Замена фланцевого соединения

Особенности фланцевых соединений

Вместо сварочных и муфтовых стыковок часто используют фланцы. Они устанавливаются на сторцованный край трубы с помощью сварки или на резьбу. После этого края труб подводятся друг к другу, а затем соединяются. В качестве соединительных элементов применяются болты, шпильки, гайки.

Благодаря данной особенности удается обеспечить возможность разъединения трубопроводной системы с целью замены уплотняющей прокладки фланцевого соединения, повторного присоединения. Характеристики прокладки зависят от материала. Часто производятся из разных видов резины, фторопласта.

Фланец – это надежный способ герметичной стыковки. Но если по трубопроводам течет агрессивная жидкость, его помещают в защитный кожух. Задача защитного кожуха – не допустить разбрызгивания опасного вещества, если стык повредится. Поскольку подобный способ присоединения металлических элементов стал широко применяться, в производстве появляется все больше фланцевых изделий разных видов.

Материал деталей

При изготовлении фланца используется углеродистая, низколегированная или нержавеющая сталь. Нередко применяется чугун (ковкий и серый). Реже изделия производят из полипропилена, алюминия, латуни, бронзы, титана. Полипропилен внедрили совсем недавно. Такие модели предназначены для установки полимерных труб.

Перед монтажом фланцевого соединения сначала происходит его подбор с учетом температурного режима, давления в трубопроводной системе, некоторых других параметров. В нормативах ГОСТов содержатся таблицы, где указана информация о марках металла, рассчитанных на определенное давление и температуру. Лучший выбор – элемент из сплава, который аналогичен сплаву трубы или участку монтажа.

Не только материал производства должен отвечать особым требованиям, но и уплотнительные элементы соединения. Обычно прокладки для установки или замены на фланцевых соединениях газопроводов (водопроводов, глушителей и др.) изготавливаются из технической резины. Она характеризуется устойчивостью к:

• кислотам;
• щелочам;
• маслам;
• бензину;
• высоким температурам.

На тип прокладки и материал влияет назначение трубопроводной системы, характеристики соединения.

Технология производства

Изготовление фланцев выполняется несколькими методами:

• центробежным литьем;
• штамповкой или ковкой;
• резкой лазерным инструментом металлического листа;
• резкой из листа стального проката с использованием лазерного инструмента;
• полуручным способом на станках ЧПУ или полуавтоматических токарно-фрезерных.

Метод, который дает максимальную производительность, – штамповка. Позволяет выпускать серийные партии. Предполагает использование закрытых форм – штампов. Минимально затратный способ – резка из листов стали. Однако требуется ультразвуковой контроль для исключения каверн.

При производстве фланцевых соединений для монтажа на задвижки трубопроводов выполняется строгий контроль качества. Качество влияет на функционирование магистралей. Выход из строя или повреждение трубопроводных путей приводят к существенным потерям. Один из главных тестов, который проходят элементы – проверка на механическую целостность, ровность поверхности.

Для защиты деталей от воздействия агрессивных сред на них наносят специальные покрытия. Благодаря этому срок службы увеличивается. Поверхность обрабатывается никелем, хромом, цинком и прочими материалами. Это снижает вероятность преждевременного разрушения.

Типы повреждений

Повреждения на поверхности фланца появляются по разным причинам. Впоследствии нередко они становятся причиной появления утечек. В качестве элемента защиты применяется прокладка. Ее периодическая замена на фланцевом соединении снижает вероятность выхода наружу рабочей среды. Рассмотрим некоторые распространенные типы повреждений, их характеристики и возможные причины возникновения:

• Царапины

Такие повреждения имеют удлиненную форму, небольшую глубину, острое дно. Если они появились в результате сильного механического воздействия, то их глубина может быть существенной. Чаще появляются из-за контакта изделия с острым предметом. Например – обработка стальных фланцев щеткой с проволочной щетиной или долотом.

• Выбоины

Представляют собой широкие и удлиненные повреждения. Обладают скругленным дном. Причина появления – воздействие острым тупым предметом в виде отвертки, стамески, края другой детали.

• Ямы

У повреждений небольшая, но скругленная форма. Возникают по причине коррозии в определённых местах. Нередко объединяются в скопления.

• Вмятины

Бывают тупыми или острыми, удлиненными. Частая причина появления – контакт с оборудованием, на котором происходит позиционирование с помощью тросов и такелажных средств.

Частые случаи, при которых появляются углубления – замена прокладок фланцевых соединений наружных газопроводов (и иных). В процессе замены прокладок происходит небрежное удаление старого прокладочного материала с помощью острых предметов (зубило, отвертка). Данную процедуру лучше производить щеткой с щетиной из латуни.

