Как выбрать между накладным фланцем и фланцем для сварки встык

Выбор между фланцем свободного типа (SO) и фланцем с гнездом под приварку (SW) выглядит деталью чертежа, но именно он задаёт стоимость сварки, потолок давления и то, кто допущен к сварке стыка. Оба фланца похожи, и их подмена — классическая инженерная ошибка. В руководстве: способ соединения, диапазоны размеров и давлений, сварка и полная стоимость монтажа, затем порядок выбора — включая уплотнение, которое ложится на фланцевые прокладки между торцами.

Как устроены два типа соединения

Расхождение начинается в отверстии. У фланца свободного типа отверстие чуть больше наружного диаметра трубы, поэтому труба входит свободно, а короткий конус добавляет прочности; исполнение бывает с выступающей поверхностью, с выступом и пазом, шип-паз или под кольцевое соединение. У фланца с гнездом есть внутренний уступ: трубу вводят впритык к уступу, и он выравнивает стык до того, как один шов зафиксирует его.

• Свободный тип (SO) — труба входит в отверстие фланца; соединение выполняют угловыми швами изнутри и снаружи конуса.
• Гнездо под приварку (SW) — труба входит в гнездо и садится на внутренний уступ; соединение выполняют одним наружным угловым швом.

Размеры, класс давления и сравнительная таблица

Среди трубные фланцы фланец свободного типа покрывает широкий ряд от DN10 до DN600 и обычно применяется до класса 300. Фланец с гнездом остаётся в мелком трубопроводе — DN40 и мельче, NPS 2 и ниже, — но выдерживает класс 1500 в пределах ограничений по размеру: до NPS 3 при классе 600 и ниже и до NPS 2.5 при классе 1500.

Та самая картина «бок о бок», которой пользуются инженеры:

Значения приведены по типовым инженерным ограничениям практики ASME B16.5; всегда сверяйтесь с руководящим кодексом проекта.

Сварка, квалификация и стоимость монтажа

Усилие по сварке — вот где типы действительно расходятся.

• Свободный тип — два угловых шва, один изнутри и один снаружи конуса. Стык прощающий, сварщику нужен допуск только на угловые швы, без стыковой сварки.
• Гнездо — один наружный угловой шов, на бумаге быстрее, но подгонка должна быть точной, режим строже, а сварщику нужна квалификация по разделу IX ASME.
• Стоимость монтажа — сам фланец SO дешевле, однако два шва удваивают труд и расходники. На DN40 и мельче экономия труда на SW часто перекрывает более высокую цену детали, поэтому сравнивайте полную стоимость монтажа, а не цену из каталога.
• Ограничения кодексов — ASME B31.1 требует двойных угловых швов для фланцев SO выше NPS 4, и наружный трубопровод котельной допускает тип SO до NPS 4 при том же условии.

Порядок выбора по условиям работы

Начните с диаметра трубы и класса давления, а окончательно решает режим работы.

• Выше 2 дюймов берите свободный тип; ниже 2 дюймов при высоком давлении — гнездо под приварку.
• Перегретый пар или токсичные среды в мелких линиях лучше отдать фланцу с гнездом ради жёсткости и минимальной деформации сваркой.
• Вода, нефть и общехозяйственные линии под периодическую разборку лучше отдать свободному типу ради лёгкого выравнивания и гибкости монтажа.
• Спецификация проекта может перекрыть правило: на ряде объектов фланцы с гнездом запрещены в технологических системах и ограничены водой и воздухом.

Какой бы вариант ни выбрали, подбирайте тип уплотнения под поверхность фланца и держите класс крепежа, затяжку и чистоту поверхности в том же листе спецификации, что и сам фланец.

Частые вопросы

Выдержат ли фланцы свободного типа высокое давление?

Нет. Они штатно работают до класса 300. Выше переходите на гнездо для мелких диаметров или на воротниковый фланец для линий покрупнее.

Почему фланцы с гнездом ограничены мелкими трубами?

Конструкция гнезда и уступа сосредотачивает тепловой ввод в малом стыке, поэтому кодексы держат их на NPS 2 и мельче, чтобы исключить деформацию и застой среды.

Нужна ли сварщикам по фланцам с гнездом отдельная квалификация?

Да. Подгонка строже и применяется квалификация по разделу IX ASME, тогда как стыки SO требуют лишь допуска на угловые швы.

Какой тип быстрее монтировать на мелких линиях?

Гнездо: один наружный угловой шов заменяет два шва фланца свободного типа.

Какой фланец подходит для перегретого пара в мелких линиях?

Фланец с гнездом — ради жёсткости и минимальной деформации сваркой в мелком трубопроводе.