Определение размеров фланцев воротниковых, плоских и свободных на основе стандартных размеров фланцев ГОСТ

Как определить размер фланца от диаметра трубы

Стальные плоские приварные фланцы по ГОСТ 12820-80 производятся в размерах от Ду10 до Ду2400 и для условных давлений 0,1–2,5 МПа. Конструкция их крайне простая. Изделие является цельным диском с одним центральным отверстием и несколькими крепежными. Через крепежные отверстия продеваются болты или шпильки, соединяющие два фланца между собой. Через центральное отверстие проходит поток рабочей среды. Оно несколько больше диаметра трубы аналогичного Ду, поскольку плоский фланец надевается на трубу, а не приваривается к ней встык.

Различные исполнения плоских фланцев отличаются формой уплотнительной поверхности (зеркала) и возможностью использования разных прокладок. Также изделия различаются материальным исполнением. Стальные фланцы производятся как из высококачественных углеродистых сталей, так и из коррозионностойких сплавов.

Исполнения плоских стальных фланцев по ГОСТ 12820-80

• исполнение 1 – с соединительным выступом под углом 45°
• исполнение 2 – с выступом под углом 90°
• исполнение 3 – со впадиной
• исполнение 4 – с шипом
• исполнение 5 – с пазом
• исполнение 6 – под линзовую прокладку
• исполнение 7 – под прокладку овального сечения
• исполнение 8 – с шипом под фторопластовую прокладку
• исполнение 9 – с пазом под фторопластовую прокладку

Габаритные обозначения фланцев плоских приварных

• D – наружный диаметр фланца;
• D1 – межосевое расстояние крепежных отверстий;
• D2 — диаметр прижимной поверхности (зеркала);
• dв — внутренний диаметр фланца;
• b — толщина фланца;
• h — высота зеркала;
• d_н – диаметр отверстий под шпильки и болты.

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (МПа 0,1-0,25)

Dy	D	D1	D2	dн	dв	b	Вес, кг
10	75	50	35	14	15	8	0,25
15	80	55	40	18	19		0,29
20	90	65	50	20	26	10	0,45
25	100	75	60	32	33		0,55
32	120	90	70	38	39		0,79
40	130	100	80	45	46		0,95
50	140	110	90	57	59		1,04
65	160	130	110	76	78	11	1,39
80	185	150	128	89	91		1,84
100	205	170	148	108 (А)	110		2,14
				114 (Б)	116		2,05
125	235	200	178	133 (А)	135	13	2,60
				140 (Б)	142		2,47
150	260	225	202	152 (А)	154		3,61
				159 (Б)	161		3,43
				168 (В)	170		3,20
175	290	255	232	194	196		3,77
200	315	280	258	219	222	15	4,73
225	340	305	282	245	245	17	5,93
250	370	335	312	273	273	18	6,95
300	435	395	365	325	325		9,33
350	485	445	415	377	377		10,45
400	535	495	465	426	426		11,64
450	590	550	520	480	480	20	14,56
500	640	600	570	530	530		16,01
600	755	705	670	630	630		21,35
700	860	810	775	720	720	21	29,15
800	975	920	880	820	820		36,63
900	1075	1020	980	920	920	23	44,20
1000	1175	1120	1080	1020	1020	25	52,58

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (0.6 МПа)

Dy	D	D1	D2	dн	dв	b	Вес, кг
10	75	50	35	14	15	10	0,31
15	80	55	40	18	19		0,33
20	90	65	50	25	26	12	0,53
25	100	75	60	32	33		0,64
32	120	90	70	38	39	13	1,01
40	130	100	80	45	46		1,21
50	140	110	90	57	59		1,33
65	160	130	110	76	78		1,63
80	185	150	128	89	91	15	2,44
100	205	170	148	108 (А)	110		2,85
				114 (Б)	116		2,73
125	235	200	178	133 (А)	135	17	3,88
				140 (Б)	142		3,68
150	260	225	202	152 (А)	154		4,63
				159 (Б)	161		4,39
				168 (В)	170		4,09
175	290	255	232	194	196	19	5,36
200	315	280	258	219	222		5,89
225	340	305	282	245	245		6,60
250	370	335	312	273	273	20	7,67
300	435	395	365	325	325		10,28
350	485	445	415	377	377	22	12,58
400	535	495	465	426	426	24	15,20
450	590	550	520	480	480		17,25
500	640	600	570	530	530	25	19,72
600	755	705	670	630	630		26,24
700	860	810	775	720	720	27	36,68
800	975	920	880	820	820		46,14
900	1075	1020	980	920	920	29	55,10
1000	1175	1120	1080	1020	1020	31	64,36

