Ключевое инженерное различие между фланцами с выступающей поверхностью и плоскими фланцами заключается в геометрии поверхности (контактной площади), которая строго определяет выбор прокладки, расчеты нагрузки на болты и совместимость соединения. Частой и дорогостоящей полевой неисправностью является соединение стального фланца с выступающей поверхностью (RF) с чугунным плоским фланцем (FF) без компенсации; образующийся зазор по внешнему краю создает “изгибающий момент”, который может привести к разрушению хрупкого чугунного фланца при затяжке.
- Raised Face (RF): Стандарт для стальных технологических трубопроводов. Его уменьшенная контактная площадь концентрирует нагрузку на болтах для достижения высокой напряжение посадки прокладки, необходимой для герметизации высоконапорных жидкостей.
- плоские торцы (Flat Face, FF): Обязательно при соединении с хрупким или малопластичным оборудованием (чугунные клапаны, резервуары из FRP, бронзовые насосы) для равномерного распределения нагрузки и предотвращения вращения фланца.
Экспертиза Sunhy в производстве фланцы из нержавеющей стали гарантирует, что каждая поверхность RF и FF соответствует строгим требованиям по размерам и шероховатости (Ra) стандарта ASME B16.5 и EN 1092-1. При спецификации рассматривайте “RF против FF” не как выбор, а как требование к интерфейсу, определяемое вашим оборудованием.
Определения и характеристики
Обзор фланца с выступом
Фланец с выступающей поверхностью (RF) имеет уплотнительную поверхность, обработанную до определенной высоты над окружностью болтов, предназначенную для концентрации зажимного усилия.
В нефтегазовой и химической промышленности RF является стандартом, поскольку эта концентрированная нагрузка позволяет фланцу “вгрызаться” в твердые полуметаллические прокладки (например, спирально-навитые прокладки). Это создает высокоинтегральное уплотнение, способное выдерживать колебания давления и термические циклы.
Согласно ASME B16.5, высота выступающей поверхности зависит от класса давления:
| Класс давления | Высота выступа | Чистота поверхности (стандартная) |
|---|---|---|
| Класс 150 и 300 | 1,6 мм (1/16 дюйма) | 125–250 мкдюйм Ra (рифленая) |
| Класс 400–2500 | 6,4 мм (1/4 дюйма) | 125–250 мкдюйм Ra (рифленая) |
| Инженерная функция | Концентрирует уплотнительное давление | Увеличивает трение для предотвращения выдувания прокладки |
Фланцы RF обычно изготавливаются методом ковки из углеродистой стали (ASTM A105) или нержавеющей стали (ASTM A182 F304/F316). Стандартная “фонографическая” (концентрическая канавка) отделка критически важна — она создает трение, удерживающее прокладку на месте. Использование гладкой отделки со стандартной прокладкой может привести к гидравлическому выдуванию.
Полевой случай #1 (“Плачущий” паропровод): Клиент сообщил об утечке на паропроводе класса 300 RF. Расследование показало, что они использовали фланец с гладкой отделкой, предназначенный для металлической прокладки RTJ, но установили графитовую прокладку. Отсутствие рифлений означало нулевое сцепление за счет трения. Решение: Мы поставили фланцы с правильной рифленой отделкой 125–250 мкдюйм Ra для надежного захвата прокладки.
Обзор фланца с плоской поверхностью
Фланец с плоской поверхностью (FF) имеет уплотнительную поверхность, заподлицо с окружностью болтов, обеспечивая полноконтактное прилегание от отверстия до наружного диаметра.
Инженеры выбирают фланцы с плоской поверхностью (FF) в первую очередь для защиты сопрягаемого оборудования, изготовленного из хрупких материалов такие как Чугун (ASTM A126), таких как бронза или пластик. Поддерживая всю поверхность фланца, эта конструкция устраняет “свес”, вызывающий изгибающие напряжения.
Вот определяющие инженерные характеристики:
| Характеристика | Инженерное обоснование |
|---|---|
| Конструкция поверхности | Плоская поверхность (без зазора) уменьшает вращение фланца и предотвращает растрескивание хрупких ушек. |
| Обязательная прокладка | Полнолицевая прокладка (с отверстиями под болты) требуется для поддержки внешнего круга болтов. |
Полевой случай #2 (Треснувший фланец насоса): Команда по техническому обслуживанию прикрутила стальной фланец с выступающей поверхностью (RF) к чугунному насосу с плоской поверхностью (FF). При затяжке болтов выступающая поверхность действовала как точка опоры. Внешний край чугунного фланца не имел поддержки и отломился. Профилактика: Всегда используйте фланцы с плоской поверхностью (FF) или стачивайте выступающую поверхность (RF) при соединении с чугуном.
