Трубопроводы, предназначенные для агрессивных сред, находят применение в химической, пищевой, лёгкой и нефтегазовой промышленности. Для соединения отдельных технологических линий, арматуры, отводов и оборудования используются фланцы. Это элементы в виде плоских дисков с центральным отверстием для прохождения среды. Монтаж фланцев включает две стадии: приварку детали к трубе и выполнение фланцевого соединения с помощью резьбовых метизов. В случае со свободными фланцами, состоящими из отдельного кольца и диска, сперва фланец надевают на трубу, затем к раструбу линии приваривают кольцо.
Фланцевое соединение применяют по ряду причин:
Удобство обслуживания.
Соединение можно разобрать и собрать повторно. Болтовые крепления дают возможность проводить замену узлов без сложной подготовки.
Простота монтажа.
Фланцы позволяют соединять трубы с элементами системы — арматурой, тройниками, резервуарами — без необходимости резки и сварки металла, что существенно снижает время на обслуживание коммуникаций.
Надёжность.
При подборе подходящих материалов и точном соблюдении условий сборки узел выдерживает механические и температурные нагрузки в течение длительного срока.
Выбор марки стали определяет, насколько фланец устойчив к рабочей среде. Наиболее распространённые материалы:
Аустенитные стали (AISI).
Сталь AISI 304 используют в средах с невысокой температурой и умеренной агрессивностью. В условиях нагрева и в присутствии окислителей применяют AISI 316, 321 и 904L.
Жаростойкие стали.
Марки 12Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т используют для высокотемпературных сред, включая концентрированные кислоты и активные химические соединения.
В конструкциях со свободными фланцами (состоящими из диска и кольца под приварку) материалы этих двух компонентов могут различаться. Кольца для фланцевых соединений, контактирующие со средой, изготавливают из стойких аустенитных или жаропрочных сталей. Сам диск может быть выполнен из более дешевой углеродистой стали марок Ст20, 09Г2С или алюминиевого сплава.
Герметичность фланцевого соединения обеспечивается с помощью прокладок — металлических, неметаллических либо комбинированных. Их тип зависит от формы рабочей поверхности и конструкции самого фланца. В системах, эксплуатируемых в условиях высоких вибрационных и температурных нагрузок, используют компенсаторы резиновые. Подбор материала вибровставки зависит от среды:
EPDM применяют в системах холодного и горячего водоснабжения;
NBR используют для нефти, газа и масел.
У фланцев под компенсатор нет зеркала (отшлифованной рабочей поверхности в определенном исполнении). Уплотнительная поверхность срезается, а в её месте формируется канавка для установки вставки из каучука.