Фланцы труб на заказ: материалы, применение и способы определения

Когда стандартных фланцев недостаточно

Стандартные фланцы для труб, изготовленные в соответствии с ANSI/ASME B16.5, DIN EN 1092-1, JIS B2220 или аналогичными размерными кодами, охватывают подавляющее большинство применений в промышленных трубопроводах. Для обычных соединений с традиционными классами давления и номинальными размерами труб они являются правильным выбором: они легко доступны, предсказуемы по характеристикам и просты в спецификации. Проблема возникает на грани этих стандартов.

Для трубопровода, проходящего через замкнутую конструкцию морской платформы, может потребоваться такая схема крепления болтов, которая позволяет избежать существующих препятствий. Теплообменник, спроектированный в соответствии с устаревшими спецификациями, может иметь диаметр отверстия, находящийся между двумя стандартными размерами. Корпус реактора, работающий при сочетании класса давления и температуры, который не закрывает ни один стандартный фланец, без перепроектирования и значительных затрат. В каждой из этих ситуаций приведение стандартного компонента в нестандартное состояние приводит либо к механическому компромиссу, либо к обходному пути закупок — ни то, ни другое не относится к критической системе.

Специальные фланцы для труб существуют именно для этих зазоров. Они производятся в соответствии с точными требованиями к размерам, материалам и производительности для конкретного применения, а не в соответствии со спецификациями каталога. Крайне важно, что «индивидуальный» не означает «несоответствующий требованиям». Стандартные кованые фланцы для приложений ANSI и DIN. следовать таблицам фиксированных размеров; нестандартные фланцы изготавливаются по чертежам заказчика, но оба они производятся в соответствии с одинаковыми стандартами качества, требованиями контроля и ожиданиями надежности по давлению.

Что можно настроить: размеры, материалы и многое другое

Возможности индивидуальной настройки, доступные на хорошо оборудованном предприятии по производству фланцев, шире, чем первоначально ожидает большинство покупателей. Почти каждый размерный и эксплуатационный параметр, фиксируемый стандартным фланцем, можно изменить в специальной программе. Понимание всего спектра помогает инженерам точно определить, что требуется для проекта, вместо того, чтобы идти на компромисс, чтобы соответствовать доступным вариантам каталога.

Внешний диаметр и отверстие (внутренний диаметр). Стандартные фланцы привязаны к номинальным размерам труб. Фланцы по индивидуальному заказу могут быть изготовлены с любой комбинацией наружного и внутреннего диаметра, необходимой для трубопроводной системы, включая отверстия увеличенного размера для труб с футеровкой, уменьшенные отверстия для применений с ограничением потока или профили отверстий некруглого сечения для специальных соединений.

Диаметр окружности болтов и количество отверстий под болты. Расположение болтов является одним из наиболее распространенных триггеров настройки. Двойные схемы крепления болтов — когда один фланец просверливается для соединения с двумя разными стандартными кругами болтов — позволяют соединить несовпадающие стандарты фланцев без переходников. Нестандартное количество отверстий и диаметры предназначены для применений с высокими нагрузками, где стандартное расстояние между болтами недостаточно.

Класс давления и толщина стенки. Стандартные классы давления (150, 300, 600, 900, 1500, 2500 фунтов) не всегда соответствуют расчетному давлению системы, особенно в специальных приложениях с высоким давлением. Фланцы по индивидуальному заказу могут быть спроектированы и испытаны для любого требуемого номинального давления, при этом толщина стенок рассчитывается в соответствии с применимыми нормами для сосудов под давлением.

Тип лица и поверхность сиденья. Возможны конфигурации с выступающей поверхностью, плоской поверхностью, кольцевым соединением, пазом и выступом, а также охватывающая и охватывающая поверхности. Качество поверхности (измеряется в AARH — средняя арифметическая высота шероховатости) определяется в соответствии с типом прокладки и требованиями к уплотнению в данном случае.

