Was sind Flanschverbindungen? Arten von Flanschverbindungen. Flanschverbindungen in der Industrie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-09 14:08

Flanschverbindungen werden häufig in der Industrie eingesetzt. Sie müssen die Dichtheit und Festigkeit der zusammengebauten Strukturen gewährleisten. Die Rolle einer qualitativ hochwertigen Verbindung ist wichtig, da eine instabile Verbindung zu großen Verlusten führen kann und die Gefahr für das Wartungspersonal droht. Das Hauptverbindungselement ist der Flansch. Dieser Teil ist eine Metallscheibe und sorgt für eine starke und feste lösbare Verbindung. Der Flansch hat seine Anwendung in der Industrie des Pipelinetransports und der öffentlichen Versorgung gefunden. Dank der Verwendung verschiedener Materialien für seine Herstellung wird es zu einem fast universellen Element von Rohrleitungskonstruktionen.

Flanschtypen

Für technologische Rohrleitungen wurde eine große Anzahl von Designs dieses Teils entwickelt. Alle Flanschverbindungen bestehen aus den folgenden Elementen - Flansche, Dichtungen, Befestigungselemente. Die Hauptaufgabe dieses Knotens besteht darin, Teile der Rohrleitung zusammenzufassen oder an Rohrleitungen anzuschließenzusätzliche Ausrüstung. Flansche werden in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern in Typen unterteilt. Sie sind standardmäßig unterteilt in:

• ganz;
• kostenlos.

Der Unterschied liegt darin, dass die einteiligen Flansche zusammen mit der Karosserie jeweils gleich belastet werden. Sie werden zusammen mit Beschlägen im Gieß- oder Stanzverfahren hergestellt, und die Ausrichtung kann auch durch Schweißen erfolgen. Bei den freien handelt es sich um eine Scheibe, die an einem geschweißten Flansch oder einer Flanschkante des Rohrs befestigt ist. Beide Arten haben sowohl Nachteile als auch Vorteile. Losflansche sind einfach zu montieren, ihr Design erleichtert das Ausrichten der Löcher für die Bolzen. Der Nachteil ist eine geringere Festigkeit und Steifigkeit als bei Vollflanschen.

Trennung der Flansche nach Zweck:

• Für Armaturen und Rohrleitungen. Flanschverbindungen von Rohrleitungen dieser Art werden für alle Arten und Zweige von Rohren, Transport- und Wohnungs- und Kommunaldiensten verwendet.
• Für Gefäße und Apparate werden solche Anschlüsse für die Destillation von Öl, Ausrüstungen für Wärmeversorgungssysteme sowie Tanks für die Reservierung verwendet.

Standards

Alle Flansche sind je nach GOST und Ausführung in mehrere Typen unterteilt:

1. Gussflansche werden als Einheit mit dem Gehäuse hergestellt. Sie können aus Stahl oder Gusseisen gegossen werden.
2. Stahlflansche, die auf den Hals geschraubt werden. Dieser Typ hat eine eher begrenzte Anwendung und wird hauptsächlich verwendetfür Niederdruckleitungen.
3. Kragenflansche. Sie sind ein Produkt aus Stahl, das durch Stumpfschweißen erh alten wird. Überwurfflansche dienen zum Verbinden von Rohrleitungen mit hohem und mittlerem Druck. Diese Art hat den Vorteil, dass sie einfach zu installieren und kostengünstig ist. Im Vergleich zu flach geschweißten Flanschen, auf die wir im nächsten Absatz eingehen werden, reduzieren sie den Fertigungsaufwand um durchschnittlich 20 % und den Schweißaufwand um die Hälfte.
4. Flachgeschweißte Flansche. Sie bestehen aus Stahl und solche Flanschverbindungen werden für Prozessleitungen verwendet.
5. Losflansche. Diese Art hat ihre eigenen Eigenschaften und wird in drei Unterarten unterteilt:

