Если говорить о фланец стальной плоский на приварном кольце, многие сразу представляют себе простую деталь — кольцо с отверстиями под болты, которое приваривается к трубе. Но на практике, особенно когда речь заходит о давлениях выше условных PN16 или агрессивных средах, эта простота обманчива. Частая ошибка — считать, что раз он ?плоский? и ?на кольце?, то его можно ставить куда угодно, лишь бы диаметр совпал. На деле же разница в исполнении по ГОСТ 12820-80 или, скажем, ASME B16.5, в качестве материала кольца (часто его заказывают отдельно от самого фланца), в способе приварки — всё это определяет, будет соединение держать или даст течь через полгода. Сам видел, как на одной из котельных под Челябинском поставили фланцы с кольцом из стали 3 вместо 09Г2С на паропроводе — через три месяца пошли трещины по сварному шву. И ведь виноваты были не сварщики, а именно несоответствие материала кольца рабочей температуре.
Ключевой момент, который многие упускают — это именно приварное кольцо. Не сам фланец, а то, к чему он крепится. В идеале, материал кольца должен максимально близко соответствовать материалу трубы или аппарата, к которому его варят. Если труба из 12Х18Н10Т (нержавейка), а кольцо из обычной углеродистой стали — жди проблем с электрохимической коррозией. Да и сваривать их — то еще удовольствие, нужны специальные переходные электроды. Часто заказчики, пытаясь сэкономить, берут плоский фланец из стали 20, а кольцо — из чего подешевле. Экономия в пару сотен рублей на комплекте потом оборачивается остановкой линии на сутки для ремонта.
По своему опыту скажу, что качественные комплекты, где и фланец, и кольцо подобраны в паре, часто проще найти у специализированных производителей, которые контролируют весь цикл. Вот, например, если взять ООО Чжэцзян ЧжиЦзюй Трубы — они как раз из таких. Специализация на нержавеющей стали (https://www.zhiju-steel.ru) не означает, что они делают только трубы. Их профиль — это полный цикл по продукции из нержавейки, а значит, и фланцы, и кольца к ним они могут вести от плавки до механической обработки. Это важно, потому что при производстве фланец стальной плоский на приварном кольце для ответственных узлов однородность материала и точность геометрии кольца — половина успеха. У них, кстати, часто в наличии есть кольца под популярные диаметры из 12Х18Н10Т и AISI 304, что для пищевой или химической промышленности — самый ходовой вариант.
Еще один нюанс — обработка торца кольца под сварку. Он должен быть либо с фаской, либо, для некоторых методов сварки, с притуплением. Если кольцо приходит с необработанной кромкой, сварщику приходится самому ее снимать ?болгаркой?, что почти всегда ведет к перегреву кромки и нарушению геометрии. Идеальный вариант — когда производитель, тот же ЧжиЦзюй, поставляет кольцо уже готовое под сварку, с нужной разделкой. Это ускоряет монтаж в разы и снижает риск брака.
Допустим, комплект подобран идеально. Но монтаж фланец стальной плоский на приварном кольце — это отдельная история. Самая распространенная ошибка — приварка кольца к трубе ?внатяг?. То есть, трубу и кольцо пытаются совместить с сильным усилием, а потом обваривают. В результате в металле остаются высокие остаточные напряжения. При первом же тепловом расширении трубопровода шов может потрещать. Правильно — сначала сделать прихватки в 2-3 точках, убедиться в соосности, а уже потом вести основной шов, желательно в несколько проходов, особенно для толстостенных труб.
Вторая ошибка — игнорирование зазора между фланцем и кольцом после его приварки. Этот зазор должен быть, он предусмотрен конструкцией для свободной стыковки ответного фланца. Но иногда сварка ведет металл, или кольцо изначально было немного деформировано, и фланец на него не ?садится?. Начинают бить кувалдой — и повреждают уплотнительную поверхность. После этого даже самая лучшая паронитовая прокладка не обеспечит герметичность. Тут совет простой: перед окончательной сборкой всегда проверяй свободное вращение фланца на кольце. Если не вращается — ищи причину, править, но не силой.
И третий момент, про который часто забывают, — это чистка швов и антикоррозионная обработка. Особенно для стальных, не нержавеющих, фланцев. Окалина и брызги от сварки на уплотнительной поверхности — гарантия протечки. А после монтажа место сварки кольца к трубе нужно обязательно зачистить и покрасить, иначе ржавчина начнет разъедать шов снаружи. Казалось бы, мелочь, но из-за таких мелочей чаще всего и происходят отказы.
