Флянец — конструктивный элемент машин¶

Флянец (от нем. Flansch) — это выступающая часть детали машины или трубопровода, обычно дисковой или кольцевой формы, предназначенная для соединения сопрягаемых элементов между собой. Флянцевые соединения являются одним из наиболее распространённых неразъёмных и условно-разъёмных соединений в машиностроении, трубопроводном транспорте, судостроении и других отраслях промышленности.

¶Происхождение термина

Слово «флянец» пришло в русский язык из немецкого Flansch, что в свою очередь восходит к нидерландскому flens — «выступ, борт». Термин вошёл в употребление в России в XIX веке вместе с развитием промышленного машиностроения и парового транспорта, когда в страну активно импортировались немецкие и британские технологии. В англоязычной технической литературе аналогичный элемент называется flange, во французской — bride.

¶Устройство и конструкция

Флянец представляет собой утолщение в виде диска или кольца, жёстко связанное с корпусом детали — трубой, валом, корпусом аппарата, крышкой и т. д. На торцевой поверхности флянца выполнена калиброванная плоскость (упорная площадка), а по окружности — ряд отверстий под болты или шпильки. Между сопрягаемыми флянцами, как правило, устанавливается прокладка из мягкого материала, обеспечивающая герметичность соединения.

Основные элементы флянца:

• Болтовая (шпилечная) зона — кольцо отверстий под крепёж;
• Упорная (контактная) поверхность — плоскость, прилегающая к прокладке или к сопрягаемому флянцу;
• Шейка — переходная часть, соединяющая флянец с корпусом детали;
• Уплотнительная поверхность — может быть гладкой, с канавками («сальниковая»), с выступающим кольцом («шпигель») или с металлическим кольцом (типы RF, RTJ).

¶Классификация

По форме флянцы подразделяются на:

• Плоские (дисковые) — простейший тип, применяется для соединения труб малых диаметров;
• Сварные — привариваются к трубе или корпусу, наиболее распространены в трубопроводах;
• Наварные (накладные) — надеваются на трубу и привариваются по окружности;
• Литые — изготавливаются вместе с корпусом запорной арматуры, насосов, теплообменников;
• Глухие (слепые) — закрывают конец трубопровода или отверстие в аппарате;
• Переходные — соединяют трубы разного диаметра;
• Комбинированные — сварной флянец с втулкой или шейкой под стыковую сварку.

По типу присоединения различают флянцы под фланцевое соединение, под приварку встык, под резьбовое соединение и под сварку внахлёст.

¶Стандартизация

Флянцы регламентируются рядом отечественных и международных стандартов. В России основным документом является ГОСТ 33259-2015 «Фланцы трубопроводов для давлений от 0,1 до 20 МПа», который заменил устаревшие ГОСТ 12815-80 и ГОСТ 12820-80. Ранее также действовали ГОСТы на флянцы для судостроения (ГОСТ 10494-80) и арматурные флянцы (ГОСТ 33260-2015).

В международной практике применяются стандарты ASME B16.5 (США), DIN EN 1092-1 (Европа), ГОСТ Р 54432 и другие. Несмотря на схожесть конструкции, размеры отверстий, диаметры и толщины по разным стандартам могут не совпадать, поэтому прямая взаимозаменяемость флянцев разных систем не всегда возможна.

¶Материалы

Флянцы изготавливают из:

• Углеродистых и низколегированных сталей (Ст3, 09Г2С, 20) — для большинства промышленных применений;
• Нержавеющих сталей (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316) — для агрессивных сред и пищевой промышленности;
• Специальных сплавов — для высоких температур и давлений;
• Чугуна — для малонапорных систем отопления и водоснабжения;
• Пластика и фторопласта — для химической промышленности.

¶Применение

Флянцевые соединения применяются в трубопроводах пара и горячей воды, в нефтегазовой отрасли, химическом и нефтехимическом машиностроении, в котельных установках, теплообменниках, насосах, компрессорах, запорной арматуре. Широко используются в судостроении, где герметичность и ремонтопригодность соединений критически важны. В железнодорожном транспорте флянцы применяются в системах торможения и подвески.

К достоинствам флянцевых соединений относятся разборяемость, возможность многократной сборки, надёжность и герметичность. К недостаткам — увеличенные габариты и масса по сравнению со сварными стыками, а также необходимость периодического подтягивания болтов.

Источники:

• ГОСТ 33259-2015 «Фланцы трубопроводов для давлений от 0,1 до 20 МПа»
• ГОСТ 12815-80 «Фланцы приварные стальные»
• Справочник «Трубопроводная арматура: справочник» под ред. С. И. Косых
• ASME B16.5 — Pipe Flanges and Flanged Fittings
• DIN EN 1092-1 — Flanges and their joints