I. Основы фланцевых соединений и обзор систем стандартов

Фланцевое соединение представляет собой комбинированную уплотнительную конструкцию, состоящую из фланца, прокладки и болтов, взаимно соединённых друг с другом, и относится к разъёмным соединениям. Трубопроводный фланец — это фланец, используемый для трубопроводов в трубопроводных установках; при применении на оборудовании он обозначает фланцы входных и выходных патрубков оборудования.

На международном уровне стандарты на трубопроводные фланцы в основном делятся на европейскую фланцевую систему и американскую фланцевую систему; японский стандарт JIS имеет меньшее международное влияние и не сформировал независимой системы. Национальный стандарт Китая на стальные трубопроводные фланцы (GB) одновременно охватывает часть содержания обеих систем.

II. Обычно используемые международные системы стандартов на трубопроводные фланцы

1. Европейская фланцевая система (немецкий DIN, включая стандарты СССР)

Европейская фланцевая система представлена немецким стандартом DIN; стандарт СССР на трубопроводные фланцы OCT, опубликованный в 1980 году, аналогичен стандарту DIN и здесь не рассматривается. Его основные параметры следующие:

  • Номинальное давление: 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10,0; 16,0; 25,0; 32,0; 40,0 МПа
  • Номинальный диаметр: 15~600 мм
  • Конструктивные типы: плоский приварной листовой, плоский приварной кольцевой свободный, отбортованный свободный, отбортованный приварной встык свободный, приварной встык кольцевой свободный, приварной встык, с шейкой резьбовой, цельный и фланцевая крышка
  • Уплотнительные поверхности: плоская, вогнутая, впадина-выступ, шип-паз, поверхность с резиновым кольцом, линзовая и мембранная сварная поверхность

2. Американская фланцевая система (ANSI B16.5 США)

Американская фланцевая система представлена стандартом ANSI B16.5 «Стальные трубопроводные фланцы и фланцевые фитинги» и широко применяется в нефтехимической и других областях. Её основные параметры:

  • Номинальное давление: 150 psi (2,0 МПа), 300 psi (5,0 МПа), 400 psi (6,8 МПа), 600 psi (10,0 МПа), 900 psi (15,0 МПа), 1500 psi (25,0 МПа), 2500 psi (42,0 МПа)
  • Номинальный диаметр: 6~4000 мм
  • Конструктивные типы: полосовой сварной, муфтовый сварной, резьбовой, свободный, приварной встык и фланцевая крышка
  • Уплотнительные поверхности: вогнутая, впадина-выступ, шип-паз, поверхность с металлическим кольцом

3. Японские трубопроводные фланцы JIS

Японские трубопроводные фланцы JIS в нефтехимических установках обычно используются только для общезаводских систем; на международном уровне они имеют небольшое влияние и не сформировали независимой системы.

III. Национальная система стандартов Китая на стальные трубопроводные фланцы (GB)

Китайская система стандартов GB объединяет европейскую и американскую системы; конкретные параметры следующие:

1. Номинальное давление

Диапазон номинального давления составляет от 0,25 МПа до 42,0 МПа и делится на два ряда:

  • Ряд 1 (основной ряд): PN1,0; PN1,6; PN2,0; PN5,0; PN10,0; PN15,0; PN25,0; PN42
  • Ряд 2: PN0,25; PN0,6; PN2,5; PN4,0

При этом размеры фланцев шести классов PN0,25; PN0,6; PN1,0; PN1,6; PN2,5; PN4,0 относятся к европейской фланцевой системе, представленной немецкими фланцами, а остальные — к американской фланцевой системе, представленной американскими фланцами. В стандарте GB максимальный класс номинального давления, относящийся к европейской системе, составляет 4 МПа, а максимальный класс номинального давления, относящийся к американской системе, — 42 МПа.

2. Номинальный диаметр

Диапазон номинального диаметра составляет от 10 мм до 4000 мм.

3. Конструктивные формы фланцев

Конструктивные формы фланцев делятся на две большие категории: цельные фланцы и элементные фланцы:

  • Цельный фланец
  • Элементный фланец:
    • Резьбовой фланец
    • Приварной фланец: приварной встык, с шейкой плоский приварной, с шейкой муфтовый приварной, листовой плоский приварной
    • Свободный фланец: свободный с шейкой и приварным встык кольцом, свободный листовой с приварным встык кольцом, свободный листовой с плоским приварным кольцом, свободный листовой отбортованный
    • Фланцевая крышка (глухой фланец)

4. Уплотнительные поверхности фланцев

Типы уплотнительных поверхностей включают: плоскую, вогнутую, впадина-выступ, шип-паз, поверхность с кольцевым соединением.

IV. Заключение и рекомендации по выбору

При выборе фланцев необходимо в зависимости от класса давления оборудования или трубопровода, номинального диаметра, характеристик среды и требований к соединению определить использование европейской или американской системы и подобрать соответствующие конструктивный тип и уплотнительную поверхность. Китайский стандарт GB предлагает гибкое комбинированное решение; инженерно-техническим работникам и специалистам по закупкам рекомендуется делать выбор в соответствии с конкретными проектными нормами.