Технологические трубопроводы » Сборочные соединения » Фланцы »

Крепеж — это детали (болты, шпильки, гайки, шайбы, шурупы, глухари, шплинты,  заклепки, винты, штифты и др.), предназначенные для неподвижного соединения частей машин и конструкций. 
 

Наиболее частые вопросы, возникающие при подборе фланцевого крепежа: 

Что такое фланцевый крепеж?

Фланцевый крепеж предназначен для соединения деталей трубопроводов.

К деталям фланцевого крепежа относятся: болт, шпилька, гайка, шайба.

• Болт - крепежная деталь для разъемного соединения частей машин и сооружений в виде стержня с резьбой на одном конце и шести- или четырехгранной головкой на другом.

• Шпилька - крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки. Возможно также соединение деталей шпилькой, на концы которой навинчивают гайки.

• Гайка - деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой. Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т. п.

• Шайба - деталь, подкладываемая под гайку или головку винта. Шайбы общего назначения применяют для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также, если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра.

Косую и сферические шайбы используют для устранения непараллельности гайки или головки винта при затяжке.

Быстросъемную шайбу применяют в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой.

Уплотнительную шайбу из мягкого материала ставят под головку резьбовой пробки для обеспечения герметичности соединения.

Пружинная шайба уменьшает опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы.

Стопорная (запирающая) шайба путем отгибания ее частей устраняет возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали или вала.

Концевые шайбы препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на валу деталей.  

Где искать требования к фланцевому крепежу?

Требования к крепежу, используемому во фланцевых соединениях, изложены в ГОСТ 20700-75. Эти требования обусловлены условиями эксплуатации: рабочим давлением, характеристиками среды и т. д.

Конструкция и размеры крепежных изделий регламентируются в ГОСТ 9064-75,9065-75, 9066-75. 
 

Основные параметры фланцевого крепежа?

- Рабочее давление.

Это давление, с которым транспортируется среда по системе (газ, пар и т. д.). Следовательно, чем выше рабочее давление в системе, тем с более высокими прочностными характеристиками необходимо выбирать крепеж.

В свою очередь, необходимые прочностные характеристики крепежа обеспечиваются правильным выбором материала, режимами термической обработки и т. д.

Таким образом, в диапазоне температур от -40 до + 400 °С, и при давлении до 10 МПа рекомендуется применять крепеж, изготовленный из углеродистой стали типа 20, 35, в то время как увеличение давления до 20 МПа требует применение крепежа из хромистой стали типа 35Х, 40Х, 20X13 и т.д..

- Рабочая температура.

От того, какую температуру имеет среда, которая будет транспортироваться по трубопроводу, а также параметров внешней среды, зависит и марка стали, из которой будет изготовлен крепеж. Каждая марка стали имеет определенный диапазон рабочих температур, при которых крепежное изделие может обеспечить прочность и надежность соединения.

- Рабочая среда.

Существуют определенные характеристики рабочей среды: температура, химические свойства (состав - агрессивный, неагрессивный). В соответствии с ними должен подбираться фланцевый крепеж.

Для агрессивных сред обязательно подбирается крепеж из марки стали, которая может выдержать негативное разрушительное влияние этой среды - 20X13,14X17Н2, 12Х18Н9Т и другие.

- Тип (исполнение).

Большинство ГОСТ предусматривают возможность изготовления схожей по общему виду и назначению продукции, имеющей определенные отличия, для обозначения которых используется понятие «тип» и «исполнение».

Так, ГОСТ 22042-76, распространяющийся на шпильки для деталей с гладкими отверстиями, предусматривает возможность изготовления шпилек, отличающихся между собой диаметром гладкой части.

Для исполнения 1 диаметр гладкой части равен номинальному диаметру резьбы. Для исполнения 2 диаметр гладкой части приблизительно равен среднему диаметру резьбы.

- Диаметр резьбы.

Все резьбовые крепежные детали имеют внутренний (гайки) и наружный (шпильки и болты) диаметр резьбы. В зависимости от назначения и нормативного документа, по которому изготавливается продукция, резьба может быть метрической и дюймовой. Метрический диаметр резьбы измеряется в миллиметрах, а дюймовый—в дюймах.

Например:

М12 - метрическая резьба с номинальным диаметром 12 мм;

³/₄" - дюймовая резьба с номинальным диаметром ³/₄ дюйма.

- Шаг резьбы.

Расстояние между двумя соседними вершинами резьбы.

В зависимости от назначения крепежного изделия большинство нормативных документов предусматривает возможность изготовления крепежа с различным шагом резьбы (крупный или мелкий шаг резьбы). Как правило, крупный шаг резьбы является основным и при заказе изделия не указывается.

Для дюймовых резьб шаг резьбы определяется количеством ниток на дюйм.

Например:

болт М12x1,25 - болт с метрической резьбой, номинальным диаметром 12 мм и мелким шагом резьбы 1,25 мм. 

- Размер «под ключ».

Равен диаметру вписанной окружности.

Как правило, для каждого номинального диаметра резьбы предусмотрена одна величина «под ключ».

Например:

для гайки с номинальным диаметром резьбы 16 мм предусмотрен размер «под ключ» S, равный 24 мм.

- Длина болта.

Длина болта, указываемая в обозначении изделия, равна длине стержня болта, т. е. высота головки болта в расчет не берется.

Например:

для болта М12х120 – рабочая длина стержня болта равна 120 мм, при этом общая габаритная длина больше на высоту головки болта на 7,5 мм, т. е. общая габаритная длина равна 127,5 мм.