Когда может потребоваться ремонт

В случае обнаружения утечки необходимо провести ремонт. Если этого не сделать, возможен выход из строя всей трубопроводной сети.

Правила монтажа фланцевых соединений

Перед непосредственным монтажом выполняются операции по подготовке деталей к установке.

Предварительный этап включает следующие процедуры:

• Обследование поверхности фланцевых элементов с целью определения их состояния. Не должны присутствовать вмятины, царапины, неровности.
• Очистка и обезжиривание. Для этого используется щетка с латунной проволокой и специальные обезжиривающие составы.
• Проверка болтов, шайб, гаек. Необходимо для выявления коррозии. Также выполняется снятие заусенец со стали, прогонка резьбы.
• Смазка резьбы болтов.
• Пробная установка прокладки. Повторное использование уплотнительных элементов недопустимо. Если нет новых, рекомендуется временный монтаж нескольких старых штук.
• Затяжка болтов. Применяется определенная схема периодичности. Это позволяет добиться определенного уровня прочности, герметичности.

Рекомендуемая схема для установки болтов:

• Затягивать первые болты необходимо не в полную силу.
• Когда первый болт установлен, следует насадить второй крепеж с противоположной стороны.
• Далее нужно установить болт, который отступает от первого примерно на четверть.
• Затем надо произвести монтаж в крестообразной последовательности.

Если у фланца 4 отверстия, установка выполняется крестообразно. При монтаже важно равномерно затягивать фиксирующие детали. Избыточное напряжение способствует разрушению резьбы или обрыву шпилек, шайб, болтов.

Для монтажных мероприятий понадобится:

• ручной гаечный ключ;
• гидравлические ключи;
• пневмогайковерт.

Проведение работ путем ручной затяжки возможно при наличии практических навыков. Спустя 24 часа все болты на узле дополнительно подтягиваются.

Ремонт и замена прокладок фланцевых соединений трубопроводов

Ремонт соединительных узлов направлен на устранение дефектов, которые возникают при эксплуатации. Перед выполнением операций необходима проверка и очистка трубопроводных путей от кокса и ржавчины.

Ремонт трубопровода состоит из нескольких этапов:

• обследование, восстановление опор и подвесок;
• устранение утечки в соединительном узле, обтяжка фланцев, замена прокладок;
• обследование компенсаторов с целью определения их положения;
• обследование сальников арматуры;
• проверка арматуры на герметичность;
• замена изношенных участков трубопровода.

Перед ремонтными процедурами трубопроводный путь освобождается от рабочей среды. Наличие потеков, запаха, снижение потока при перекачке продуктов – сигнал о наличии протечки во фланцевом соединении. Для устранения пропусков:

• соединительный узел разбирается путем снятия болтов;
• производится зачистка двух ранее прилегавших друг к другу поверхностей от остатков старой прокладки;
• на ее место помещается новая из асбеста, паронита, свинца или фторопласта;
• фланец вновь собирается путем закрутки и зажатия всех болтов;
• спустя сутки проводится проверка фланцевого соединения и дополнительная подтяжка болтов.

От среды эксплуатации трубопроводных путей зависит, из какого материала должна быть прокладка. Это важно учитывать, чтобы уплотнитель исправно выполнял функцию и не разрушался. Обычная резина сохраняет свойства до температуры +50 градусов. Если трубопроводная система используется для транспортировки газа, горячей воды, пара, нефтепродуктов и прочих жидкостей, подходят прокладки из паронита. Они способны выдерживать нагрев до +400 градусов Цельсия и давление до 40 атм. (4 Мпа).

Если произошла авария, вызванная разрывом сварочного шва или разрушением фланца, ее устраняют путем замены дефектного участка или соединительных узлов. Делается это с помощью сварочных операций. Перед их проведением трубопровод опустошается.

Замена и ремонт фланцевых соединений наружных газопроводов

К данной процедуре прибегают, если были обнаружены дефекты. Метод обнаружения включает:

• Осмотр.
• Измерение геометрических параметров. Если произошло отклонение от габаритов, которые указаны в чертежах, возможно наличие повреждений.
• Рентгеноскопия, ультразвуковой контроль. Операции проводятся с применением цифрового оборудования. Позволяют получить точные данные о размерах дефектов.
• Проверка герметичности. Выполняется галоидными, гелиевыми течеискателями. Если установилась морозная погода, применяется незамерзающий мыльный раствор.

