Гост 12820-80. фланцы стальные плоские приварные на ру от 0,1 до 2,5 мпа (от 1 до 25 кгс/кв.см). конструкция и размеры (с изменениями n 1, 2, 3, 4)

Особенности

В зависимости от условий эксплуатации фланцы производятся из латуни, железа, меди и других нержавеющих материалов. Классифицируются по давлению и размерам. Соединяются через болтовые отверстия. Исполнение фланцев: плоские, с впадинами, выступами, пазами, шипами и т.д. Изделия производятся по ГОСТ ГОСТ 12821-80, ГОСТ 33259-2015, ГОСТ 12820-80.

Основная сфера применения фланцев – формирование системы трубопроводов. Так же они могут использоваться в станках и оборудовании в качестве соединительного элемента между деталями установки. Он соединяется при помощи сварки или шестерен.

Самый основной проблемой использования фланца является невозможность обеспечить полную водонепроницаемость. Первой причиной этой проблемы является то что соединительный и уплотнительный элемент не являются единым целым. Это плюс неправильная техника монтажа приводит к неизбежной утечке. Для получения герметичного фланцевого соединения необходима правильная установка прокладки. Болты должны иметь необходимый момент затяжки, а общее напряжение затяжки должно равномерно распределяться по всему соединению.

Уделяя внимание данным особенностям, основной задачей является сохранить постоянство предварительной нагрузки на болт во время монтажа и после, когда соединение начинает функционировать, потому как необходимо чтобы предварительная нагрузка на болт была больше давления внутри фланца. Одновременно необходимо обеспечить продолжение предварительной нагрузки на болты

В противном случае не удастся предупредить утечку. Кроме того, в используемых методах на поверхности фланца могут образоваться повреждения, которые потом необходимо будет удалить. Для уменьшения повреждения такого рода и обеспечение герметичности во время затяжки необходимо контролировано прилагать вращательное усилие к болтам.

Фланцы стальные плоские ГОСТ 12820-80

Фланец стальной плоский предназначен для соединения трубопроводов на условное давление от 0,1 МПа до 2,5 МПа (от 1 кгс/см2 до 25 кгс/см2) и температуру среды от -40°С до +300°С.

Фланцы имеют уплотнительные поверхности исполнениями 1, 2, 3. Допускается изготовление фланцев с уплотнительной поверхностью исполнения 4, 5, 8 и 9.

Фланцы стальные плоские по ГОСТ 12820-80 имеют присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей по ГОСТ 12815-80.

Технические требования, материал фланцев, крепежных деталей и прокладок, а также маркировка, упаковка, транспортировка по ГОСТ 12816-80

Пример условного обозначения фланца плоского приварного Ду 50 мм на Ру 1,0 МПа (10 кг/см2) исполнения 1:

Фланец 1-50-10 ГОСТ 12820-80.

Размеры фланцев свободных. Конструирование свободных фланцев

Конструирование фланцев свободных на наконечнике с конической втулкой (находим размеры свободных фланцев на приварном встык кольце) начинают с назначения размеров конической втулки:

s_H/s = 2; i =1/3 для фланцев свободных D_{в. ф} ≤ 250 мм;

s_H/s = 2; i =1/5 для свободных фланцев D_{в. ф} > 250 мм.

Далее назначают толщину концевого бурта под фланец свободный: l_{б. н} = s_H.

Радиус галтели r в основании конической втулки по зависимости (5).

Наружный диаметр бурта наконечника под фланец свободный

D_{н. б} = Dв. ф + 2(s_H + r + Δ_б) мм,

где Δ_б = 3…5 мм — ширина кольцевой площадки для опоры кольца фланца свободного, равная 3 при D_{в. ф} ≤ 500 мм и 5-ти при D_{в. ф} > 500 мм.

Малая масса бурта наконечника и основная роль конической втулки в сопротивлении наконечника деформации позволяет пренебречь выступающей частью бурта под свободный фланец при назначении прочных размеров втулки. Расчёт сводится к выполнению условия:

σ_{в. б} = 6 М_{б. н} / s_H2 ≥ 1,2.

Здесь М_{б. н} — интенсивность момента, приложенного к бурту наконечника:

М_{б. н} = (Q_пр / π)⋅(D_{н. б} — D_{в. ф})/ D_{в. ф},

где Q_пр определяется по выражению (2а).

