Назначение и материалы

Заглушка фланцевая – деталь трубопроводной арматуры, применяемая для постоянного или временного перекрытия движения  рабочего носителя по трубопроводу и его герметизации. По конструкции  глухой фланец (заглушка) имеет вид диска без центрального отверстия, на кольцевой поверхности которого закладывается уплотнительная прокладка. По окружности детали симметрично расположены отверстия для крепящих соединений.

Фланцевые заглушки используются в трубопроводных магистралях промышленных предприятий нефтяной, химической, газовой отраслей, а также в трубопроводах жилищно-коммунальной сферы (водо- и газопроводы, канализация и т.д.). Глухие фланцы устанавливают на концевых участках каркаса трубопровода или в отдельных его частях для их исключения из технологического процесса. С их помощью может проводиться консервация определенных участков трубопровода с последующим возобновлением их работы.

По геометрическим характеристикам, материалу  изделия и уплотнителя, диапазону рабочих температур и давлений, заглушка должна полностью соответствовать сопрягаемому фланцу, который монтируется на каркас трубопровода, в связи с чем, установка фланцевых заглушек не требует проведения дополнительной сварки. Их крепление осуществляется болтами и шпильками стандартных размеров.

Технические требования к заглушкам и материалам, используемым при их изготовлении, аналогичны требованиям для трубопроводной арматуры в целом:

• высокая надежность, обеспечение герметичности, коррозионная стойкость, продолжительные сроки службы;
• безопасность, простота установки и технического обслуживания;
• доступность и оптимальная стоимость.

Глухие фланцы изготавливаются различных марок стали, при этом выбор материала осуществляется в зависимости от назначения, области применения и рабочей среды трубопровода. В промышленности при производстве данных изделий используется сталь следующих марок:

• Ст 20 (конструкционная углеродсодержащая);
• Ст 09Г2С (конструкционная низколегированная);
• сталь 12Х18Н10Т (конструкционная криогенная);
• сталь 10Х17Н13М2Т (коррозионно-стойкая);
• сталь 15Х5М (легированная жаропрочная).

Техническая документация

Промышленные способы изготовления фланцевых заглушек, варианты их исполнения, геометрические размеры и другие технические характеристики регламентируются отраслевыми государственными стандартами. Основная техническая информация представлена в стандартах отрасли АТК 24.200.02-90 и ГОСТ 12836-67. Краткий перечень технических характеристик глухих фланцев в соответствии с указанными документами включает: условное и рабочее давление (от 0,6 до 16 МПа); условный диаметр (от 10 до 1600 мм); температура эксплуатации (от минус 70 до 600°С); используемый материал (марка стали). 

Дополнительная отраслевая документация определяет:

• технические требования и характеристики для стальных фланцевых заглушек (ОСТ 26-11-07-85);
• технические характеристики заглушек в исполнении 1 (ОСТ 34-10-428-90);
• требования к поворотным заглушкам (Т-ММ-25-2000, Т-ММ-25-01-06, АТК 26-18-5-93);
• рабочие и условные давления (ГОСТ 356);
• присоединительные диаметры (ГОСТ 12815);
• требования к материалам (ОСТ 26-291);
• технические требования к элементам крепежа глухих фланцев (ОСТ 26-2043);
• печень зарубежной отраслевой документации: EN 1092-1, DIN 2527 (Европа), ANSI/ASME B16.5, ANSI/ASME B16.47, API 6 A (США).

Исполнения фланцевых заглушек

Согласно стандарту отрасли АТК 24.200.02-90 установлены пять вариантов типовых конструкций фланцевых заглушек (рисунки 1-5), которые отличаются исполнением присоединительных и уплотнительных поверхностей.  Исполнение заглушки напрямую зависит от устройства сопряженного фланца трубопровода. В документе приведен подробный перечень технических характеристик заглушек различного типа исполнения.

Глухой фланец с соединительным выступом

Используется в диапазоне условного рабочего давления 0,6–4,0 МПа (рисунок 1).

Рисунок 1

Глухой фланец с выступом

Рассчитан на условное рабочее давление 0,6–6,3 МПа (рисунок 2).

Рисунок 2

Заглушка фланцевая с шипом

Применяется для трубопроводов с условным давлением 0,6–6,3 МПа (рисунок 3).

