Плоские приварные фланцы и фланцы приварные встык — два распространенных типа фланцев в нашей повседневной работе. Сегодня мы проведем сравнительный анализ плоских фланцев и фланцев, приваренных встык, по четырем аспектам: материал, номинальное давление, форма сварного шва и сценарии применения.
Основные различия
Плоские фланцы имеют простую конструкцию и соединяются угловыми сварными швами, а стыковые фланцы имеют более сложную конструкцию и соединяются стыковыми сварными швами. Это принципиальное различие определяет их различия в прочности, надежности, пригодности к конкретным условиям работы и стоимости.
1. Материал
Плоский фланец:
Диапазон дополнительных материалов обширен и во многом аналогичен материалам для фланцев, приваренных встык. Обычные материалы включают углеродистую сталь (A105), нержавеющую сталь (304, 316) и легированную сталь. Поскольку они часто используются при среднем и низком давлении и в нетребовательных условиях работы, требования к экстремальным характеристикам самих материалов относительно низкие.
Сварной фланец:
Ассортимент дополнительных материалов также обширен.
Ключевым моментом является совместимость: в условиях высокого давления, высокой температуры или агрессивной среды материал фланца должен точно соответствовать материалу трубопровода (включая химический состав, механические свойства и условия термообработки), чтобы обеспечить целостность соединения и стабильную работу в условиях эксплуатации. Например, в трубопроводах с высокой температурой и высоким давлением часто используются легированные стали, такие как P91 и F22.
Резюме: Эти два типа аналогичны с точки зрения выбора материала, но для фланцев, приваренных встык, больший упор делается на точную совместимость с материалами трубопровода и более высокие требования к производительности.
2. Номинальное давление
Это один из наиболее очевидных показателей применения обоих.
Плоский фланец:
Он в первую очередь подходит для диапазонов среднего и низкого давления, обычно охватывая серию PN (стандарты GB): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, а также серию классов (стандарты ASME): класс 150, класс 300. Он реже используется в классах выше 300 и не рекомендуется для более высоких классов давления. Из-за структуры углового сварного шва и концентрации напряжений его несущая способность имеет четко определенный верхний предел. предел.
Сварной фланец:
Он подходит для всего диапазона от низкого давления до сверхвысокого давления. От PN10 до PN420 и от класса 150 до класса 2500 или даже выше можно использовать фланцы, приваренные встык. Их горловина и стыковые сварные швы эффективно распределяют и выдерживают нагрузки, что делает их стандартной конфигурацией для систем высокого давления и высоких температур.
Резюме: Плоские фланцы являются экономичным решением для применений при среднем и низком давлении, тогда как фланцы, приваренные встык, являются единственным надежным выбором для условий высокого и сверхвысокого давления.
3. Форма сварки
Это представляет собой самое фундаментальное различие между ними с точки зрения конструкции и изготовления, напрямую определяющее прочность и надежность соединения.
Плоский фланец:
Форма сварного шва: угловой сварной шов
Способ соединения: труба вставляется в отверстие фланца, сварка выполняется между внешней стенкой трубы и поверхностью фланца (внешний угловой шов). Также может быть применен дополнительный внутренний уплотнительный угловой шов (внутренний угловой шов).
Недостатки:
- Концентрация напряжений. Геометрическая форма углового сварного шва приводит к высокой концентрации напряжений в корне, что делает его склонным к возникновению усталостных трещин.
- Сложность контроля: внутренние сварные швы сложно эффективно контролировать с помощью таких методов, как рентгенография (RT) или ультразвуковой контроль (UT). Качество сварного шва в первую очередь зависит от сварочных процедур и визуального контроля.
- Несоответствие прочности: толщина сварного шва обычно меньше толщины стенки трубы.
Сварной фланец:
Форма сварного шва: Стыковая сварка
Способ соединения: На конце фланца имеется канавка, соответствующая трубе. Труба и канавка фланца точно совмещаются, а затем свариваются. Сварной шов по существу действует как расширение толщины стенки трубы.
Преимущества:
- Превосходное распределение напряжений: сварной шов обеспечивает плавный переход, что приводит к чрезвычайно низкому коэффициенту концентрации напряжений и высокой усталостной прочности.
- Простота неразрушающего контроля: стыковые сварные швы могут подвергаться 100% радиографическому контролю (RT), чтобы гарантировать отсутствие внутренних дефектов и соответствие высоким стандартам безопасности.
- Равная прочность: прочность сварного шва теоретически может достигать равенства с основным металлом трубы.
Резюме: Угловой сварной шов и стыковой сварной шов представляют собой различие между «соединением» и «сплавлением». Последний имеет подавляющее преимущество в структурной целостности и проверяемости.
4.Применение
На основании вышеуказанных различий их применение естественно дифференцировано.
Плоский фланец:
- Коммунальные системы низкого давления: системы оборотной воды предприятий, системы сжатого воздуха низкого давления, трубопроводы охлаждающей воды низкого давления.
- Неопасные среды: бытовая вода, вода для кондиционирования воздуха, трубопроводы смазочного масла низкого давления.
- Установка в ограниченном пространстве: благодаря более короткой конструкции их можно использовать в компактных помещениях.
- Некритичные системы, чувствительные к затратам: выбраны в целях экономии в сценариях с чрезвычайно низкими рисками безопасности и стабильными условиями давления и температуры.
Сварной фланец:
- Трубопроводы пара высокой температуры и высокого давления (например, магистральные паропроводы электростанций).
- Легковоспламеняющиеся и взрывоопасные среды (например, нефть, природный газ, водород, трубопроводы для углеводородов).
- Токсичные и опасные среды (например, хлор, аммиак, ядохимикаты).
- Трубопроводы, транспортирующие чрезвычайно или высокоопасные вещества.
- Повышенный риск и сложные условия эксплуатации.
- Трубопроводы, подверженные значительным эксплуатационным колебаниям: подверженные температурным циклам, пульсациям давления, механическим вибрациям или подверженные гидроударам.
- Все технологические трубопроводы высокого проектного класса: стандартные конфигурации на основных объектах, таких как химические заводы, нефтехимические предприятия, атомные электростанции и магистральные нефте- и газопроводы.
5. Сводная информация и краткая справочная таблица для выбора модели.
| Размер сравнения | Плоский фланец | Сварной фланец |
| Основная структура | Плоская пластина с несущей поверхностью | С конической горловиной |
| Форма сварного шва | Угловой шов (внутренний/внешний угловой шов) | Стыковая сварка (сварной шов) |
| Проверка сварных швов | Сложный, ответственный для RT/UT | Простота, подходит для 100% проверки RT/UT |
| Номинальное давление | Средне-низкое давление (обычно ≤ PN40/класс 30) | Полный диапазон давления (от низкого до сверхвысокого давления) |
| Характеристики стресса | Значительная концентрация напряжений, плохая усталостная устойчивость. | Плавный переход напряжения, хорошая усталостная устойчивость. |
| Основные материалы | Углеродистая сталь, нержавеющая сталь и т. д. (общего назначения) | Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь и т. д. (должны соответствовать трубопроводам) |
| Типичные применения | Вода низкого давления, воздух, неопасные системы | Высокотемпературные, высокого давления, опасные, вибрирующие, критические технологические линии |
| Первоначальная стоимость | Нижний | Высшее |
| Общая стоимость жизненного цикла | Высшее maintenance risk in severe service | Высокая надежность в критических системах, более выгодная общая стоимость |
6. Рекомендации по окончательному выбору клапана VATTEN.
При инженерном проектировании или самостоятельном изготовлении и монтаже, особенно при соблюдении таких стандартов, как ASME или GB, выбор обычно не является произвольным. Нормы и стандарты прямо определяют сценарии, в которых необходимо использовать фланцы, приваренные встык, в зависимости от таких факторов, как категория жидкости, расчетное давление и температура трубопровода. Проще говоря: в случае сомнений, в сложных условиях или в критически важных для безопасности применениях фланцы, приваренные встык, должны быть приоритетными. Плоские фланцы рассматриваются только для четко определенных условий эксплуатации с низким уровнем риска, низким давлением и стабильными условиями, прежде всего в целях экономии.