Диаметр резьбы

• Все резьбовые крепежные детали имеют внутренний (гайки) и наружный (шпильки и болты) диаметр резьбы. В зависимости от назначения и нормативного документа, по которому изготавливается продукция, резьба может быть метрической и дюймовой. Метрический шаг резьбы измеряется в миллиметрах, а дюймовый — в дюймах.
• Шаг резьбы — расстояние между двумя соседними вершинами резьбы.
• В зависимости от назначения крепежного изделия большинство нормативных документов предусматривает возможность изготовления крепежа с различным шагом резьбы (крупный или мелкий шаг резьбы). Как правило, крупный шаг резьбы является основным и при заказе изделия не указывается.
• В отдельных случаях может быть выполнен шаг резьбы отличный от рекомендованного нормативными документами.
• Размер «под ключ» равен диаметру вписанной окружности.
• Как правило, для каждого номинального диаметра резьбы предусмотрена одна величина «под ключ».

• Длина болта — длина, которая указывается в обозначении изделия при заказе, в большинстве случаев не является габаритной характеристикой. Преимущественно длина болта, указываемая в обозначении изделия, равна длине стержня болта, т. е. высота головки болта в расчет не берется.
• Пример: для болта М12х120 — длина стержня болта равна 120 мм , при этом общая габаритная длина больше на высоту головки болта на 7,5 мм , т. е. общая габаритная длина равна 127,5 мм . На рис. 3: l — длина болта; l+ к = общая габаритная длина болта.

Длина шпильки

• Для большинства шпилек длина l, указываемая при заказе, обозначает общую габаритную длину шпильки. Однако некоторые нормативные документы предусматривают в обозначении шпилек не всю длину шпильки.
• Пример: ГОСТ 22032-76, распространяющийся на шпильки с ввинчиваемым концом длиной d_v предусматривает обозначение длины шпильки, не включающей длину ввинчиваемого конца. l — длина шпильки, b — длина ввинчиваемого конца (рис. 4).

Исполнение 1

• Поле допуска резьбы обозначает точность исполнения резьбы.
• Чем больше значение поля допуска, тем больше отклонение параметров резьбы от номинальных.
• Для большинства крепежных изделий достаточным является поле допуска резьбы для наружной резьбы — 6д, для внутренней резьбы—6Н.
• Длина резьбового конца — длина части болта или шпильки, предназначенная для навинчивания гайки.

5.1 Неподвижные фланцы

Основныеиприсоединительныеразмерынеподвижныхфланцевприведенынарисунке 1 ивтаблице 1.

Рисунок 1
—Неподвижныйфланец

Таблица 1

Размерывмиллиметрах

Окончаниетаблицы 1

Размерывмиллиметрах

Марки материала

• Последней отличительной конструктивной характеристикой фланца является используемый материал. Фланцы могут изготавливаться из углеродистых и легированных сталей, а также из нержавеющих сталей. В настоящее время для изготовления фланцев используют большое количество марок стали, наибольшее распространение из которых получили ст.20, СТ.09Г2С, ст.15Х5М и ст.12Х18Н10Т.
• Марки стали подбираются с учетом использования фланцев на данную рабочую температуру, условное давление и транспортируемую среду в трубопроводе. Требования на марку стали фланца в зависимости от рабочего давления и температуры среды приведены в ГОСТ 12816-80 (табл. 1).
• Крепеж — это детали для неподвижного соединения частей машин и конструкций. К ним обычно относят детали соединений: болты, винты, шпильки, гайки, шурупы, глухари, шплинты, шайбы, заклепки, штифты и многое другое.
  • Крепежные изделия принято делить на две основные группы:
    • 1. Общепромышленный — крепеж, применяемый практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства, не обладающий узкими специализированными характеристиками.
    • 2. Крепеж специального назначения — характеризуется узкоспециализированной областью применения (например, автомобильный, железнодорожный, и др.).

Для таких изделий свойственна четкая направленность на применение в конкретной области или даже продукции (механизмы, изделия и т. п.), обусловленная специальными характеристиками.

Фланцевый крепеж — предназначен для соединения деталей трубопроводов.
К деталям фланцевого крепежа относятся: болт, шпилька, гайка, шайба.