Ключевые конструктивные особенности
Структурное различие определяет механику соединения: концентрация против распределения.
Фланец с выступающей поверхностью (RF) концентрирует энергию для уплотнения при высоком давлении. Фланец с плоской поверхностью (FF) распределяет энергию для защиты оборудования. Правильный выбор определяется свойствами материала сопрягаемого компонента.
| Особенность | Raised Face (RF) | плоские торцы (Flat Face, FF) |
|---|---|---|
| Геометрия | Ступенчатый переход на поверхности уплотнения | Единая непрерывная плоскость |
| Эффективность нагрузки болта | Высокое (Сила ÷ Малая площадь = Высокое напряжение) | Нижний (Сила ÷ Большая площадь = Распределенное напряжение) |
| Типичный сопрягаемый материал | Кованая сталь, Нержавеющая сталь | Чугун, Бронза, ПВХ, Стеклопластик |
| Совместимые прокладки | Спирально-навитые, Кольцевые соединения, Кампрофиль | Только полнолицевые резиновые/волокнистые/ПТФЭ |
Правило на месте: Если вы можете просустить щуп между внешними краями двух затянутых фланцев, это, вероятно, соединение с выступающей поверхностью. Если внешние края плотно соприкасаются, это соединение с плоской поверхностью. (Всегда проверяйте по спецификациям, так как визуальные проверки могут быть обманчивы на изолированных линиях.)
Контроль качества: Sunhy гарантирует, что все фланцы соответствуют стандартам ISO 9001. Для критических проектов из сплавов мы предоставляем положительную идентификацию материала (PMI), чтобы убедиться, что ваш фланец 316L действительно является 316L, предотвращая коррозионные отказы.
Фланец с плоской поверхностью vs фланец с выступающей поверхностью: Основные различия
Инженерное понимание: Фланцы с выступающей поверхностью предназначены для уплотнительного напряжения; фланцы с плоской поверхностью предназначены для структурной защиты.
Уплотнительная поверхность и конструкция
Основное различие заключается в напряжении посадки прокладки против риска вращения фланца.
В соединении с выступающей поверхностью меньшая площадь поверхности означает, что вам требуется меньшее усилие затяжки болтов для достижения плотного уплотнения. В соединении с плоской поверхностью большая контактная площадь означает, что напряжение посадки ниже, поэтому плоская поверхность обычно используется для низконапорных коммунальных служб (вода, воздух).
| Тип фланца | Описание механизма уплотнения |
|---|---|
| Фланец с выступом (RF) | Концентрирует нагрузку от болтов на кольцевую область (IBC – внутренний круг болтов). Идеально для полуметаллических прокладок. |
| Фланец с плоской поверхностью (FF) | Распределяет нагрузку от болтов по всей поверхности. Требуется для мягких прокладок на хрупком оборудовании. |
Выбор прокладки здесь не подлежит обсуждению. Вы должны используйте прокладки Full-Face на соединениях Flat Face. Использование кольцевой прокладки (IBC) на фланце Flat Face оставляет внешний край неподдерживаемым. При затяжке болтов фланец поворачивается в этот зазор, вызывая утечки или поломку.
| Тип фланца | Тип прокладки | Примечание по установке |
|---|---|---|
| Raised Face | Кольцевого типа (IBC) | Совместимы со спирально-навитыми, профильными и графитовыми прокладками. |
| Raised Face | Полнолицевая | Редко используется. Может применяться, но требует более высокого крутящего момента для герметизации. |
| Плоская поверхность | Полнолицевая | Обязательно для соединения чугуна/FRP для предотвращения изгибающих моментов. |
Предупреждение: Никогда не используйте спирально-навитую прокладку на фланце Flat Face из чугуна. Металлическая навивка тверже железа и будет врезаться в поверхность, разрушая фланец.