Метод проведения ремонтных работ:

• Перекрытие трубопроводного пути для минимизации попадания грязи, посторонних предметов.
• При сильном повреждении фланцев или нецелесообразности ремонта их заменяют на другие. Делается это с помощью сварки. Старые срезаются, а на их место устанавливаются новые (бу в хорошем состоянии).
• Если фланцы в нормальном состоянии, производится очистка уплотнительных поверхностей. Старые прокладки удаляются. Шабером избавляются от коррозии.
• Устранение глубоких дефектов, забоин и раковин выполняется механическим способом.
• Чтобы убрать образовавшиеся отверстия, применяется электронаплавка.
• Поверхности дополнительно зачищаются, шлифуются.

Чтобы обеспечить плотное прилегание поверхностей друг к другу, производится притирка. В операции задействуются порошки и пасты. Их вид зависит от материала фланца. На то, что процесс окончен, указывает появление матово-серого кольца. Прокладки, как и дефектные болты, а также шпильки, заменяются новыми.

Замена фланцевого соединения глушителя

Владельцы автомобилей иногда сталкиваются с проблемой увеличения звука, который исходит из-под автомобиля. Часто на глушителях со временем повреждаются соединительные узлы. Они бывают «мягким» и «жёсткими». Временная мера для устранения дефектов – сварка. Однако она нередко усугубляет проблему – заваренный фланец вскоре становится непригодным для ремонта и использования.

Некоторые распространённые решения в случае проблем с глушителем:

• использование нового комплекта фланцев;
• использование фрагмента старых труб с фланцами, которые были демонтированы с другого аналогичного автомобиля;
• отрезание фланца и замена на металлический хомут.

Последние два способа – крайняя мера. Обычно к ним прибегают, если автомобиль будет продаваться. Оптимальное решение – приобретение комплекта новых фланцев вместе с прокладкой, болтами.

Для выполнения операции по замене требуется болгарка и сварочный аппарат. С помощью сварки новый фланец крепится на конце трубы глушителя путем приваривания торца. Такая процедура позволяет получить нужный результат. Новый узел прослужит долго, обеспечивая комфортную езду с минимальным шумом.

Требования к уплотнительным материалам для фланцевого соединения

При изготовлении уплотнителей используются разные материалы. В зависимости от них прокладки бывают:

• Металлические. К ним относятся чугунные, титановые, алюминиевые, стальные изделия.
• Неметаллические. К ним относятся паронитовые, резиновые, фторопластовые изделия.
• Комбинированные. К ним относятся графитофторопластовые изделия.

Подбор уплотнителей зависит от вида рабочей среды. Важную роль играют нормативные документы. Не рекомендуется использовать уплотнители с масляными и грязевыми пятнами, загрязнениями, остатками других прокладок, трещинами. При установке недопустимо применение синтетических смазок, перемоток.

Почему появляются дефекты фланцевых соединений

При возникновении утечек в трубопроводном пути требуется их немедленное устранение. Обычно они возникают в местах соединений. Причина – дефект в одной из частей узла. Дефекты могут быть связаны с:

• Потерей свойств уплотнителя. Со временем в уплотнительном материале появляются трещины, разрывы, забоины.
• Проблемами с корпусом. Например, толщина стенок фланца воротникового типа уменьшилась.
• Появлением отверстий в соединениях.
• Проблемами с прокладками;
• Износом болтов, гаек, шпилек.

Рекомендации по монтажу фланцевых соединений

Процедуры по уплотнению соединительных узлов проводятся на разных привалочных поверхностях:

• гладкие на обоих фланцах – до 25 кг/см 2;
• выступ на одном и впадина на другом фланце - до 40 кг/см 2;
• с канавками на обоих фланцах под металлические прокладки восьмиугольного или овального сечения для высоких давлений.

Монтаж узла

Операция включает несколько этапов:

• уплотнение поверхностей фланцев;
• выравнивание перекосов;
• устранение зазоров;
• размещение деталей соединительного узла, чтобы отверстия под болты располагались симметрично.

Не допускается выравнивать перекосы методом затяжки шпилек, устранять зазоры методом установки клиновых прокладок.

Сборка фланца должна выполняться с учетом следующих требований:

• Если трубопроводные пути работают при температуре, которая превышает +300 градусов Цельсия, перед монтажом болты лучше смазать графитовой смазкой.
• Прокладки лучше использовать в соответствии с ГОСТом.
• Все использующиеся гайки для болтов должны располагаться с одной из сторон соединительного узла.
• Процедуру затяжки болтов лучше выполнять, соблюдая правило равномерного распределения усилий. Делается это путем закручивания гаек методом «крест-накрест».
• Выход концов шпилек и болтов из гаек должен быть одинаковым.
• Для устранения зазора между торцами труб, а также несовпадений осей труб нельзя использовать методы нагрева, натяжения, искривления.