Этим деталям даны следующие определения:

• Болт — крепежная деталь для разъемного соединения частей машин и сооружений в виде стержня с резьбой на одном конце и шести- или четырехгранной головкой на другом.
• Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой. Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т. п.
• Шайба — деталь, подкладываемая под гайку или головку винта. Шайбы общего назначения применяют для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также, если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра. Косую и сферические шайбы используют для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке. Быстросъемную шайбу применяют в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой. Уплотнительную шайбу из мягкого материала ставят под головку резьбовой пробки для обеспечения герметичности соединения. Пружинная шайба уменьшает опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы. Стопорная (запирающая) шайба путем отгибания ее частей устраняет возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали или вала. Концевые шайбы препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на валу деталей.
• Шпилька — крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки. Возможно также соединение деталей шпилькой, на концы которой навинчивают гайки. Существует большое количество нормативных документов, в которых сформулированы технические требования к крепежу. Например, требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях, изложены в ГОСТ 20700-75. Эти требования обусловлены условиями эксплуатации: рабочим давлением, характеристиками среды и т. д. Конструкция и размеры крепежных изделий регламентируются в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75.

Выбор стали для фланцев

Фланцы для трубопроводов невысоких требований к эксплуатационным характеристикам изготавливаются из следующих сталей:

• 20ФА — фланцы 20ФА;
• 3, 20 (ASTM A 105 Gr1, A 106 GrA, B, A 659 CS Type 1020, A 794 CS Type 1020, EN 1.1151, AISI 1020, DIN C22E) — фланцы из углеродистой стали.

Фланцы хладостойкие с легкой свариваемостью из стали 09Г2С (ASTM A 516-65, A 561 Gr70, A 516-55, A 516-60) (конструкционная низколегированная для сварных конструкций) — фланцы для криогенных температур и суровых зимних климатических условий.

Жаропрочные фланцы, подверженных высокой температуры внешней и внутренней среды, изготавливаются из сталей:

• 10Х11Н23Т3МР — жаропрочные фланцы из высоколегированной стали;
• 15Х5М (американские аналоги: A 193 Grade B5, A 182 Grade F5) — жаропрочные фланцы из низколегированной стали мартенситного класса;
• 13ХФА.

Предлагаем фланцы из коррозионно-стойких сталей. Фланцы из данных марок сталей могут эксплуатироваться на химических объектах:

• 10Х17Н13М2Т (UNS S31635, AISI 318, 316H, 316Ti, DIN EN X10CrNiMoNb18-12, 1.4583, 1.4571, X10CrNiMoTi18-12, X10CrNiMoTi18-10, X6CrNiMoTi17-12-2) — фланцы жаропрочные нержавеющие;
• 08Х18Н10Т (AISI 321, UNS S32100, DIN EN 1.4878, 1.4541, X6CrNiTi18-10, X12CrNiTi18-9, X10CrNiTi18-9) — жаропрочные фланцы нержавеющие;
• 10Х17Н13М3Т (UNS S31635, DIN X10CrNiMoTi18-12, 1.4573, GX3CrNiMoCuN24-6-5, AISI 316Ti) — жаропрочные нержавеющие фланцы;
• 10Х11Н23Т3МР — жаропрочные фланцы нержавеющие;
• 12Х18Н10Т (AISI 321) — фланцы из аустенитной стали, фланцы нержавеющие криогенные для эксплуатации в разбавленных растворах уксусной, фосфорной, азотной кислот, растворах солей и щелочей при температуре от -196 до +600 °С под давлением, фланцы с неограниченной свариваемостью;
• 06ХН28МДТ (DIN 1.4563, UNS N08028) — фланцы жаропрочные нержавеющие;
• 14Х17Н2 (AISI 431, DIN X20CrNi72, X22CrNi17) — фланцы нержавеющие жаропрочные;
• 20Х13 (AISI 420, ASTM A 580 420, A 276 420) — нержавеющие жаропрочные фланцы.

Таким образом, применение сталей различных марок дает нам возможность производить фланцевые соединения для разных эксплуатационных условий: фланцевые соединения для химически активных сред, для трубопроводов высокого давления, для высоких и низких температур эксплуатации.

Классы давления фланцев

Детали, изготавливаемые согласно стандартам Asme (Asni) всегда характеризуются рядом параметров. Одним из таких параметров является номинальное давление. При этом диаметр изделия должен соответствовать его давлению согласно установленным образцам. Условный диаметр обозначается комбинацией букв «ДУ» или «DN», после чего стоит цифра, характеризующая сам диаметр. Условное давление измеряется в «РУ» или «PN».

