Воротниковые фланцы ГОСТ 28759.4-90: исполнение под приварку для сосудов и аппаратов
Воротниковые фланцы по ГОСТ 28759.4-90 — это фланцы сосудов и аппаратов с конической втулкой (воротником), присоединяемые к корпусу или днищу стыковым сварным швом. Стандарт распространяется на фланцы арматуры, люков и штуцеров химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих аппаратов, работающих под избыточным давлением. Воротник обеспечивает плавный переход от трубы к фланцевой тарелке, снижая концентрацию напряжений в зоне сварного соединения при циклических и температурных нагрузках.
Конструктивно деталь состоит из кольцевой тарелки с уплотнительной поверхностью, конической втулки и разделки кромки под сварку. Исполнение 1 предусматривает гладкую уплотнительную поверхность, исполнение 2 — поверхность с выступом, исполнение 3 — с впадиной. Присоединительные размеры унифицированы с фланцами арматуры по ГОСТ 12815, что позволяет стыковать аппаратные штуцеры с серийной запорной арматурой без переходных деталей.
Материалы и условия эксплуатации
Фланцы изготовляют из поковок, штамповок или сортового проката. Марку стали выбирают по расчётному давлению, температуре стенки и коррозионной агрессивности среды:
- ВСт3сп5, 20 — для неагрессивных сред при температуре от –20 C до +300 C;
- 09Г2С — аппараты, работающие при –40 C и давлении до 2,5 МПа;
- 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т — коррозионностойкие среды, азотная и серная кислота;
- 15Х5М, 12ХМ — нефтепереработка, водородсодержащие среды при +450…+560 C;
- 08Х18Н10Т — пищевые и фармацевтические реакторы с санитарной обработкой.
Уплотнительные поверхности обрабатывают до шероховатости Ra 1,6–3,2 мкм под прокладки из паронита, фторопласта, асбестового картона или спирально-навитые. Твёрдость материала тарелки контролируют, чтобы исключить смятие кромки при затяжке шпилек.
Типоразмерный ряд и параметры
Стандарт охватывает условные проходы от 15 до 200 мм при условном давлении от 0,6 до 4,0 МПа. Ниже приведены характерные сочетания для аппаратов нефтехимии:
| Dу, мм | Ру, МПа | Диаметр тарелки, мм | Число отверстий | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 1,6 | 160 | 4 | 2,1 |
| 80 | 1,6 | 195 | 4 | 3,4 |
| 100 | 2,5 | 230 | 8 | 5,8 |
| 150 | 2,5 | 300 | 8 | 11,6 |
| 200 | 4,0 | 375 | 12 | 22,4 |
Монтаж и контроль
Фланец приваривают к патрубку или обечайке стыковым швом с полным проваром; разделка кромки воротника соответствует требованиям к сварным соединениям сосудов по ГОСТ 5264 и ГОСТ 14771. После сварки выполняют термическую обработку, если она предусмотрена технологией изготовления аппарата, и контролируют шов радиографией или ультразвуком. Соосность уплотнительных поверхностей проверяют при сборке фланцевого соединения с арматурой.
Применение: ректификационные и абсорбционные колонны, теплообменники, реакторы, сепараторы, ёмкости хранения агрессивных продуктов, а также штуцеры насосно-компрессорного оборудования на установках каталитического крекинга и гидроочистки.
Вопросы и ответы
Чем воротниковый фланец отличается от плоского приварного?
Коническая втулка воротника распределяет изгибающий момент от затяжки шпилек и внутреннего давления, снижая напряжения в сварном шве. Плоский фланец применяют при низких давлениях и без знакопеременных нагрузок.
Какие уплотнительные поверхности предусмотрены стандартом?
Исполнения с гладкой поверхностью, с выступом и с впадиной. Выбор определяется типом прокладки и требуемой герметичностью соединения при рабочем давлении.
Можно ли применять фланцы при отрицательных температурах?
Да, при выборе стали 09Г2С или 12Х18Н10Т с ограничением по ударной вязкости. Для температур ниже –40 C требуется материал с гарантированными характеристиками при испытании на ударный изгиб.
Как контролируют качество сварного шва воротника?
Визуально-измерительным контролем, радиографией или ультразвуковой дефектоскопией в объёме, установленном для сосудов, работающих под давлением.