• mit Kragen, sie werden für Rohrleitungen mit aggressiven Umgebungen verwendet, vor denen der Kragen den Flansch selbst schützt;
• an einem Flanschrohr;
• auf einem geschweißten Ring werden sie für Rohrleitungen aus Nichteisenmetallen verwendet - Kupfer und seine Legierungen, Aluminium und Edelstahl;

Verbindungsauswahloptionen

1. Form der Flanschverbindung. Flansche können sein: rund, oval oder rechteckig.
2. Bedingter Pass. Seine Größe entspricht dem Innenquerschnitt des Flansches, durch den das Medium fließen wird.
3. Design. Dieser Parameter regelt Flanschverbindungen, GOST 12815-80 umfasst 9 verschiedene Leistungskategorien.
4. Druck. Verbindungen können dem maximalen Nenndruck standh alten, es kommt darauf anauf die Gest altung und geometrischen Abmessungen des Flansches. Dieser Parameter ist auch im Hauptregulierungsdokument vorgesehen.
5. Material. Für die Herstellung von Gusseisen, Kohlenstoff, legierten, rostfreien Stählen. Das Material wird entsprechend dem verwendeten Anwendungsmedium ausgewählt. Es können auch hochwertige Metalle verwendet werden.

Elektrisch isolierende Verbindung

Die isolierende Flanschverbindung weist einige Unterschiede zu anderen Bauarten auf und hat die Aufgabe, den Durchgang von elektrischem Strom zu verhindern, sowie vor elektrochemischer Korrosion zu schützen. Die meisten Pipelines werden unterirdisch verlegt, wo mit Streuströmen zu rechnen ist. Im Allgemeinen stellen sie am Einlauf keine Gefahr für die gesamte Rohrleitung dar, am Auslauf sind sie jedoch sehr gefährlich. Ein solcher Aufprall kann zur Zerstörung des Metalls, zur Rissbildung und zum Austreten der transportierten Flüssigkeit oder des Gases führen, die isolierende Flanschverbindung sorgt für die nötige Sicherheit. Es besteht aus Flanschen, speziellen isolierten Dichtungen, Buchsen und Befestigungselementen. Eine solche Verbindung wird in folgenden Fällen verwendet:

• an der Grenze der Pipeline und ihrem Übergang vom Lieferanten zum Verbraucher;
• wenn Rohre passend zu den unterschiedlichen Werkstoffen geflanscht werden;
• an Rohrleitungen, die im Bereich von Streustromquellen verlegt sind;
• am Ausgang eines isolierten Rohrleitungsnetzes, das an eine nicht isolierte Rohrleitung anschließt;
• auf den Bodenabschnitten der GasverteilungStationen.

Andere Arten von Flanschverbindungen

• Messflanschverbindungen. Sie sorgen für den Anschluss von Rohrleitungsnetzen mit zusätzlicher Ausrüstung und Messgeräten.
• Hochdruckanschlüsse. Solche Knoten sind variablen Belastungen durch Betriebsmechanismen ausgesetzt. Um Dichte und Festigkeit sowie H altbarkeit zu gewährleisten, sollten daher bei der Installation einige technologische Nuancen beachtet werden. Das Verdrehen der Stollen erfolgt allmählich im Kreis und in einer bestimmten Reihenfolge. Flanschverbindungen können durch Verwendung einer Linsendichtung stärker gemacht werden. Um diese Art von Dichtung zu verwenden, ist es zunächst erforderlich, die Oberfläche sowohl der Dichtungen als auch der Rohre direkt zu schleifen. Gewindeflanschverbindungen sind die beste Option für diesen Typ. Kann auch zusammen mit einer Linsendichtung verwendet werden, Flachmetall. Maximale Flanschdichtheit wird durch die Verwendung von Flachdichtungsmaterialien wie Kupfer oder Aluminium gewährleistet.

