Типы фланцев труб и принцип работы

AAC ААА19 сентября 2025

Фланец труб с резьбой

Иллюстрация 1: Фланец резьбовой DIN

Фланцы для труб являются одним из наиболее часто используемых типов соединения для труб. Эти соединения состоят из трех различных частей: фланца трубы, прокладки и болтового соединения. Они используются для различных промышленных применений, классов давления и сред. Они могут соединять трубопроводы в системе, подключать такие компоненты, как клапаны, контейнеры, сосуды и многие другие приложения. Эти соединители имеют прямое соединение без потери потока или давления. В этой статье рассматриваются наиболее распространенные варианты фланцев труб, их использование и наиболее часто используемое применение.

Как работают фланцы для труб?

Фланцы используются для соединения компонентов трубопроводов болтами, таких как трубы, клапаны, фитинги, компоненты давления и многое другое. Соединение осуществляется с помощью болтов, которые соединяют две части вместе, с прокладкой между ними, чтобы обеспечить герметичность соединения. Трубопровод соединяется с фланцем с помощью резьбового соединения, сварного шва, как на рисунке 2, или с помощью заглушки.

Составные части фланцевого соединения трубы: труба (A), фланец (B), прокладка (C), болтовое крепление (D) и сварной шов (E).

Иллюстрация 2: Составные части фланцевого соединения трубы: труба (A), фланец (B), прокладка (C), болты (D) и сварной шов (E).

Стандартные типы фланцев для труб

Резьбовой фланец

Резьбовые фланцы соединяются с помощью наружной резьбы на трубе и внутренней резьбы внутри отверстия фланца. Как правило, их не нужно сваривать друг с другом, хотя это укрепит соединение. Если соединение не сварное, рекомендуется использовать нитевую ленту или жидкий герметик. Этот тип фланца обычно используется для относительно низкого давления и низких температур, таких как вода и сжатый воздух.

На автозаправочных станциях и в других местах, где высок риск взрывов, резьбовые фланцы являются обязательными. Сварка в таких условиях представляет значительную опасность.

Резьбовой фланец

Иллюстрация 3: Резьбовой фланец

Фланец с приварной шейкой (воротниковый)

Фланец приварной шейки имеет длинную коническую ступицу, которую можно приваривать к трубе. Этот тип трубного фланца используется для применения в системах высокого давления с высокими или низкими температурами и обеспечивает неограниченный поток среды в трубопроводе. Поскольку нет препятствий, нет проблем с турбулентностью, эрозией или коррозией суставов. Труба и фланец должны быть соединены с помощью V-образного стыкового сварного шва с полным проплавлением. Целью этого типа сварного шва является передача полной несущей способности компонентов.

Пример фланцевого соединения с приварной шейкой. Труба к фланцу: V-образный стыковой сварной шов (A), труба (B), фланец (C) и болтовое крепление (D). welding-neck-flange.png Фланцевое соединение с приварной горловиной.

Иллюстрация 4: Пример фланцевого соединения с приварной горловиной. Труба к фланцу V-образный стыковой сварной шов (A), труба (B), фланец (C) и болтовое крепление (D).

Длинная сварочная шейка

Как и фланцы с приварной шейкой, хотя эти фланцы имеют расширенную шейку, которая не конусообразна. Горловина в данном случае выступает в качестве удлинителя канала ствола. Промышленные фланцы с приварной шейкой используются при высоком давлении и высоких температурах. Эти фланцы обычно имеют те же размеры отверстий, что и трубы в той же системе, хотя при необходимости их можно регулировать.

Области применения включают в себя нефтяную, газовую и нефтехимическую промышленность. Их часто используют в качестве насадок и для замены секций труб. Они выдерживают более высокое давление и находят применение в водопроводных сетях и заводских трубопроводных системах. Фланцы для сварки с длинной шейкой обычно имеют квадратный конец вместо скошенной кромки, как на фланцах с приварной шейкой.

Стыковое сварное соединение соединяет фланцы приварной горловины. Для систем высокого давления, таких как стояки буровых установок, сварка горловины обеспечит прочное соединение и является хорошим вариантом для сосудов под давлением.

Фланцы с приварной шейкой

Иллюстрация 5: Фланцы приварной шейки

Накладные фланцы

Эти фланцы внешне похожи на резьбовые фланцы, но у них отсутствует резьба внутри фланца. Вместо этого труба удерживается на месте двумя угловыми сварными швами, один на внешней стороне фланца и один на внутренней. Эти сварные швы, также известные как тройниковые соединения, состоят из двух кусков металла, перпендикулярных друг другу. Внутренний диаметр фланца немного больше, чем внешний диаметр трубы. Это позволяет трубе плотно скользить по фланцу перед приваркой на место.