Пригодность по давлению и температуре
Фланцы Raised Face являются рабочей лошадкой для применений с высоким давлением/температурой (ASME B16.5). Фланцы Flat Face ограничены хрупким материалом, с которым они обычно соединяются (ASME B16.1).
Всегда проверяйте давление-температурный рейтинг наиболее слабого компонент в системе.
| Тип фланца | Максимальное номинальное давление | Температурный предел (типичный) | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Плоская поверхность (чугун) | Класс 125 / 250 (по ASME B16.1) | Низкое (ограничено пластичностью чугуна и прокладкой) | Водоснабжение, пожарные магистрали, ОВКВ |
| Выступ (сталь) | Класс 150 – 2500 (по ASME B16.5) | Высокое (до 1000°F+ в зависимости от сплава) | Пар, Углеводороды, Химические вещества |
Внимание: возможна путаница: Класс 125 (чугун) и Класс 150 (сталь) имеют одинаковую схему расположения болтов. Они могут физически соединяться болтами, но смешивание их уплотнительных поверхностей (RF с FF) опасно. Всегда проверяйте маркировку материала.
Технология изготовления
Sunhy использует прецизионную обработку на станках с ЧПУ для обеспечения соответствия шероховатости поверхности (Ra) требованиям к прокладкам.
Для фланцев RF мы обрабатываем точную насечку с шероховатостью 125–250 мкдюйм Ra. Для фланцев с плоской поверхностью плоскостность является критическим параметром для обеспечения полной опоры по отверстиям под болты.
| Сертификация | Почему это важно для фланцев |
|---|---|
| ISO 9001 | Обеспечивает прослеживаемость номеров плавок от заготовки до готового фланца. |
| PED 2014/68/EU | Необходимо для соответствия требованиям к оборудованию под давлением на европейском рынке. |
| PMI-тестирование | Идентификация материала гарантирует химический состав (например, Mo > 2.0% для 316L). |
Даже небольшие отклонения в высоте выступающей поверхности или плоскостности могут привести к утечкам. Sunhy проводит 100% размерный контроль перед отгрузкой, чтобы обеспечить бесшовную сборку на месте.
Сравнение преимуществ и недостатков фланцев с выступом (RF) и плоских фланцев (FF)
I. Фланцы с выступом (RF): Преимущества и недостатки
Выступающая поверхность (RF) является рабочей лошадкой отрасли не зря, но она не лишена ограничений.
Преимущества
- Высокая герметичность: Концентрированная нагрузка создает более плотное уплотнение, что важно для летучих или токсичных жидкостей.
- Универсальность прокладок: Можно использовать практически любой тип прокладки (спирально-навитая, RTJ, графитовая, резиновая).
- Простота монтажа: Кольцевые прокладки (IBC) самоцентрируются внутри болтов, что ускоряет монтаж.
Недостатки
- Риск хрупкого материала: Нельзя прикручивать непосредственно к чугуну без риска растрескивания ответного фланца.
- Чувствительность к соосности: Из-за малой площади контакта угловое смещение может вызвать локальное смятие прокладки.
II. Фланцы с плоской поверхностью (FF): Преимущества и недостатки
Плоская поверхность (FF) — это защитная конструкция, приоритетом которой является безопасность оборудования, а не герметичность при высоком давлении.
Преимущества
- Защита оборудования: Единственный безопасный вариант для соединения с чугунным, стеклоэмалированным или пластиковым оборудованием.
- Жёсткость: Полноконтактное соединение снижает вибрацию и вращение фланца.
- Визуальная проверка: Легко проверить плотность — если нет зазора на наружном диаметре, фланец, вероятно, установлен (хотя проверка крутящего момента всё равно требуется).
Недостатки
- Ограниченное давление: Из-за распределенной нагрузки трудно достичь высокого напряжения посадки, необходимого для давлений класса 600 и выше.
- Строгие правила прокладок: Необходимо использовать прокладки с полной поверхностью. Нельзя использовать высокопроизводительные спирально-навитые прокладки.