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (1 МПа)

Dy	D	D1	D2	dн	dв	b	Вес, кг
10	90	60	42	14	15	10	0,46
15	95	65	47	18	19		0,51
20	105	75	58	25	26	12	0,74
25	115	85	68	32	33		0,89
32	135	100	78	38	39	14	1,40
40	145	110	88	45	46	15	1,71
50	160	125	102	57	59		2,06
65	180	145	122	76	78	17	2,80
80	195	160	133	89	91		3,19
100	215	180	158	108 (А)	110	19	3,96
				114 (Б)	116		3,81
125	245	210	184	133 (А)	135	21	5,40
				140 (Б)	142		5,15
150	280	240	212	152 (А)	154		6,92
				159 (Б)	161		6,62
				168 (В)	170		6,24
175	310	270	242	194	196		7,32
200	335	295	268	219	222		8,05
225	365	325	295	245	245		9,30
250	390	350	320	273	273	23	10,65
300	440	400	370	325	325	24	12.9
350	500	460	430	377	377		15,85
400	565	515	482	426	426	26	21,56
450	615	565	532	480	480		22,76
500	670	620	585	530	530	28	22,70
600	780	725	685	630	630	31	39,40
700	895	840	800	720	720	34	59,46
800	1010	950	905	820	820	37	79,16
900	1110	1050	1005	920	920	40	94,13
1000	1220	1160	1110	1020	1020	43	118,43

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (1.6 МПа)

Dy	D	D1	D2	dн	dв	b	Вес, кг
10	90	60	42	14	15	12	0,54
15	95	65	47	18	19		0,61
20	105	75	58	25	26	14	0,86
25	115	85	68	32	33	16	1,17
32	135	100	78	38	39		1,58
40	145	110	88	45	46	17	1,96
50	160	125	102	57	59	19	2,58
65	180	145	122	76	78	21	3,42
80	195	160	133	89	91		3,71
100	215	180	158	108 (А)	110	23	4,73
				114 (Б)	116		4,55
125	245	210	184	133 (А)	135	25	6,38
				140 (Б)	142		6,08
150	280	240	212	152 (А)	154		8,16
				159 (Б)	161		7,81
				168 (В)	170		7,36
175	310	270	242	194	196		8,64
200	335	295	268	219	222	27	10,10
225	365	325	295	245	245		11,70
250	405	355	320	273	273	28	14,49
300	460	410	370	325	325		17,78
350	520	470	430	377	377	30	22,88
400	580	525	482	426	426	34	31,00
450	640	585	532	480	480	38	39,64
500	710	650	585	530	530	44	57,01
600	840	770	685	630	630	45	80,03
700	910	840	800	720	720	47	84,21
800	1020	950	905	820	820	49	104,41
900	1120	1050	1005	920	920	54	128,60
1000	1255	1170	1110	1020	1020	58	179,37

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (2.5 МПа)

Dy	D	D1	D2	dн	dв	b	Вес, кг
10	90	60	42	14	15	12	0,54
15	95	65	47	18	19		0,61
20	105	75	58	25	26	14	0,86
25	115	85	68	32	33	16	1,17
32	135	100	78	38	39		1,58
40	145	110	88	45	46	17	1,96
50	160	125	102	57	59	19	2,58
65	180	145	122	76	78	21	3,42
80	195	160	133	89	91		3,71
100	215	180	158	108 (А)	110	23	4,73
				114 (Б)	116		4,55
125	245	210	184	133 (А)	135	25	6,38
				140 (Б)	142		6,08
150	280	240	212	152 (А)	154		8,16
				159 (Б)	161		7,81
				168 (В)	170		7,36
175	310	270	242	194	196		8,64
200	335	295	268	219	222	27	10,10
225	365	325	295	245	245		11,70
250	405	355	320	273	273	28	14,49
300	460	410	370	325	325		17,78
350	520	470	430	377	377	30	22,88
400	580	525	482	426	426	34	31,00
450	640	585	532	480	480	38	39,64
500	710	650	585	530	530	44	57,01
600	840	770	685	630	630	45	80,03
700	910	840	800	720	720	47	84,21
800	1020	950	905	820	820	49	104,41
900	1120	1050	1005	920	920	54	128,60
1000	1255	1170	1110	1020	1020	58	179,37

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (4 МПа)