Надвижной фланец

Иллюстрация 6: Надвижной фланец

Фланец для сварки раструбом

Эти фланцы используются в первую очередь для малогабаритных труб и труб высокого давления. Труба вставляется во фланец и удерживается там с помощью цельного углового сварного шва снаружи фланца раструба. Между плечом и концом трубы должен быть расширительный зазор. Эти фланцы не подходят для высококоррозионных сред, так как расширительный зазор между концом трубы и плечом раструба подвержен щелевой коррозии.

Фланец для сварки раструбом

Иллюстрация 7: Фланцевая труба под сварку раструбом

Фланец соединения внахлест

Использование фланцев с соединением внахлест эффективно минимизирует стоимость соединений в трубопроводных системах из нержавеющей стали или никелевого сплава. Эти фланцы всегда используются в сочетании с заглушками, так что сам фланец может быть изготовлен из более дешевого материала более низкого качества, например, из углеродистой стали, в то время как заглушка, которая вступает в контакт со средой в системе, может быть из того же материала, что и система трубопроводов. Труба может быть сварена на месте с помощью стыкового сварного шва для дополнительной прочности.

Компоненты фланцевого соединения внахлест (слева) и фланцевого соединения внахлест (справа). Труба сваривается стыковым сварным швом с обратной стороны заглушки (B), фланец соединения внахлест (A) скользит по трубе (C) и удерживается на месте под давлением болтов. Компоненты фланцевого соединения внахлест (слева) и фланцевого соединения внахлест (справа).

Иллюстрация 8: Компоненты фланцевого соединения внахлест (слева) и фланцевого соединения внахлест (справа). Труба сваривается стыковым сварным швом с обратной стороны заглушки (B), фланец соединения внахлест (A) скользит по трубе (C) и удерживается на месте под давлением болтов.

Глухой фланец (заглушка)

Глухие фланцы герметизируют или закрывают трубопровод, чтобы перекрыть поток жидкости. Доступ к трубопроводу прост, когда глухие фланцы откручены, что позволяет оператору выполнять действия внутри конечного конца трубопровода. Они устанавливаются на плоские стыки торцевого типа.

Глухой фланец

Иллюстрация 9: Глухой фланец

Другие типы фланцев

Помимо более стандартных типов фланцев, упомянутых выше, были разработаны и другие разновидности для специализированного применения. Ниже мы рассмотрим эти конкретные типы:

Нипофланцевый

Нипофланцы используются для ответвлений трубопроводов под углом 90 градусов. Нипофланцы формируются путем объединения фланца с приварной шейкой с кованым ниполетом в цельном куске кованой стали. Установка нипофланца включает в себя приварку ниполетной части к водопроводной трубе и болтовое крепление фланцевой части к патрубку.

Сварной фланец

Weldoflange похож по конструкции на Nipoflange; они представляют собой комбинацию фланца приварной шейки и ответвляющегося фитингового соединения, называемого Weldolet. Сварные фланцы изготавливаются из цельного куска цельной кованой стали.

Поворотный фланец

Фланец с поворотным кольцом обеспечивает быстрое выравнивание отверстий под болты на ответных фланцах. Эта функция идеально подходит для прокладки больших трубопроводов, морских и подводных трубопроводов, которые транспортируют нефть, газ, углеводороды и другие требовательные жидкости в нефтехимической промышленности. Поворотные фланцы сочетают в себе сварную горловину на одной трубе и вертлюжок на другой трубе. Затем они соединяются вращением поворотного фланца на трубе, чтобы можно было легко соединить болты.

Фланец детандера

Детандерные фланцы используются для увеличения отверстия трубопровода от одной конкретной точки к другой или для соединения труб с другими механическими устройствами, такими как насосы, компрессоры и клапаны с различными размерами входа. Расширяющиеся фланцы могут увеличить отверстие трубопровода максимум на два размера. Для увеличения диаметра трубы большего диаметра трубы следует использовать стандартный фланец и редуктор для стыкового сварного шва.

Фланец редуктора

Функция фланца редуктора противоположна функции расширительного фланца. Переходной фланец позволяет уменьшить отверстие трубопровода. Безопасно уменьшить отверстие проточной трубы только на один или два размера; В противном случае необходимо использовать редуктор для сварки встык и стандартный фланец.

