Свободный сварной фланец из стали 3: конструкция, параметры и применение
Свободный сварной фланец из стали 3 — разъёмное фланцевое соединение, в котором кольцо из стали марки Ст3 не имеет жёсткой связи с патрубком: оно свободно вращается на трубе и фиксируется сварным буртом. Такая схема снимает часть монтажных напряжений с кольцевого шва, упрощает совмещение болтовых отверстий при сборке и позволяет применять углеродистую сталь обычного качества там, где рабочая среда не требует легированных марок.
Конструкция и материалы
Фланец состоит из двух элементов: свободного кольца с болтовыми отверстиями и приварного бурта (воротника), который воспринимает осевые усилия и передаёт их на кольцо. Кольцо изготавливают из стали 3 по ГОСТ 380 — как правило, Ст3сп5 или Ст3пс5 с гарантией свариваемости и ударной вязкости при отрицательных температурах. Бурт выполняют из того же материала либо из трубы, соответствующей по химическому составу.
Приварной бурт соединяется с трубой кольцевым швом; кольцо при этом остаётся подвижным. Такая развязка функций позволяет выполнять сварку в поворотном положении, что критично при монтаже в стеснённых условиях — в траншеях, на высотных эстакадах, внутри аппаратов.
Технические параметры
| Параметр | Значение | Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Номинальное давление | PN 6–40 | Диапазон DN | 15–1200 мм | по ГОСТ 12820 |
| Предел текучести стали 3 | не менее 245 МПа | Временное сопротивление | 370–490 МПа | Ст3сп5 |
| Рабочая температура | –40…+300 C | Толщина кольца | 12–45 мм | зависит от DN |
| Исполнение | плоское, под бурт | Уплотнительная поверхность | исполнение 1–4 | ГОСТ 12815 |
| Марка стали | Ст3сп5, Ст3пс5 | Стандарт | ГОСТ 380 | углеродистая обычного качества |
Области применения
- Технологические трубопроводы водоснабжения и водоотведения на насосных станциях.
- Системы отопления и теплоснабжения с рабочим давлением до 1,6 МПа.
- Воздуховоды и газопроводы низкого давления в вентиляционных установках.
- Аппараты химических производств, работающие с нейтральными средами.
- Резервуарное оборудование и ёмкости нефтебаз при температуре до +300 C.
- Соединения трубопроводов в системах пожаротушения и оборотного водоснабжения.
Монтаж и сварка
Бурт приваривается к трубе стыковым или угловым швом электродами Э42 или Э46 по ГОСТ 9467. Перед сваркой кромки зачищают до металлического блеска, обезжиривают и собирают с зазором 1,5–2,5 мм. Кольцо устанавливается на бурт после остывания шва, что исключает деформацию болтовых отверстий от теплового расширения.
Затяжку болтов выполняют крест-накрест в 2–3 прохода динамометрическим ключом. Для стали 3 при PN 16 рекомендуемый момент затяжки болтов М20 — 180–220 Нм. Повторный контроль момента проводят после первого цикла нагрева-охлаждения системы.
Эксплуатационные ограничения
Сталь 3 не предназначена для сред с высокой коррозионной активностью: кислот, щелочей, морской воды. При эксплуатации в условиях влажной атмосферы требуется защитное покрытие — грунт-эмаль или горячее цинкование толщиной 60–80 мкм. Для агрессивных сред применяют свободные фланцы из нержавеющих марок, например 12Х18Н10Т.
Вопросы и ответы
Чем свободный фланец отличается от плоского приварного?
У свободного фланца кольцо не приваривается к трубе напрямую — оно вращается на приварном бурте. Это упрощает совмещение отверстий и снижает напряжения в сварном шве при монтаже.
Какая сталь используется для изготовления?
Применяется углеродистая сталь обычного качества по ГОСТ 380: Ст3сп5 или Ст3пс5. Эти марки обеспечивают достаточную прочность и хорошую свариваемость.
При каком давлении допустима эксплуатация?
Стандартный диапазон — PN 6–40 в зависимости от DN и толщины кольца. Для PN 16 при DN 100 толщина кольца составляет около 20 мм.
Можно ли использовать фланец при отрицательных температурах?
Да, до –40 C при условии применения стали Ст3сп5 с гарантированной ударной вязкостью. Для более низких температур требуются легированные стали.
