Admiral Pipe Fitting Factory
Admiral Pipe Fitting Factory

Розрахунок фланцевого з’єднання для трубопровідної арматури

Фланцеве з’єднання — один із найнадійніших та найпоширеніших способів герметичного з’єднання елементів трубопровідної системи. Воно використовується при монтажі арматури, засувок, клапанів, насосів, фільтрів та інших вузлів. Щоб забезпечити герметичність і безпечну експлуатацію трубопроводу, надзвичайно важливо правильно виконати розрахунок фланцевого з’єднання.

У цій статті ми крок за кроком розглянемо, як виконується розрахунок фланцевого з’єднання для трубопровідної арматури, на що слід звернути увагу, і дамо практичні поради з прикладами

Що таке фланцеве з’єднання?

Фланцеве з’єднання — це з’єднання труб, арматури або обладнання за допомогою фланців, що скріплюються болтами (шпильками) через ущільнювальний елемент (прокладку).

Основні елементи:

  • Фланці (плоскі, приварні, комірцеві тощо)

  • Болти або шпильки з гайками

  • Прокладка (ущільнення)

  • Контактні поверхні (ущільнювальні фаски)

📌 Фланцеві з’єднання регламентуються стандартами: ДСТУ, ISO, EN, ASME залежно від галузі та країни використання.

Навіщо потрібен розрахунок?

Розрахунок фланцевого з’єднання дозволяє:

  • Забезпечити герметичність з’єднання при заданому тиску та температурі;

  • Вибрати правильний тип фланця та ущільнення;

  • Уникнути перевантаження болтів або фланця;

  • Запобігти витокам, розгерметизації чи аварійній ситуації.

 

Основні параметри, які враховуються при розрахунку

1. Робочий тиск (P):
Тиск середовища в системі — один з головних факторів.

2. Робоча температура (T):
Матеріали ущільнень мають обмеження по температурі — це важливо!

3. Середовище (агресивність, токсичність, в’язкість):
Від типу середовища залежить вибір матеріалу прокладки і фланця.

4. Номінальний діаметр (DN):
Визначає розміри фланця та кількість болтів.

5. Матеріал фланців і болтів:
Механічні характеристики (модуль пружності, межа міцності, температура розм’якшення тощо).

6. Тип ущільнення:
М’яке, напівметалеве або металеве ущільнення (кільце, спірально-навите, графітове тощо).

Етапи розрахунку фланцевого з’єднання

Визначення навантажень

Розрахунок фланцевого з’єднання базується на балансі зусиль:

  • Pн – внутрішній тиск

  • Fт – тиск від затягування болтів

  • Fу – зусилля, необхідне для стискання ущільнення

  • Fр – зусилля, яке чинить тиск робочого середовища на прокладку

Розрахунок зусилля затягування болтів (Fболт):

Fболт = Fу + Fр

де:

  • Fу = π * dпр * q

  • dпр — діаметр ущільнення

  • q — тиск на ущільнення (залежить від типу прокладки)

Підбір кількості та діаметра болтів

На основі Fболт і допустимого зусилля для болта з обраного матеріалу:

n = Fболт / (σдоп * Aболта)

де:

  • n — кількість болтів

  • σдоп — допустиме напруження на розтяг

  • Aболта — площа поперечного перерізу болта

Можливо вас зацікавить  Клинові засувки для систем газопостачання: чому вони затребувані

Перевірка герметичності

Герметичність перевіряється за умовами щільного притискання прокладки до фланця при різних режимах роботи (статичному, динамічному, пуску/зупинці системи).

Перевірка міцності фланця

Фланець повинен витримувати не лише тиск, а й момент, який виникає від затягування болтів. Розрахунок виконується з урахуванням гнучкості фланця та реакції матеріалу на навантаження.

Приклад розрахунку

Задача:
Потрібно розрахувати фланцеве з’єднання для запірної арматури DN 100, Ру 16, температура +120°C, середовище — технічна вода.

Вихідні дані:

  • P = 1.6 МПа

  • dпр = 125 мм

  • Прокладка: пароніт, q = 35 МПа

  • Болти — М16 (Aболта = 157 мм²), σдоп = 250 МПа

Розрахунок:

Fу = π * 125 * 35 = 13 738 Н

Fр = π * (125²/4) * 1.6 = 19 635 Н

Fболт = 13 738 + 19 635 = 33 373 Н

n = 33 373 / (250 * 157) ≈ 0.85 → мінімум 4 болти (із запасом — 6)

Висновок: Потрібно використовувати не менше 6 болтів М16 при правильному розміщенні по колу.

Практичні поради

✅ Використовуйте тільки сертифіковані прокладки — якісний ущільнювач = герметичне з’єднання.
✅ Не затягуйте болти “на око” — використовуйте динамометричний ключ.
✅ Дотримуйтеся черговості затягування — по діагоналі, рівномірно.
✅ Перевіряйте ущільнення після монтажу — проводьте гідравлічне або пневматичне випробування.
✅ Не змішуйте болти з різних матеріалів — це може спричинити гальванічну корозію.

Де застосовуються точні розрахунки?

  • Об’єкти високого тиску: ТЕЦ, ГЕС, нафтопереробка

  • Системи з агресивними або небезпечними середовищами

  • Вибухонебезпечні зони (газопроводи, хімія)

  • Харчова і фармацевтична промисловість, де важлива повна герметичність

 

Правильний розрахунок фланцевого з’єднання — це запорука довготривалої, герметичної та безпечної роботи трубопроводної арматури. Це дозволяє уникнути витоків, поломок і аварій, а також заощадити на ремонтах і простої обладнання.

📌 Пам’ятайте: надійність фланцевого з’єднання починається з точного інженерного підходу. Використовуйте перевірені методики, сучасні програми, стандарти та досвід фахівців — і ваша система працюватиме без збоїв роками.

Можливо вам буде цікаво:

Translate »