Фланцы с накладным сварным кольцом представляют собой особую конструкцию фланцев, в которой сварное кольцо соединяется с трубой при помощи сварки, а сам фланец может свободно надеваться на трубу. Они сочетают в себе преимущества высокопрочного соединения и гибкой установки, что делает их пригодными для средне-высокого давления, высоких температур и агрессивных сред. Ниже приведен анализ основных особенностей конструкции, характеристик и применения фланцев данного типа:

Конструкция и принцип работы

1. Основные компоненты

Корпус фланца: внутренний диаметр больше наружного диаметра трубы, что позволяет свободно надевать его на трубу. Он не участвует непосредственно в выдерживании давления, а только прижимает уплотнительную прокладку. В качестве материала может использоваться недорогая углеродистая сталь.

Сварное кольцо (сварочная шейка): соединяется с трубой при помощи сварки встык. Его сечение имеет коническую форму (похожую на шейку фланца с приварной шейкой), наружный диаметр совпадает с уплотнительной поверхностью фланца, образуя основную несущую конструкцию.

Тип уплотнительной поверхности: обычно используются вогнуто-выпуклые поверхности (MFM), поверхности типа «шип-паз» (TG), для высоких давлений — кольцевые канавки (RJ). Герметичность выше, чем у фланцев с накладным сварным кольцом плоского типа.

2. Принцип работы

Труба и сварное кольцо соединяются при помощи сварного шва встык (прочность сварного шва эквивалентна прочности самой трубы). Корпус фланца прижимает уплотнительную прокладку болтами, обеспечивая герметичность трубы. Коническая форма сварного кольца позволяет распределять осевые усилия, возникающие под действием давления среды, что повышает усталостную прочность.

Основные характеристики

1. Высокие механические характеристики

Высокопрочное соединение: сварное кольцо и труба соединяются при помощи сварки встык (технология сварки на всю глубину), прочность сварного шва составляет более 90% от прочности основного материала трубы. Подходит для средне-высокого давления PN16-PN100 (Class 300-Class 2500).

Высокая сопротивляемость напряжениям: коническое сварное кольцо может компенсировать осевые напряжения, возникающие в результате теплового расширения и сжатия трубы (например, при разнице температур в паропроводе ≥100℃), снижая риск образования трещин в сварном шве.

2. Коррозионная стойкость и экономическая эффективность

Гибкий выбор материалов:

Сварное кольцо: контактирует со средой, поэтому необходимо использовать коррозионно-стойкие материалы (например, 316L, сплав Хастеллой C-276);

Корпус фланца: не контактирует со средой, поэтому может быть изготовлен из углеродистой стали (Q345B) или низколегированной стали, что снижает стоимость по сравнению со сварными фланцами из нержавеющей стали на 40%-60%.

Простота обслуживания и замены: при коррозии сварного кольца его можно заменить, не снимая корпус фланца и болты, что повышает эффективность ремонта на 50% (например, при текущем ремонте химических трубопроводов).

3. Простота монтажа и демонтажа

Осевое перемещение: корпус фланца может слегка перемещаться вдоль оси трубы, что удобно для точной подгонки при монтаже трубопроводов (например, при допуске на монтаже магистральных трубопроводов ≤5 мм).

Простота центровки отверстий под болты: корпус может вращаться, что предотвращает смещение отверстий под болты из-за неточностей монтажа трубы (допустимое отклонение по окружности ≤2°), особенно удобно для судов, морских платформ и других условий с вибрацией.

4. Пригодность для высоких температур и давлений

Широкий температурный диапазон: углеродистое сварное кольцо ≤425℃, сварное кольцо из нержавеющей стали ≤650℃ (например, трубопроводы с высокотемпературным теплоносителем);

Пригодность для высоких давлений: в условиях с давлением выше Class 600 (PN100) коническая форма сварного кольца эффективно распределяет усилие предварительного затяжки болтов, предотвращая деформацию уплотнительной поверхности.

Сравнение с другими типами фланцев

Области применения

Ветроэнергетика	Судостроение	Машиностроение
Атомная энергетика	Нефтегазовая промышленность	Химическая промышленность