Тип подключения. Насадные, приварные, приварные, резьбовые, глухие, внахлестку и переходные конфигурации доступны в нестандартных размерах. Нестандартные варианты — такие как редукционные приварные шейки, фланцы со интегральными ступицами или патрубками, фланцы с внутренней резьбой — изготавливаются по чертежам заказчика. Это приложения, в которых нестандартные фланцы, разработанные для уникальных конфигураций трубопроводов обеспечить ценность, которую не может повторить ни один продукт каталога.

Выбор материала для нестандартных фланцев труб

Выбор материала часто является основным фактором, определяющим спецификацию индивидуального фланца. Нестандартные размеры иногда можно удовлетворить с помощью модифицированного стандартного компонента, но нестандартные требования к материалу, обусловленные температурой, коррозионной средой, ограничениями по весу или нормативными требованиями, всегда приводят к изготовлению по индивидуальному заказу. В таблице ниже общие группы материалов сопоставлены с логикой их применения:

Два соображения, помимо основного материала, часто определяют окончательную спецификацию. Во-первых, условия термообработки: нормализованное состояние, состояние закалки и отпуска или состояние отжига на раствор существенно влияют на механические свойства и должны определяться в сочетании с маркой материала. Во-вторых, дополнительные требования к испытаниям: соответствие NACE MR0175/ISO 15156 для работы в кислой среде, испытания PMI (положительная идентификация материала) для высоколегированных марок и испытания на удар при низкой температуре (Шарпи) для криогенных применений — это обычные дополнения, которые должны быть подтверждены производителем во время запроса, а не после начала производства.

Отрасли, в которых используются нестандартные фланцы для труб

Нестандартные фланцы труб появляются там, где сочетание условий эксплуатации, нормативных требований или геометрии системы выходит за рамки стандартных компонентов. Несколько отраслей генерируют большую часть спроса на нестандартные фланцы.

Нефтехимия и нефтепереработка. Нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы сочетают в себе высокое рабочее давление, повышенные температуры и химически агрессивные технологические потоки — часто одновременно. Стандартные классы давления охватывают многие сферы применения, но конструкции для конкретных агрегатов, интерфейсы устаревшего оборудования и стандарты трубопроводов, специфичные для конкретной площадки, часто требуют нестандартных размеров. В частности, работа с водородом накладывает ограничения как на материалы, так и на размеры, которым стандартные фланцы редко удовлетворяют без модификации.

Производство электроэнергии. Системы паровых турбин, линии питания котлов и трубопроводы отбора высокого давления работают при температурах и давлениях, которые выходят за верхние пределы стандартных номинальных характеристик фланцев. Фланцы главного пара на современных электростанциях с комбинированным циклом обычно требуют использования легированных сталей и специальной геометрии для сопряжения с соплами турбин и корпусами клапанов, которые сами по себе являются компонентами, разработанными по индивидуальному заказу.

Морская и морская инженерия. Коррозия в соленой воде, ограниченное пространство в судовых трубопроводах и чувствительность морских верхних строений к весу — все это обусловливает необходимость применения индивидуальных фланцев. Фланцы из дуплексной нержавеющей стали с нестандартным расположением болтов, подходящим для конкретного судна, являются обычным продуктом морских инженерных проектов. Для комплексных системных решений, фланцевые фитинги для комплексных решений трубопроводной системы часто указываются вместе с нестандартными фланцами, чтобы обеспечить единообразие всей сборки трубопровода.

Водоподготовка и гидротехнические сооружения. Водопроводы большого диаметра, особенно те, которые переходят от труб стандарта AWWA к клапанам или счетчикам стандарта ANSI, создают постоянный спрос на нестандартные фланцы, соответствующие стандартам размеров. Нестандартные переходные фланцы и фланцы с двойным отверстием широко распространены в трубопроводах насосных станций и водоочистных сооружений.

Продукты питания, напитки и фармацевтика. Санитарные трубопроводные системы требуют фланцев со специальной отделкой поверхности (обычно Ra ≤ 0,8 мкм), внутренней геометрией без щелей и материалов, соответствующих требованиям FDA и EHEDG. Стандартные фланцы редко отвечают всем трем условиям одновременно, поэтому специальные санитарные фланцы из нержавеющей стали 316L являются стандартным предметом закупок в этих отраслях.