Flanschschloss. Diese konstruktionsbedingte Verbindung stimmt vollständig mit dem Flansch überein. Der Unterschied besteht darin, dass anstelle der üblichen Befestigungselemente - Schrauben und Stehbolzen - ein spezielles Design in Form eines Streifens verwendet wird, der die Flansche zusammendrückt und mit Schrauben festzieht. Bei solchen Verbindungen gibt es keine Löcher entlang des Durchmessers der Flansche. Dieser Typ hat sich in Knoten bewährt, die eine schnelle und regelmäßige Trennung-Verbindung erfordern. In diesem Fall können Sie flachgeschweißte oder stumpfgeschweißte Flansche verwenden

Flanschbefestigungen

Für die Montage von Flanschverbindungen werden Befestigungsmittel benötigt. Zur Befestigung von Rohrleitungen werden folgende Befestigungselemente verwendet: Schraube, Mutter, Bolzen und Unterlegscheibe. Da Flanschverbindungen von Rohrleitungen eine ziemlich verantwortungsvolle Konstruktion sind, werden Anforderungen an Verbindungselemente gemäß den folgenden Parametern gestellt:

1. Mittwoch. Sie kann aggressiv sein oder auch nicht. Basierend auf dieser Umgebungseinstellung wird das Verbindungselement ausgewählt. Für aggressive Umgebungen wird Stahl mit Korrosionsschutzeigenschaften bevorzugt. Es ist auch möglich, spezielle Beschichtungen zu verwenden, die Korrosion verhindern.
2. Temperatur. Dabei spielt die Temperatur der Flüssigkeit oder des Gases, das durch diese Pipeline transportiert wird, sowie das Temperaturregime der Umgebung eine Rolle. Jedes Material hat einen Arbeitstemperaturbereich, nach dem das Produkt ausgewählt wird. Wenn die Umgebung -30 ºС nicht überschreitet, können gewöhnliche Stahlsorten verwendet werden, für niedrigere Temperaturen werden kältebeständige Sorten verwendet.
3. Druck. Je höher der Arbeitsdruck, desto höher müssen die Parameter des verwendeten Materials sein, aus dem die Bolzen für Flanschverbindungen hergestellt werden.
4. Indikatoren für Verbindungselemente: Gewindetyp, Steigung, Länge.
5. Material. Der bei der Herstellung von Verbindungselementen für Flanschverbindungen verwendete Stahl kann in vier Kategorien eingeteilt werden:

• Allzweck-Kohlenstoffstahl, Arbeitstemperatur sollte 200 ° C nicht überschreiten, und der maximale Durchmesser beträgt 48 mm;
• Kohlenstoffstahl, der für hochpräzise Produkte verwendet wird, die Betriebstemperatur darf 300 ºС nicht überschreiten;
• Kohlenstoffstahl mit hoher Qualität, Verbindungselemente aus diesem Material können bei Temperaturen über 450 ºС betrieben werden;
• legierte Stähle mit hitzebeständigen und korrosionsbeständigen Eigenschaften.

Eingeschränkte Verwendung von Verbindungselementen

Die Auswahl der Verbindungselemente wird durch die oben genannten Parameter bestimmt, es gibt jedoch einige Einschränkungen:

1. Verbindungselemente, die mit einem Arbeitsdruck von bis zu 25 kgf/cm betrieben werden, sind nicht durch die Wahl des Produkttyps eingeschränkt. Für den Druck, der diesen Wert übersteigt, können nur Bolzen für Flanschverbindungen verwendet werden, die Verwendung von Schrauben ist verboten.
2. Die Stahlsorte für das Bolzen-Mutter-Paar kann entweder gleich oder unterschiedlich gewählt werden. Wenn ein Material verwendet wird, muss die Festigkeit der Mutter um 20 Einheiten geringer sein als die Festigkeit des Bolzens.

Für Flanschverbindungen gibt es einen speziellen GOST-Bolzen, nach dem die Nennmaße des Verbindungselements ausgewählt werden. Die Auswahl der Größen hängt vom Arbeitsdruck ab, dem der Bolzen ausgesetzt wird.

