, коли трубу необхідно заблокувати напівпостійно, наприклад, коли частина труби виведена з експлуатації або коли секцію труби потрібно закрити з міркувань безпеки під час операцій з технічного обслуговування.
Щоб встановити жалюзі, необхідно пошкодити фланцеве з’єднання, потім фланці необхідно роз’єднати, щоб створити відповідний простір. Після того, як замінні прокладки та заглушка були встановлені, болти з фланцями можна знову встановити та закрутити до вказаного значення. Ось знімок жалюзі з нержавіючої сталі (не встановленої на трубі), з двома привареними підйомними виступами, які добре видно, щоб допомогти в роботі з цим важким обладнанням:
У програмах, де «осліплення» відбувається часто, для полегшення завдання можна встановити постійний тип жалюзі, відомий як жалюзі-окуляри. Завіса для окулярів складається зі стандартної заглушки, з’єднаної коротким язичком із кільцем однакового діаметру, контур якого нагадує пару окулярів:
Систему трубопроводу можна спроектувати та сконструювати з урахуванням товщини заглушки, при цьому зазор між фланцями залишається постійним як у «відкритому», так і в «заглушеному» станах. Це особливо корисно в надзвичайно великих системах трубопроводів, тому що сила, необхідна для відокремлення раніше сполучених поверхонь фланців, може бути досить великою.
На наступному зображенні зображено шторку для окулярів, розміщену таким чином, що пофарбована в жовтий колір «сліпа» половина відкрита, а «відкрита» половина затиснута між фланцями труби, щоб забезпечити потік через трубу:
На наступному зображенні зображено шторку для окулярів, розміщену в протилежному напрямку, при цьому «відкрита» половина відкрита, а «сліпа» половина обмежує потік рідини через трубу:
