37 Вопрос.

Плоские приварные фланцы из-за простоты своей конструкции получили наиболее широкое распространение в конструкциях штуцеров, технологических трубопроводов, а также химических сосудов и аппаратов.

Плоские приварные фланцы состоят из кольцевой тарелки 1 с отверстиями для болтов или шпилек, и выступа 2 с плоской или рельефной привалочной поверхностью. Тарелка 1 плоского фланца, как правило, устанавливается на конец обечайки (патрубка) 3 и приваривается к ней сплошным сварным швом по периметру центрального отверстия фланца снаружи и изнутри.

В конструкциях штуцеров, технологических трубопроводов и небольших химических аппаратов наибольшее распространение получил способ присоединения плоских приварных фланцев по схеме представленной на рис. 8.4, а. Способ присоединения плоских приварных фланцев изображенный на рис. 8.4, б применяют, в основном, в химических сосудах и аппаратах для уменьшения их габаритных размеров. При работе с коррозионными средами, в целях экономии дефицитного конструкционного материала, тарелку 1 плоского приварного фланца (рис. 8.4, в) изготовляются из обычной углеродистой стали без выступа 2 и заменяют его защитным накладным кольцом 4 из коррозионностойкой стали, которое приваривается сплошным сварным швом к тарелке 1 и обечайке 3 аппарата.Плоские приварные фланцы изготавливают:

• по ГОСТ 1282080 (для арматуры и соединительных частей трубопроводов) на D_У = 10 … 2400 мм, P_У = 0,1 … 2,5 МПа и t_раб = 70 … +300С;

• по ГОСТ 28759.290 (для сосудов и аппаратов) на внутренний диаметр D = 400 … 4000 мм, P_У = 0,3 … 1,6 МПа и t_раб = 70 … +300С.

Достоинства плоских приварных фланцев:

• простата конструкции;

• высокая технологичность изготовления;

• возможность применения при больших диаметрах сосудов и аппаратов.

Основной недостаток плоских приварных фланцев  малая жесткость у основания, т.е. в месте сварки тарелки 1 и обечайки 2 аппарата (зона А на рис. 8.5, а).

Ограничения по P_У на применение фланцев данной конструкции связаны с концентрацией (суммированием) следующих напряжений, возникающих в зоне А фланцевого соединения (рис. 8.5, а):

• краевых напряжений, вызванных различием в жесткости обечайки и фланца;

• напряжений от действия внутреннего избыточного давления Р в аппарате;

• остаточных напряжений от сварки;

• напряжений, вызванных затяжкой болтов F.

Ограничения на применения касаются только нормированных (стандартных) плоских приварных фланцев. При необходимости данные фланцы можно рассчитать за пределами этих ограничений.

Расчетную болтовую нагрузку можно определить по формуле

. (8.1)

Максимальная болтовая нагрузка определяется как

, (8.2)

; 

Болтовая нагрузка в рабочих условиях от действия внутреннего давления определяется по формуле

, (8.4)

7, эффективную ширину b_эф плоской прямоугольной прокладки (рис. 8.19) можно определить по формуле

. (8.5)

Для прокладок овального или восьмиугольного сечения

. (8.6)

Болтовая нагрузка при монтаже (стяжке) фланцевого соединения определяется по формуле

, (8.10)

где  удельное давление на поверхность прокладки (  = 30  для неметаллических прокладок;  = 40 … 60  для комбинированных прокладок;  = 60 … 180  для металлических прокладок), Н/м².

.

Количество болтов (шпилек) z₁ из условия плотности фланцевого соединения

, (8.12)

где t_Б  шаг болтов (шпилек) вдоль D_Б, зависящий от P_У в аппарате, м.

Количество болтов (шпилек) z₂ из условия прочности фланцевого соединения

. (8.13)