Dy	D	D1	D2
10	90	60	42
15	95	65	47
20	105	75	58
25	115	85	68
32	135	100	78
40	145	110	88
50	160	125	102
65	180	145	122
80	195	160	133
100	230	190	158
125	270	220	184
150	300	250	212
175	350	295	242
200	375	320	285
225	415	355	315
250	445	385	345
300	510	450	410
350	570	510	465
400	655	585	535
450	680	610	560
500	755	670	615
600	890	795	735
700	995	900	810
800	1135	1030	960
900	1250	1140	1070
1000	1360	1250	1180

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (6,3 МПа)

Dy	D	D1	D2
10	100	70	42
15	105	75	47
20	125	90	58
25	135	100	68
32	150	110	78
40	165	125	88
50	175	135	102
65	200	160	122
80	210	170	133
100	250	200	158
125	295	240	184
150	340	280	212
175	370	310	212
200	405	345	285
225	430	370	315
250	470	400	345
300	530	460	410
350	595	525	465
400	670	585	535
500	800	705	615
600	925	820	735
700	1045	935	840
800	1165	1050	960
900	1285	1170	1070
1000	1415	1290	1180

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (10 МПа)

Dy	D	D1	D2
10	100	70	42
15	105	75	47
20	125	90	58
25	135	100	68
32	150	110	78
40	165	125	88
50	195	145	102
65	220	170	122
80	230	180	133
100	265	210	158
125	310	250	184
150	350	290	212
175	380	320	242
200	430	360	285
225	470	400	315
250	500	430	345
300	585	500	410
350	655	560	465
400	715	620	535

Таблица размеров фланцев плоских приварных по ГОСТ 12820-80 (16 МПа)

Определение размеров фланцев воротниковых, плоских и свободных на основе стандартных размеров фланцев ГОСТ

Размеры фланцев часто необходимо определить, основываясь на размерах фланцев ГОСТ.

Несмотря на стандартизацию, окончательный выбор части размеров фланцев и фланцевых соединений часто остаётся за конструктором. В ряде случаев бывает необходимость определения размеров фланцев, не предусмотренных стандартами. При неточном методе расчёта размеров фланцев и недостаточном учёте всех параметров невозможно создать надёжное и наименее металлоёмкое фланцевое соединение.

Дата публикации: 26 июня 2011

Автор: Дроздов М.В., ООО «Инженерный Союз»

Стандартные размеры фланцев по ГОСТ оптимальны

Размеры фланцев при конструировании определяются основана на целесообразности размеров фланцев ГОСТ или фланцев по другим основным стандартам и плотности таких стандартных фланцевых соединений. Ведь естественным является предположение, что советские и российские конструкторы не зря выбрали те или иные размеры фланцев для определённых Ду и Ру.

При неточном методе расчёта размеров фланцев и недостаточном учёте всех параметров невозможно создать надёжное и наименее металлоёмкое фланцевое соединение.

Методика такого конструирования позволяет обойтись без сложных расчётов фланцев решить следующие проблемы:

Размеры фланца для новых Ду и Ру

Пусть рассчитаны размеры фланца первого для определённых Ду и Ру. При этом первый фланец может быть как стандартным фланцем по ГОСТ, так и нестандартным. Назначается нагрузка, которой первый фланец не удовлетворяет.

Требуется определить размеры фланца второго, удовлетворяющего вновь назначенной нагрузке.

Размеры фланца стального из нового материала

Пусть также имеются рассчитанные размеры фланца стального.

Требуется определить достаточно прочные размеры фланцы из материала, не предусмотренного стандартом на Ду, Ру фланцев и усилие болтов, заданных в условиях.

Размеры фланцев воротниковых

Рисунок 1. Размеры фланцев воротниковых

Расчётная толщина кольца цельного фланца с учётом выступов и пазов, т.е. характерных размеров уплотнительных поверхностей воротникового фланца, в мм:

где A’ — коэффициент, зависящий от P_у, D_у и определенный по таблице 1,
D_в.ф — внутренний диаметр воротникового фланца (внутренний размер фланца).

Формуле (1) отвечает D_н.ф (наружные размеры фланцев воротниковых) фланца ГОСТ для P_у, Д_у, заведомо известных.