- Штраф по площади поверхности: Требуется более высокая общая нагрузка на болты для достижения той же герметичности, что и у фланца с выступом (RF).
| Особенность | Raised Face (RF) | плоские торцы (Flat Face, FF) |
| Способность к уплотнению | Высокий (Концентрированное напряжение) | Умеренный (Распределенное напряжение) |
| Основное применение | Стальные трубопроводы (Технологические линии) | Чугун/FRP/Утилитарные |
| Коэффициент риска | Может треснуть хрупкие сопрягаемые детали | Может протекать при использовании неподходящей прокладки |
| Типы прокладок | Универсальный (SWG, RTJ, IBC) | Ограничено использованием полнолицевых мягких прокладок |
Области применения и варианты использования
Фланец с выступом в промышленности
Фланцы RF являются стандартом везде, где критически важна герметичность.
Инженеры выбирают RF для систем, подверженных тепловому расширению, скачкам давления или содержащих опасные среды.
- Нефть и газ: Высоконапорные транспортные линии, где спирально-навитые прокладки обязательны для пожарной безопасности.
- Химическая промышленность: Коррозионные кислотные/щелочные линии из экзотических сплавов (Hastelloy/Duplex) с поверхностями RF.
- Паровые системы: Паровые линии электростанций используют фланцы RF, так как термические циклы ослабляют соединение Flat Face.
Плоский фланец в промышленности
Фланцы FF являются стандартом для коммунальных и низконапорных систем с компонентами из чугуна/ковкого чугуна.
Они повсеместно распространены в муниципальных и общих промышленных вспомогательных системах.
- Водоподготовка: Подключения к большим чугунным задвижкам и обратным клапанам (AWWA C207 или ASME B16.1).
- Противопожарная защита: Гидранты и магистрали спринклерных систем обычно используют интерфейсы класса 125 FF.
- Морская техника/ОВКВ: Контуры охлаждения морской водой с использованием бронзовых или медно-никелевых насосов часто требуют FF для предотвращения растрескивания корпуса насоса.
Совместимость и монтаж
Золотое правило трубопроводов: Никогда не прикручивайте стальной фланец RF напрямую к чугунному фланцу FF без мер по смягчению.
Это сценарий “жесткого отказа”. Зазор, создаваемый выступающей поверхностью, действует как рычаг, и чугунный фланец сломается.
| Сценарий | Правильное решение |
|---|---|
| Подключение стальной трубы к чугунному клапану | Вариант 1: Купите стальной фланец с плоской поверхностью. Вариант 2: Обработайте выступающую поверхность вашего стального фланца, чтобы сделать её плоской. |
| Выбор прокладки | Используйте Полнолицевая прокладка (Резиновая/Волокнистая) прокладка для заполнения всего зазора и распределения нагрузки. |
| Контроль момента затяжки | Используйте значения крутящего момента для Чугун, а не для стали. Чрезмерный затяг может сорвать резьбу на чугуне или привести к растрескиванию корпуса. |
Совет: Если вы не можете обработать фланец на станке, некоторые сайты используют “Прокладочное кольцо” для заполнения зазора, но механическая обработка или покупка правильного фланца FF всегда является более безопасным и герметичным инженерным решением.
Выбор правильного фланца
Ключевые факторы выбора
Выбор фланца обычно определяется “Слабым звеном” в вашей системе — как правило, соединением клапана или насоса.
Используйте этот инженерный контрольный список для принятия решений:
| Фактор | Правило принятия решения |
|---|---|
| Сопрягаемое оборудование | Насос/клапан из чугуна, пластика или бронзы? Используйте Плоская поверхность. Он из стали? Используйте Raised Face. |
| Давление в системе | Класс 150/300/600+ обычно по умолчанию соответствует RF. Класс 125 (чугун) строго соответствует FF. |
| Тип прокладки | Вам нужен огнестойкий спирально-навитой уплотнитель? Вам нужен Raised Face Фланцы для правильной установки. |
| Рабочая среда (жидкость) | Для опасных/токсичных сред обычно требуется повышенная герметичность соединения RF с полуметаллической прокладкой. |
Техническая команда Sunhy может сопоставить спецификации ваших насосов и клапанов, чтобы подтвердить выбор уплотнительных поверхностей и прокладок перед изготовлением, гарантируя отсутствие задержек при монтаже на объекте.
Отраслевые стандарты и нормы
Ваши фланцы должны соответствовать действующим нормам для обеспечения безопасности и взаимозаменяемости.