Расскажу про один случай на мясоперерабатывающем комбинате. Заказывали фланцы с кольцами для линии подачи горячего пара. Давление невысокое, температура около 130°C. Заказ отдали самому дешевому поставщику. Фланцы пришли вроде бы нормальные, а вот кольца — нет. При визуальном осмотре было видно, что отверстия под болты смещены относительно посадочных мест на фланцах миллиметра на полтора-два. Монтажники, недолго думая, рассверлили отверстия в кольцах побольше и поставили. Собрали линию, запустили.
Через месяц на одном из стыков пошла течь пара. Когда разобрали, оказалось, что из-за смещенных и разболтанных болтов нагрузка распределилась неравномерно, прокладку выдавило, а сам фланец дал микротрещину. Остановка линии, срочный поиск замены. В итоге все равно пришлось заказывать новые, но уже правильные комплекты — на этот раз обратились к проверенному поставщику, где была уверенность в качестве, типа того же ООО Чжэцзян ЧжиЦзюй Трубы. Их преимущество в том, что они как производитель (https://www.zhiju-steel.ru) обычно поставляют фланец и кольцо в сборе, уже совмещенные и проверенные. И для ответственных участков это не просто удобно, а необходимо. С тех пор на том комбинате для сред с температурой выше 100°C используют только такие, предварительно согласованные комплекты. Мораль: экономия на этапе закупки оборачивается многократными потерями на ремонте.
Для разных отраслей требования к фланец стальной плоский на приварном кольце сильно разнятся. В химической промышленности, помимо давления, критична стойкость к агрессивным средам. Тут часто нужны фланцы из нержавеющих сталей марок 10Х17Н13М2Т (AISI 316Ti) или даже более стойких сплавов. И кольцо, естественно, должно быть из того же материала. Причем важно, чтобы поверхность, контактирующая с средой (внутренний диаметр кольца и торец), имела определенную чистоту обработки, иногда даже полировку. Производители, которые работают с нержавейкой, как ООО Чжэцзян ЧжиЦзюй Трубы, обычно могут обеспечить и нужную марку стали, и требуемую отделку поверхности, что для химиков — обязательное условие.
В пищевой промышленности, помимо коррозионной стойкости, важен фактор гигиены. Поверхности не должны иметь пор, трещин, где могли бы скапливаться бактерии. Поэтому фланцы и кольца часто требуют электрополировки. И опять же, логичнее заказывать такой комплект у того, кто специализируется именно на нержавейке для пищевки. На их сайте (https://www.zhiju-steel.ru) видно, что это их основной профиль — продукция из нержавеющей стали, а значит, и технология, и контроль под такие задачи заточены.
Для высокотемпературных применений (теплоэнергетика) на первый план выходит ползучесть металла. Углеродистая сталь 20 или 25 хороша до определенного предела. Для более высоких параметров пара нужны стали перлитного класса, например, 15Х5М. И здесь снова встает вопрос о паре ?фланец-кольцо?. Их термическая обработка (отпуск) после сварки становится критически важной операцией, чтобы снять напряжения. Не каждый завод берется за такое. Нужен именно производитель с опытом в энергетическом машиностроении.
Итак, если резюмировать мой опыт работы с фланец стальной плоский на приварном кольце, то список контрольных точек будет таким. Во-первых, всегда требуй паспорта качества и на фланец, и отдельно на приварное кольцо. В паспорте должна быть четко указана марка стали, номер плавки, результаты механических испытаний (если проект ответственный). Во-вторых, визуально и с помощью шаблона проверь геометрию: соосность отверстий под шпильки и посадочного места под фланец, перпендикулярность торца кольца его оси. Любой перекос — это будущая проблема с герметичностью.
В-третьих, если заказ крупный или для критичного объекта, не поленись съездить к поставщику или на склад, посмотреть на продукцию ?вживую?. Увидишь и качество обработки поверхности, и упаковку (хорошие производители защищают уплотнительные поверхности от повреждений), и организацию хранения. Поставщик вроде ООО Чжэцзян ЧжиЦзюй Трубы, который является производителем, обычно открыт для таких визитов — им нечего скрывать.
И главное — не рассматривай фланец и кольцо как две отдельные детали. Это единый узел, который должен быть спроектирован, изготовлен и подобран в комплекте. Экономия на одном элементе сводит на нет качество другого. Лучше один раз найти надежного партнера-производителя, который понимает эти взаимосвязи, чем потом месяцами разгребать последствия аварийной остановки. Как говорится, скупой платит дважды, а в промышленной трубопроводной арматуре — и того больше.