Таблица 1. Коэффициент А’ для размеров воротниковых фланцев применительно к ГОСТ 12821-80 (унаследовано из ГОСТ 12830-67)

Pу, кгс/см 2	1,0; 2,5	6	10	16	25	40	64	100	160	200
Dу, мм	25-200	100-1000	100-400	100-350	100-350	100-200	100-250	100-150	100-125	100
A’	17-18	19,5-26,5	24,5-30	25-35	30-43	32-43	42-47	48,5-54	54	70
Dу, мм	300-1600	1200-1400	500-1200	400-1200	400-800	250-500	300-400	200-400	200-300	125-250
A’	22-28,5	28,5-33,5	30,5-39	37-45	47-62	43-66	59-70	64-81	79	91-118

Рисунок 2. Отношение размеров фланцев.

При уменьшении D_н.ф искомую толщину кольца b_p2 фланца определяют по формуле, найденной из условия равенства напряжений для рассматриваемого фланца (величинам и размерам фланца присвоим индекс 1) и полученного уменьшением наружного диаметра кольца рассматриваемого фланца — величины с индексом 2:

σ_к = Q_прbc / (1,82 D_в.ф); (равенство напряжений фланцев, где Q_пр — приведённая нагрузка болтов)

Величина одного из размеров фланцев b_p1 в данном случае определена формулой (1); B₁ и B ₂ находят по графику (рисунок 2).

Q_пр1,Q_пр2 вычисляются по формуле:

Ру фланца, кгс/см 2 1,0-2,5 6 10 16 25 40;64 100 160 200 В’ 1,0 0,9 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55

Примечание : Для болтов соединения с фланцами Ду 25 мм Ру 200 кгс/см 2 коэффициент В’ в таблице 2 увеличивают на 30%.

Размер фланца s_н — толщина стенки фланца в основании конической втулки (толщина воротника фланца) — назначается так:

Уклон i для кованых фланцев i = 1/3 (допускается i = 1/1.25), а для литых фланцев i = 1/5.

Наружный диаметр фланца

где r — радиус галтели в основании конической втулки фланца стального приварного встык (воротника фланца)

Диаметр окружности болтов

Назначив число болтов кратным 4 или 2, определяют напряжения в них:

где f_б — площадь расчётного поперечного болта, см 2 ,
Q’ — расчётная нагрузка на один болт, кгс.

Решение первой задачи конструирования фланцев. Нахождение размеров фланцев для большей нагрузки.

Какие размеры фланцев требуется рассчитать?

Условиям эксплуатации трубопровода (фланцы труб) или сосуда (фланцы сосудов), к которым не предъявляется требований по повышенным статическим и динамическим нагрузкам, взрывоопасности и токсичности рабочей среды отвечают, стандартные фланцы ГОСТ (40).

Пусть далее к данному, ранее рассчитанному фланцевому соединению с известными размерами фланцев (величинам, относящимся к нему, приписываем индекс 1), предъявлены новые требования по дополнительному восприятию внешнего момента M = 0,5 M_пр (M_пр— это изгибающий момент, действующий на фланцевое соединение, соответствующий образованию на трубе шарнира текучести, кгс⋅см) и по условию токсичности рабочей среды фланец должен быть в m>1 раз менее напряженными.

Остаются постоянными следующие размеры фланцев :

• D_в.ф = const (размеры фланцев — внутренние диаметры фланцев)
• D_{н. ф} =const (размеры фланцев — наружные диаметры фланцев)

Требуется подобрать новые размеры фланца усиленного (размерам фланца второго приписываем индекс 2):

• b_p2 — новый размер фланца — толщина фланцевого кольца с учётом размеров уплотнительной поверхности),
• s_H2 — (новый диаметр фланца в воротнике).

Конструирование фланцев. Как найти размеры фланцев?

Схема решения такова. Определяем:

Порядок расчета второй задачи

Какие характеристики должны обеспечить новые размеры фланцев

Изготовление фланцев осуществляется из нового сплава с пределом текучести σ_T2, а не σ_T1, при σ_T1>σ_T1.

Наружные диаметры фланцев стальных приварных встык (размеры фланцев ГОСТ 12821-80) остаются прежними D_н.ф =const, как и нагрузка крепежа на фланцы Q =const.

Требуется определить s_н2, b_p2 — новые размеры фланцев воротниковых.

Конструирование фланцев. Размеры фланцев новой конструкции.

Формула (2) на размеры воротникового фланца в области кольца с учетом формулы (7) принимает вид:

Далее, как в решении первой задачи, назначаем s_н2, i.

Затем проверяем запас прочности по втулке

Здесь индексы 1 и 2 указывают на принадлежность величин так же, как в σ_{T 1} , σ_T2. Величина n_вт1 предполагается известной. Формула (9) получена из условия равенства величин в отношении σ_{T 1} / σ_T2 их выражениям, записанным через напряжения и n_вт1, n_вт2 с учетом приближенного равенства моментов M_o (47) для обоих фланцев.