Чертеж фланца с различными обозначениями

Классы давления американской системы соответствуют переводу в МПа:

• 150 psi — 1,03 МПа;
• 300 psi — 2,07 МПа;
• 400 psi — 2,76 МПа;
• 600 psi — 4,14 МПа;
• 900 psi — 6,21 МПа;
• 1500 psi — 10,34 МПа;
• 2000 psi — 13,79 МПа;
• 3000 psi — 20,68 МПа.

В переводе с МПа каждый класс будет указывать на давление фланца в кгс/см². От класса давления зависит, где будет использоваться выбранная деталь.

Ряды

• Если при заказе не оговорены особенности конструктивного исполнения присоединительных размеров (ряд 1 или 2), то изготовление фланца по умолчанию осуществляется в соответствии с рядом 2. Конструктивным отличием фланцев ряда 1 от фланцев ряда 2 является разное количество отверстий в нем под крепежные болты (шпильки) и их диаметры.
• Например, фланец на Ду 300 мм и Ру 63 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 36 мм , а ряда 2—39 мм. Аналогично, фланец на Ду 80 мм и Ру 10 кгс/см2 ряда 1 имеет диаметр крепежного отверстия 18 мм с общим их количеством 8 шт., а ряда 2 соответственно — 18 мм и 4 шт. Поэтому эту особенность необходимо учитывать при заказе фланцев в качестве ответных под запорную арматуру.

Фланец – определение понятия

Согласно справочнику терминологии, фланец – это плоская деталь с отверстиями, выступающая соединительной частью труб. В отверстия детали крепятся шпильки, болты и другие крепежи, помогающие зафиксировать ее на трубопроводе. Размеры фланцев соответствуют диаметру определенной трубы, поэтому зачастую производитель заранее оснащает трубу таким элементом.

Разновидность фланцаф

Главное требование к соединению труб – герметичность: этот критерий как раз обеспечивает фланец. Он надежно стягивает детали, наделяет соединение надежностью, прочностью, возможностью использования в широком температурном диапазоне. Если осуществлять своевременное техническое обслуживание, фланцевое соединение прослужит долгие годы. Данный вид детали изготавливается согласно ГОСТ, поэтому к нему предъявляют особые требования.

Высота выступа

Если взглянуть на чертеж стального фланца, то он имеет несколько параметров, в том числе и высоту выступа. Она обозначается буквами H и B, измерить ее можно во всех типах изделий, кроме того, который имеет нахлесточное соединение. Следует запомнить следующее:

• модели с классом давления 150 и 300 будут иметь высоту выступа 1,6 мм;
• модели с классом давления 400, 600,900,1500 и 2000 имеют высоту выступа 6,4 мм.

С выступом и впадиной

В первом случае поставщиками и производителями деталей учитывается поверхность выступа, во втором случае поверхность выступа не входит в указанный параметр. В брошюрах к деталям эти показатели могут указываться в дюймах, где 1,6 мм это 1/16 дюйма, а 6,4 мм – ¼ дюйма.

Таблицы фланцев

Таблица размеров фланцев воротниковых ГОСТ 12821-80

Таблица размеров и веса фланцев плоских приварных ГОСТ 12820-80

Таблица размеров и диаметров фланцев прижимных

Наша компания реализует различные типы фланцев с доставкой по СПб, Ленобласти и в другие регионы. С ассортиментом продукции можно ознакомиться в специальном разделе. Для получения более подробной информации свяжитесь с менеджером компании по телефону +7 (812) 458-84-02(03).

Размеры фланцев плоских. Расчёт плоских фланцев

Фланец стальной плоский приварной имеет толщину кольца (в мм), которая вычисляется по формуле, аналогичной формуле (1) на размеры фланцев воротниковых:

b_p = A» ⋅D_в.ф / (D_{в. ф}+35),    (10)

где A» — коэффициент на размеры фланцев плоских, определяемый из таблицы 3;
D_{в. ф}  — внутренний диаметр обечайки или трубы, то есть D_{в. ф} = D_в.

Размеры плоских фланцев также определяются по формуле (2).

Таблица 3. Коэффициент А»для плоских приварных применительно к ГОСТ 12820-80 (принят взамен ГОСТ 1255-67)

Примечание: Два значения А»в клетке отвечают двум D_у в соответствующей верхней клетке; для промежуточных D_у  значения А» находят интерполяцией.

Диаметр резьбы болтов для соединений плоских фланцев:

d = B» b_p,          (11)

где B» — безразмерный коэффициент из таблицы 14.