Pads

Dieses Teil ist in einer isolierten Flanschverbindung enth alten, um die notwendige Dichtigkeit zwischen den Flanschen zu gewährleisten. Dichtungen werden nach bestimmten Parametern in verschiedene Typen eingeteilt. Abhängig vondas Material, aus dem sie hergestellt sind, gibt es Kategorien:

• metall;
• nichtmetallisch;
• kombiniert.

Verteilung der Dichtungen nach Elastizität:

• elastisch;
• hart.

Diese Eigenschaft gibt vor, aus welchem Material Dichtungen für Flanschverbindungen hergestellt werden. Elastische werden aus kombinierten und nichtmetallischen Arten erh alten. Starre Dichtungen sind hauptsächlich metallisch, aber auch nichtmetallisch und werden aus Materialien wie Fasern, Hartgummi, Paronit usw. hergestellt.

Konstruktionsmerkmale von Dichtungen

Auf dieser Grundlage werden Dichtungen für Flanschverbindungen unterteilt in:

• Flach (kann sowohl metallisch, nichtmetallisch als auch kombiniert sein), sie werden in Verbindungen mit ebenen Oberflächen verwendet. Der Innendurchmesser der Flachdichtungen sollte 1-3 mm größer sein als der Rohrdurchmesser.
• Linsendichtungen werden aus Kohlenstoff- und legierten Stählen hergestellt und können entweder starr oder flexibel sein.
• Oval bietet eine gute Abdichtung bei mäßiger Bolzenbelastung. Der Kontakt des Dichtungsprodukts erfolgt entlang des Außen- und Innenumfangs mit dem Flansch. Das Material für diese Dichtungen ist entweder Kohlenstoffstahl oder Edelstahl.
• Welldichtungen können aus Metall oder Nichtmetall bestehen. Sie bestehen aus einem dünnen Blech aus Kupfer, Weichstahl, Asbest wird als nichtmetallisches Material oder Pappe verwendetPapier. Der Innendurchmesser entspricht dem Flanschdurchmesser und der Außendurchmesser wird durch die Position der Schrauben angepasst.
• Spirale bezieht sich auf elastische Dichtungen. Eine solche Dichtung besteht aus drei Elementen - einem Spir alteil und zwei Begrenzungsringen.
• Gezahnte Dichtungen, das Material für diese Dichtungen ist Weichstahl oder legierter Stahl. Eine isolierte Flanschverbindung mit dieser Dichtungsart kann bei Temperaturen bis 480 ºС betrieben werden.

Berechnung von Flanschverbindungen

Nachdem die Art des Flansches je nach Verwendungszweck, die Art des Dichtungsprodukts sowie die Materialien, aus denen das Produkt hergestellt wird, bestimmt wurden, wählen die Konstrukteure die erforderlichen Abmessungen des Teils gemäß speziellen Tabellen aus. Sie sind in den entsprechenden GOSTs dargestellt. Obwohl Flansche Standardteile sind, ist es sehr oft notwendig, ein kundenspezifisches Produkt zu entwickeln. Das Berechnungssystem umfasst die folgenden Elemente:

1. Berechnung der plastischen Verformungen am Buchsenfuß, dies gilt für Verbindungen, die bei niedrigen Temperaturen und Drücken arbeiten.
2. Berücksichtigung des externen Biegemoments, das durch die Belastung der Schrauben entsteht. Dieser Parameter bestimmt die Festigkeitseigenschaften des Flansches.
3. Berechnung auftretender Spannungen, insbesondere für Produkte, die durch Schweißen erh alten werden.
4. Wahl der Schraubensteigung, falsch definiert kann dieser Parameter zu einer Durchbiegung der Flanschringe zwischen den Schrauben führen.

Berechnung von Flanschverbindungen muss die Art der Belastung berücksichtigen. Es gibt zwei Möglichkeiten -im ersten Fall wird die Belastung der Schrauben auf die Dichtung übertragen, im zweiten Fall werden die Lasten gleichmäßig zwischen Dichtung und Stützring verteilt.