Внимание! Искусственное увеличение рабочей длины болта не допускается!

- Длина шпильки.

Для большинства шпилек длина l, указываемая при заказе, обозначает общую габаритную длину шпильки. Однако некоторые нормативные документы (например, ГОСТ 22032-76) предусматривают в обозначении шпилек не всю длину шпильки.

- Поле допуска резьбы.

Обозначает точность исполнения резьбы. Чем больше значение поля допуска, тем больше отклонение параметров резьбы от номинальных.

Для большинства крепежных изделий достаточным является поле допуска резьбы для наружной резьбы — 6g, для внутренней резьбы—6Н.

- Длина резьбового конца.

Длина части болта или шпильки, предназначенная для навинчивания гайки.

- Покрытие.

Для защиты крепежного изделия от негативного воздействия окружающей среды, возможно нанесение на его поверхность различных защитных покрытий (цинк, хром, никель и др.), что также необходимо указать при заказе.

- Группы качества.

В зависимости от назначения крепежа и условий работы крепежных деталей, ГОСТ 20700-75 установлено пять групп качества готовых изделий: 

 
 
 

Что такое категория марки стали?

В соответствии с ГОСТ 20700-75 стали для крепежных изделий подразделяются на категории:

1) категория I - углеродистые стали с техническими требованиями к изделиям общего назначения нормальной точности с номинальным диаметром резьбы до 48 мм, рабочая температура изделия до 200°С;

2) категория II - углеродистые стали, применяемые для болтов, шпилек, пробок, хомутов и гаек повышенной точности с номинальным диаметром резьбы до 48 мм и шайб всех размеров с рабочей температурой изделия до 300°С. Углеродистые стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71;

3) категория III - качественные углеродистые стали в улучшенном состоянии, применяемые для болтов, шпилек, пробок, хомутов и гаек всех размеров с рабочей температурой до 425°С в случаях, если температура отпуска выше этой температуры не менее чем на 100°С;

4) категория IV - теплоустойчивые, жаропрочные, легированные стали в термически обработанном состоянии, применяемые для крепежных изделий всех размеров с рабочей температурой не более температуры среды, отвечающей всем принятым в данной отрасли нормам и правилам устройства и безопасной эксплуатации («Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и водогрейных котлов»). 

Как правильно подобрать нужный крепеж?

Фланцевый крепеж подбирается в соответствии со следующими стандартами:

ГОСТ 20700-75; ГОСТ 12816-80; ГОСТ 9064-70; ГОСТ 9066-75; ОСТ 26-2043-91; ОСТ 26-2037-96; ОСТ 26-2038-96; ОСТ 26-2039-96; ОСТ 26-2040-96; ОСТ 26-2041-96 и другими нормативными документами, регулирующими применение крепежа в зависимости от его назначения.

Чтобы правильно подобрать крепеж необходимо помнить о том, что им будет комплектоваться конкретное фланцевое соединение, поэтому необходимо учитывать следующие параметры:

• рабочее давление;

• рабочая температура;

• рабочая среда (газ, вода, пар, нефть и т. д.);

• внешняя среда.

Примечание 1. Существуют определенные ограничения по выбору типа крепежа для фланцевого соединения. При давлении до 25 кгс/см² Вы можете заказать как болт, так и шпильку. При давлении же свыше 25 кгс/см², согласно ГОСТ 12816-80, применение болтов не допускается.

Примечание 2. Для фланцевых соединений существует большое количество рекомендуемых марок материала для комплектации. При желании можно заказать шпильку и гайку как из одной и той же марки стали, так и из разных. При изготовлении крепежной пары гайка-шпилька из одной и той же марки стали, твердость гайки должна быть на 20 единиц меньше, чем у шпильки. Это обусловлено тем, что при возникновении избыточного давления в системе вероятно повреждение шпильки, при этом гайка не будет повреждена. В этом случае Вам сложнее будет выявить неполадку. Если шпилька выполнена методом накатки резьбы, то ГОСТ 20700-75 допускает изготовление пары из материала с одинаковой твердостью. 
 
 
 

Выбор марки стали крепежа для комплектации фланцев?

Ниже приведены варианты комплектации крепежом фланцев, изготовленных из наиболее востребованных марок стали. 

 

Как правильно оформить заказ на крепеж?

При оформлении заказа следуйте указанному порядку обозначений:

1. Наименование детали: болт, шпилька, гайка и т. д.

2. Тип (А, Б, В и т. д.).

3. Исполнение.

4. Номинальный диаметр резьбы..

5. Шаг резьбы.

6. Поле допуска резьбы (6g, 6H и др.).

7. Длина (для болтов и шпилек).

8. Размер «под ключ» (S) для гайки и болта (при необходимости).

9. Марка стали.

10. Вид покрытия и его толщина в мкм: 019 (цинковое покрытие толщиной 9 мкм) и др.

11. Группа качества.

12. Стандарт.

13. Дополнительные требования: указываются в том случае, если они отличаются от требований нормативного документа. 

В случае, если Вы сомневаетесь в своем выборе или же просто желаете лишний раз убедиться в его правильности, то сообщите менеджеру максимально возможный объем информации о назначении приобретаемого крепежа: тип применяемого в комплекте фланца, номинальное давление, диапазон рабочих температур, климатическое исполнение (если необходимо), вид рабочей среды, комплект поставки, другие требования (например, упаковка, покрытие и т. д.).