Рисунок 3

Глухой фланец под прокладку, имеющую овальное сечение

Разработан для трубопроводов с рабочим давлением 6,3–16,0 МПа (рисунок 4).

Рисунок 4

Заглушка фланцевая с впадиной

Применяется для условных рабочих давлений 0,6–4,0 МПа (рисунок 5).

Рисунок 5

Маркировка заглушки фланцевой по ГОСТ и АТК включает тип исполнения, условный диаметр прохода, условное давление и марку стали. Например, маркировка заглушки в исполнении 2 с условным диаметром 800 мм, рассчитанной на диапазон рабочего давления до 6 МПа, изготовленной из стали 16 ГС категории 6, будет  записана в виде:

заглушка 2-800-6,0-16 ГС-6 АТК 24.200.02-90

К отдельному типу стальных фланцевых заглушек относится поворотный глухой фланец (очковая заглушка, реверсивная заглушка, обтюратор), предназначенный для временного перекрытия движения потока рабочеей среды на заданных участках магистрали. Конструкция состоит из двух частей: глухого фланца для полного перекрытия движения среды и фланца с центральным отверстием для возобновления движения потока. 

Широко используются реверсивные заглушки при осуществлении ремонта отдельных частей трубопровода, а также для замены более дорогостоящих деталей запорной арматуры. Главное преимущество заглушек данного типа состоит в простоте конструкции, низкой стоимости, высокой надежности и герметичности, малой вероятности возникновения аварийной ситуации. К их недостаткам относятся: работа исключительно в двух крайних режимах (открыто/закрыто) и необходимость спуска рабочего носителя из магистрали при установке, что занимает продолжительное время и требует выполнения сложных технических операций.

Способы производства

Одним из основных технологических способов производства заглушек является метод штамповки (горячая, холодная). Это высокопроизводительный процесс, позволяющий получить качественные детали-заготовки различных форм и размеров, которые дорабатываются до заданных габаритов и гладкости поверхности методом резки (плазменная, газовая). Данный метод позволяет минимизировать появление пустот, усадочных полостей и других дефектов. Кроме того, детали, полученные данным методом, характеризуются хорошими прочностными характеристиками и надежно обеспечивают герметичность трубопровода в течение продолжительного периода использования.

Второй способ получения заглушек - метод ЦЭШЛ (центробежное электрошлаковое литье), который также позволяет получать высококачественный продукт. Недостатки изделий, получаемых методом ЦШЭЛ, заключаются в химической и структурной неоднородности изделия по объему отливки, возможном наличии пор, воздушных раковин, примесей в составе материала и т.д.

При сдаче фланцев в эксплуатацию проводится многоуровневый контроль качества изделия, включающий: замер геометрических размеров, определение химического состава и механических характеристик стали, исследование макро- и микроструктуры. После чего изделия аттестуются на соответствие заданным техническим условиям.

Уплотнители

Следует отметить, что помимо выбора самой фланцевой заглушки при разработке технической оснастки технологического процесса особое внимание следует уделить выбору сопутствующих изделий. Для обеспечения герметичности магистрального объекта применяются уплотнители, от качества которых зависит эффективность и надежность работы фланцевого соединения трубопровода.

Уплотнители представляют собой плоские прокладки различной геометрической формы, изготовленные из специальных материалов: металлы, пластики, полимеры, комбинированные материалы. Выбор материала зависит от рабочей среды и назначения фланцевого соединения.

Пластиковые и полимерные уплотнители (паронитовые, резиновые, фторопластовые, картонные, графитовые) в основном используются в магистралях с невысоким рабочим давлением, они обладают слабой коррозионной устойчивостью в условиях работы химически активных сред.

Металлические (стальные) прокладки широко используются в условиях повышенных температур и давлений рабочего носителя. 

Для условий работы фланцевого соединения в агрессивных средах, с широким диапазоном температур и давлений хорошо подходят комбинированные материалы уплотнителей. Это армированные металлами пластиковые прокладки.

 

Еще раз отметим, что при всем многообразии образцов фланцевых заглушек от разных производителей, представленных на рынке, особое внимание при выборе устройства необходимо обратить все-таки на материал, качество как самого изделия, так и составляющих, соответствие их характеристик технической документации, и стоимости приобретаемого изделия.