Размеры фланцев плоских. Расчёт плоских фланцев

Фланец стальной плоский приварной имеет толщину кольца (в мм), которая вычисляется по формуле, аналогичной формуле (1) на размеры фланцев воротниковых:

где A» — коэффициент на размеры фланцев плоских, определяемый из таблицы 3;
D_{в. ф} — внутренний диаметр обечайки или трубы, то есть D_{в. ф} = D_в.

Размеры плоских фланцев также определяются по формуле (2).

Таблица 3. Коэффициент А»для плоских приварных применительно к ГОСТ 12820-80 (принят взамен ГОСТ 1255-67)

Pу фланцев плоских, кгс/см 2	1,0;2,5			6		10		16		25
Ду фланцев плоских, мм	80-200	250-800	1000-1600	80-350	400-600	100-3500	400-600	80-400	500-600	80-300
A»	19-19,5	25-27	31-33	26-28.5	30.5-37	20-31	31-33	35-41	51.5-53	31.5-42

Примечание: Два значения А»в клетке отвечают двум D_у в соответствующей верхней клетке; для промежуточных D_у значения А» находят интерполяцией.

Диаметр резьбы болтов для соединений плоских фланцев:

где B» — безразмерный коэффициент из таблицы 14.

Таблица 14. Коэффициент B» на размеры плоских фланцев

Ру фланцев плоских, кгс/см 2	1,0; 2,5	6	10	16	25
B »	1,0	0,9	0,85	0,8	0,8

Наружный диаметр кольца фланца

Диметр окружности болтов для фланцев плоских рассчитывается по формуле (6).

Размеры фланцев свободных. Конструирование свободных фланцев

Конструирование фланцев свободных на наконечнике с конической втулкой (находим размеры свободных фланцев на приварном встык кольце) начинают с назначения размеров конической втулки:

s_H/s = 2; i =1/3 для фланцев свободных D_{в. ф} ≤ 250 мм;

s_H/s = 2; i =1/5 для свободных фланцев D_{в. ф} > 250 мм.

Далее назначают толщину концевого бурта под фланец свободный: l_{б. н} = s_H.

Радиус галтели r в основании конической втулки по зависимости (5).

Наружный диаметр бурта наконечника под фланец свободный

где Δ_б = 3…5 мм — ширина кольцевой площадки для опоры кольца фланца свободного, равная 3 при D_{в. ф} ≤ 500 мм и 5-ти при D_{в. ф} > 500 мм.

Малая масса бурта наконечника и основная роль конической втулки в сопротивлении наконечника деформации позволяет пренебречь выступающей частью бурта под свободный фланец при назначении прочных размеров втулки. Расчёт сводится к выполнению условия:

Здесь М_{б. н} — интенсивность момента, приложенного к бурту наконечника:

где Q_пр определяется по выражению (2а).

Заключение

Несмотря на стандартизацию, окончательный выбор части размеров фланцев и фланцевых соединений часто остаётся за конструктором. В ряде случаев бывает необходимость определения размеров фланцев, не предусмотренных стандартами.

Список литературы

1. ГОСТ 12815-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов.. – М. : ИПК Изд-во стандартов, 2003. – 19 c.
2. Ковальский Б. С., Перцев Л.П. Нормализация фланцев сосудов и аппаратов // сб. «Нормализация в машиностроении», 1962, №2, с. 3-9. – М. : Стандартгиз.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.

Продукция

Изготовим фланцы литые, заготовки из стали 09Г2С, сталь 20, Ст 08Х18Н10Т, 15Х5М

Требуется

• Приобретаем металло­обрабатывающее оборудование. Купим токарные, токарно- карусельные, вертикально- сверлильные станки.
• Компания «Метизно-фланцевый завод» приобретет штамповки, поковки. Купим прокат и лом из углеродистой и нержавеющей стали.
• Закупаем нержавеющую сталь 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т

Статьи

• Подготовка прокладки трассы трубопровода
• Фундаментные болты
• Типы фланцевых соединений
• Трубы нержавеющие и продукция из нержавейки

©«Метизно-фланцевый завод» 2003–2023 Объявления Статьи

Разработка сайта: Дроздов Максим

Источник https://solidiron.ru/kovka-2/kak-opredelit-razmer-flanca-ot-diametra-truby.html

Источник https://www.12821-80.ru/tech/155-razmery_flantsev