Таблица 14. Коэффициент B» на размеры плоских фланцев

Наружный диаметр кольца фланца

D_{н. ф} = D_{в. ф} + 4s + 2D_г + 5 мм.

Диметр окружности болтов для фланцев плоских рассчитывается по формуле (6).

Из чего производят деталь?

В промышленности используются стальные фланцы, однако сталь, из которой изготавливают деталь, также бывает разной. Маркировка стальных фланцев будет определять, в каких условиях лучше использовать данную деталь:

1. Сталь 20 – самое применяемое сырье. Это углеродистая сталь, детали из нее применяются для сборки арматуры на магистралях, где внешняя температура не ниже –40 градусов, а внутренние показатели не выше +475 градусов.
2. Сталь 09г2с – сталь из сплавов никеля, хрома и молибдена, предназначенная для осуществления сварки. Изделия из данного материала могут эксплуатироваться при внешней температуре от –70 градусов.
3. 12Х18Н10Т – криогенная сталь. Детали из данного материала могут использоваться в агрессивной среде, например со щелочами и кислотами. Допустимая температура от – 196 градусов до +350 градусов.
4. 10Х17Н13М2Т – коррозийно-стойкая обыкновенная сталь. Крепления из нее эксплуатируются в особо экстремальных условиях, ведь она сохраняет стойкость к коррозии под напряжением. Рабочие температуры от -196 до +600 градусов.
5. 15Х5М – низколегированная жаропрочная сталь. Такие изделия имеют высокое сопротивление к окислению при показателях +600-650 градусов.

Данные марки являются самыми используемыми, однако кроме них производители применяют другое сырье. Существуют полипропиленовые модели – они предназначены для стыковки полипропиленовых труб с металлической запорной арматурой. Рабочая температура у такого материала значительно ниже — +80 градусов. К ним в комплекте могут продавать бурт под фланец – специальную деталь для создания фланцевого соединения из полипропилена.

Полипропиленовый фланец

Кроме стали и пропилена используют чугун двух видов – ковкий и серый. Детали из ковкого чугуна используются при рабочих температурах от -30 до +400 градусов, а из серого чугуна – при температуре от -15 до +300 градусов.

4.1 Общие положения

4.1.1 Основныеиприсоединительныеразмерыфланцевдолжнысоответствоватьзначениям, приведеннымнарисунках-ивтаблицах- . Этиразмерыотносятсякготовымизделиямине включаютвсебяприпускнаобработку. Фланцыноминальнымдиаметромот
10 до 40
ммвключительно (см. таблицы- ) могутбытьприсоединеныспомощьюбыстроразъемныхвакуумныхсоединений размерамипоИСО 2861-1 [].

Диаметррасточкифланцевиразмерыиспользуемыхтрубприведеныв. Предельныеотклоненияразмеровфланцев—поИСО 286-2 [].

4.1.2 Дляобеспечениявзаимозаменяемостифланцыдолжныбытьсмонтированытак, чтобы
отверстиядляболтовбылирасположенынаодинаковыхрасстоянияхдруготдругасимметричноглавнойоси.

Где применяют фланцы?

Данный тип применяется для сборки трубопровода, монтаж любого фланца происходит только при наличии трубы соответствующего диаметра. Можно выделить несколько областей применения детали:

• сборка гражданских центральных трубопроводов;
• сборка газопроводов;
• монтаж бытовых систем водоснабжения;
• установка теплотрасс;
• сборка промышленных систем и коммуникаций.

Фланцевое соединение

Данные детали могут быть элементами трубы, вала, фитинга или корпусной детали. Это универсальное изделие, которое при соединении с другой деталью способно обеспечить герметичность. Элемент выдерживает высокую температуру и давление, поэтому данный вид крепления можно использовать в газопроводах и водопроводах. Параметры, по которым подбирают – размеры, форма уплотнительной поверхности, а также способ крепления.

Заключение

Несмотря на стандартизацию, окончательный выбор части размеров фланцев и фланцевых соединений часто остаётся за конструктором. В ряде случаев бывает необходимость определения размеров фланцев, не предусмотренных стандартами.

Список литературы

1. ГОСТ 12815-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов.. – М. : ИПК Изд-во стандартов, 2003. – 19 c.
2. Ковальский Б. С., Перцев Л.П. Нормализация фланцев сосудов и аппаратов // сб. «Нормализация в машиностроении», 1962, №2, с. 3-9… – М. : Стандартгиз.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.