Производственный процесс: от чертежа до доставки

Понимание того, как изготовленный на заказ фланец трубы переходит от спецификации к готовому компоненту, помогает покупателям установить реалистичные ожидания в отношении сроков выполнения заказа, минимального количества заказа и требований к документации по качеству.

Рассмотрение проекта и подтверждение чертежа. Процесс начинается с чертежа или спецификации размеров клиента. Компетентный производитель проверит чертеж на предмет технологичности, отметит любые несоответствия размеров или проблемы соответствия стандартам и подтвердит спецификацию, прежде чем приступить к производству. Для изделий сложной геометрии или необычных марок материалов этот этап может включать в себя обсуждение допусков и требований к качеству поверхности — время, потраченное на подготовку сырья.

Ковка. Для фланцев, требующих высокой механической целостности — особенно фланцев с приварной шейкой, компонентов, работающих под высоким давлением, а также для любых применений, охватываемых разделом VIII ASME или эквивалентными нормами для сосудов под давлением — подходящим способом производства является ковка. В процессе ковки зернистая структура металла выравнивается с геометрией фланца, обеспечивая превосходную прочность, усталостную прочность и целостность под давлением по сравнению с альтернативными вариантами, вырезанными из листового металла или литыми. Сертификаты материалов (отчеты о заводских испытаниях, отслеживание номера плавки) генерируются на этом этапе и сопровождают компонент на протяжении всей производственной цепочки.

Обработка. После ковки заготовка фланца подвергается механической обработке до окончательных размеров. Токарные, фрезерные, расточные, сверлильные и торцевые операции с ЧПУ производят отверстие, отверстия для болтов, тип торца и внешний профиль в соответствии с допусками, указанными в чертеже заказчика. Чистота поверхности посадочной поверхности измеряется и документируется. Для фланцев, требующих жестких допусков на размеры, таких как кольцевые соединения или прецизионные отверстия, именно на этом этапе в конечном итоге определяется качество изготовления.

Проверка и тестирование. Нестандартные фланцы подлежат тем же протоколам проверки, что и стандартные компоненты: как минимум проверка размеров, визуальный осмотр и проверка материала. В зависимости от спецификации дополнительные испытания могут включать испытания на гидростатическое давление, дефектоскопию с помощью красителя или магнитные частицы на наличие поверхностных дефектов, ультразвуковое испытание на внутреннюю целостность и испытание на твердость термообработанных компонентов. Все результаты испытаний документируются и предоставляются вместе с поставкой.

Обработка поверхности и доставка. Фланцы обычно поставляются с антикоррозионным покрытием для марок углеродистой стали или в состоянии после механической обработки для марок нержавеющей стали и сплавов. Специальные покрытия — эпоксидная смола, гальванизация или никелирование — применяются там, где среда эксплуатации требует дополнительной защиты. Фланцы упаковываются так, чтобы предотвратить размерное повреждение посадочных поверхностей во время транспортировки, с защитными поверхностями фланцев, стандартными для всех конфигураций с выступом и RTJ.

Как выбрать нестандартный фланец трубы: практический контрольный список

Скорость и точность расчета индивидуального фланца практически полностью зависят от полноты информации, предоставленной при запросе. Неполные спецификации порождают циклы уточнений, которые увеличивают время выполнения заказов и повышают риск производственных ошибок. Следующий контрольный список охватывает параметры, которые производитель должен указать и без двусмысленности изготовить нестандартный фланец трубы:

Чертеж с размерами, даже набросок от руки с аннотациями всех важных размеров, стоит больше, чем подробное письменное описание. Производители работают с геометрией, а не с прозой. Для проектов, включающих несколько типов нестандартных фланцев в одной системе, отправка полной спецификации материалов с самого начала — вместо того, чтобы запрашивать каждый элемент отдельно — обычно обеспечивает более быстрое рассмотрение как предложения, так и планирования производства, а также зачастую более выгодную цену на полный пакет.