Sunhy поддерживает проекты, соответствующие этим основным мировым стандартам:
| Стандарт/Норма | Описание |
|---|---|
| ANSI/ASME B16.5 | “Библия” для стальных трубных фланцев. Определяет высоты RF и классы давления. |
| ASME B16.1 | Стандарт для чугунных трубных фланцев (обычно FF в классах 125/250). |
| AWWA C207 | Фланцы для водопровода (стальные кольцевые фланцы). Часто с плоской поверхностью для низкого давления. |
| DIN EN 1092-1 | Европейский метрический стандарт (Тип 11 = RF сварная шейка; Тип 01 = FF пластина). |
Убедитесь, что ваш заказ явно указывает стандарт (например, “ASME B16.5, Class 150, RF, A182 F316L, NPS 4, 125-250 AARH Finish”).
Распространённые ошибки, которых следует избегать
Избегайте этих дорогостоящих отказов на месте, соблюдая правильную спецификацию и дисциплину сборки:
- Ошибка “Зазор”: Оставление видимого зазора между внешними краями соединения RF-FF. Это указывает на изгибающее напряжение на фланце.
- Ошибка “Неправильная прокладка”: Использование жесткой спирально-навитой прокладки на мягком плоском фланце. Металлическая навивка раздавит поверхность или расколет фланец.
- Перетяжка: Применение значений крутящего момента для “стали” к “чугунным” фланцам. Чугун хрупкий; уважайте более низкие пределы крутящего момента для оборудования ASME B16.1.
- Повторное использование прокладок: После сжатия прокладки теряют свои восстановительные свойства. Всегда устанавливайте новые прокладки при повторной сборке соединения.
Примечание: Обратитесь к экспертам Sunhy Если вы не уверены в соединении. Мы можем изготовить нестандартные фланцы для решения проблем несоответствия RF/FF.
Часто задаваемые вопросы
В чём основное различие между фланцами с выступающей поверхностью и фланцами с плоской поверхностью?
Геометрия уплотнительной поверхности и распределение нагрузки. Фланцы с выступающей поверхностью (RF) имеют выступающую ступеньку (1/16″ или 1/4″) для концентрации давления для высокопроизводительного уплотнения. Плоские фланцы (FF) заподлицо с наружным диаметром для равномерного распределения нагрузки, предотвращая повреждение хрупких материалов, таких как чугун.
Можно ли соединить фланец с выступом (RF) с плоским фланцем (FF)?
Не напрямую к хрупкому оборудованию. При соединении стального фланца RF с чугунным фланцем FF, вы должны Обработайте уплотнительную поверхность плоской и используйте полнопроходную прокладку. Невыполнение этого создает изгибающий момент, который может сломать чугунный фланец. При соединении Стали со Сталью это обычно безопасно, но не идеально.
В каких отраслях чаще всего используются фланцы с выступающей поверхностью (RF)?
Процессные отрасли (Нефть и газ, Химическая). RF является стандартом для стальных трубопроводов, поскольку поддерживает высокое давление спирально-навитых прокладок и обеспечивает наиболее плотное уплотнение для опасных жидкостей.
Какую прокладку следует использовать с каждым типом фланца?
RF: Спирально-навитые, кольцевые (RTJ) или профильные прокладки (внутри окружности болтов).
FF: Полнолицевые прокладки (с отверстиями под болты) из резины, волокна или PTFE. Никогда не используйте жесткую металлическую прокладку на плоской поверхности.
Как выбрать подходящий фланец для вашей системы?
Сначала проверьте сопрягаемое оборудование. Если ваш клапан из чугуна (класс 125), вам нужен фланец с плоской поверхностью. Если ваш клапан из стали (класс 150/300), вам нужен фланец с выступающей поверхностью. Всегда подбирайте поверхность в соответствии с ограничениями материала оборудования.
| Фактор | Фланец с выступом (RF) | Фланец с плоской поверхностью (FF) |
|---|---|---|
| Давление | Общее для классов ASME B16.5 (зависит от материала) | Часто связано с чугуном/стандартами для коммунальных систем (зависит от условий эксплуатации) |
| Материал | Сталь / Нержавеющая сталь | Чугун / FRP / Пластик / Футерованное оборудование |
Совет: проконсультируйтесь с инженерной командой Sunhy по стратегии момента затяжки, совместимости прокладок и проверке поверхности — особенно для разнородных соединений и интерфейсов с хрупким оборудованием.
Для полного обзора типов фланцев и стандарты, см. наше полное руководство