Фланец Storz

Муфты Storz часто используются и обозначаются как муфты для пожарных рукавов. Тем не менее, они широко используются во многих отраслях промышленности, включая нефтеперерабатывающие, сельскохозяйственные, строительные, морские и военные из-за их устойчивости к коррозии, кислотам и воде. Фланец storz имеет муфту storz с одной стороны и плоскую поверхность с другой.

Варианты фланцев труб

Выбор типа торца существенно повлияет на производительность и срок службы фланцев. Облицовка фланца определяет как тип прокладки, необходимой для монтажа, так и характеристики создаваемого ею уплотнения. Ниже представлен обзор наиболее распространенных вариантов лица.

Варианты торцевой поверхности: плоская поверхность (FF), приподнятая поверхность (RF), внахлест (LJ), кольцевой шарнир (RTJ), наружная и внутренняя (M&F) pipe-flange-face-types.png

Рисунок 10: Варианты граней: плоская поверхность (FF), приподнятая поверхность (RF), внахлест (LJ), кольцевой шарнир (RTJ), наружная и внутренняя (M&F)

Уплотнительные поверхности фланцев по ГОСТ 33259-2015 и аналоги ANSI/ASME

Тип A – плоская поверхность (ПФ)
Применяется с прокладками большой площади. Используется при низких давлениях (PN 2,5–16).
🔹 Аналог: FF (Flat Face)
Тип B – выступ (ВП)
Имеет небольшое утолщение вокруг отверстия фланца. Предназначен для мягких прокладок.
🔹 Аналог: RF (Raised Face)
Тип C – впадина (ВПД)
Кольцевая канавка, сопрягается с выступом (тип D).
🔹 Аналог: Groove (для Tongue & Groove)
Тип D – выступ под впадину
Работает в паре с типом C, обеспечивает точное центрирование прокладки.
🔹 Аналог: Tongue (для Tongue & Groove)
Тип E – шип (ШП)
Выступающий бурт для соединения с пазом (тип F).
🔹 Аналог: Male (для Male & Female)
Тип F – паз (ПЗ)
Кольцевое углубление под шип (тип E). Обеспечивает надёжное уплотнение и фиксацию прокладки.
🔹 Аналог: Female (для Male & Female)
Тип G – кольцевая канавка под металлическое кольцо
Используется при высоких давлениях (PN 63–400) и температурах. Обеспечивает металлическое уплотнение.
🔹 Аналог: RTJ (Ring Type Joint)
Тип H – специальная поверхность
Выполняется по согласованию для особых условий эксплуатации.
🔹 Аналог: Special Facing (по индивидуальным проектам)

Распространенные материалы фланцев труб

Углеродистая сталь, углеродистая сталь с высоким пределом текучести, легированная сталь, нержавеющая сталь, дуплекс и супердуплексная сталь являются наиболее распространенными материалами, используемыми для фланцев труб. Тем не менее, марки никелевых сплавов, такие как Inconel, Incoloy, Hastelloy и Monel, также используются для некоторых применений.

Углеродистая сталь

Фланцы из углеродистой стали обладают отличными химическими и механическими свойствами. В дополнение к отличной усталостной прочности, высокой прочности, превосходной химической стойкости и высокой ударной вязкости, углеродистая сталь также обладает высокой устойчивостью к коррозионному растрескиванию под напряжением. Это делает его идеальным материалом для соединения труб.

Легированная сталь

По сравнению с углеродистой сталью, легированная сталь содержит более значительное количество хрома и молибдена. Для применений, требующих высоких давлений и температур, легированная сталь идеально подходит. По сравнению с углеродистой сталью, легированная сталь более устойчива к коррозии.

Дуплексная сталь

Дуплексные стали сочетают в себе аустенитную и ферритную фазы. Дуплексная сталь устойчива к коррозии и более жесткая, чем ферритная сталь. Материал обладает высокой коррозионной стойкостью в хлоридной и серной средах. Благодаря своим магнитным свойствам дуплексная сталь может использоваться во многих сложных промышленных приложениях.

Нержавеющая сталь

Никель (Ni), хром (Cr) и молибден (Mo) отличают нержавеющую сталь от других материалов. Нержавеющая сталь популярна из-за своей превосходной коррозионной стойкости. С его помощью можно изготавливать фланцы труб любых размеров и типов.