Типы присоединений трубопроводной арматуры к трубопроводу и другому технологическому оборудованию. Типы патрубков кранов, задвижек, затворов, вентилей, клапанов и др. трубопроводной арматуры.
Существует несколько основных способов присоединения трубопроводной арматуры и другого промышленного оборудования внутри технологической установки или процесса. Хотя каждый способ выполняет одну и ту же функцию, все они имеют собственные про и контра. Выбор оптимального способа присоединения к трубе обуславливается несколькими факторами:
Факторы для выбора типа присоединения трубопроводной арматуры к трубопроводу.
Основные способы присоединения трубопроводной арматуры к трубопроводу и/или технологическому процессу
Можно выделить 6 основных типов соединений:
Резьбовые или "муфтовые" присоединения (threaded сonnections).
Это очень распространенный тип соединений. Обычно на арматуре нарезается внутренняя резьба (она же "мама", (female)). Тем не менее любые комбинации наружней=внешней резьбы (она же "папа", (male)) также встречаются - см. например латунную арматуру.
Что следует хорошо понимать в данном случае - широко используются как цилиндрические (straight, parallel) = "многоразовые" резьбы, так и конические (tapered)= "одноразовые". Цилиндрические резьбы требют использования уплотнений, а конические резьбы являются самоуплотняющимися (в принципе).
Резьбовое (муфтовое) присоединение трубопроводной арматуры. Наружная, внутренняя, внешняя резьбы. Резьба мама и папа. Male vs. Female threads.

Цилиндрическая (прямая) резьба = straight thread. Коническая (самоуплотняющаяся) резьба = tapered thread.

Внешние отличия британских резьб (BSP) и американских (NPT). Необычные английские наименования в резьбах.

NPT - National Pipe Thread Tapered - американская основная трубная резьба. Она - коническая, но довольно часто ее удется использовать многократно.
Это стандарт СЩА и полмира для трубных резьб. Из-за того, что эта резьба коническая - она при закручивании самоуплотняется. Для надежности и для того, чтобы резьба не "прикипала" с этой резьбой широко используются резьбовые уплотнения.
NPT определяется стандартом ANSI /ASME standard B1.20.1. Там 25 размеров от 1/16" до 24", (см. размеры 1/8-6'') однако для трубопроводной арматуры номинальным диаметром свыше DN50=2" и практически всегда, начиная с DN100=4" используются фланцевые соединения.
Резьбы NPT специфицируются (указываются) в дюймах с пометкой "NPT". пример: 2" NPT
BSPT - British Standard Pipe Taper Threads - британская коническая трубная резьба. Не самая часто встречающаяся на свете, но встречается. Значительно более популярна BSPP (см. ниже).
Эта резьба тоже коническая ("одноразовая") , сходная с NPT, но угол профиля - другой: у BSPT это 55° в противоположность 60° у NPT. Когда шаг резбы совпадает или близок (что, строго говоря, не так, до DN40 примерно так и есть), то наружную=внешнюю NPT вполне можно вкрутить во внутреннюю BSPT, но без уплотнения герметичности добиться не получится из-за разного профиля резьб.
BSPT определяется стандартом ISO 7 и/или стандартами EN 10226-1, BS 21
BSPT специфицируются (указываются) буквой "R" в дюймах. Пример: R 2 1/2"
BSPP - British Standard Parallel Pipe Threads - британская цилиндрическая трубная резьба, она же (обычно) "дюймовая трубная", "водопроводная", "обычная трубная" в РФ и экс-СССР.
Поскольку эта резьба цилиндрическая (straight = parallel), она не уплотняется без герметиков, уплотнительных материалов и/или уплотнительных прокладок или колец.
BSPP определяется стандартом ISO 228-1:2000 (Dimensions, tolerances, and designation), а также стандартами ISO 228-2:1987, ГОСТ 6357-81, DIN 259 , BS 2779, JIS B 0202
BSPP специфицируются (указываются) буквой "G" в дюймах. Пример: G 1/2"
Сварные=приварные ( Welded) / Пайка (Soldered=sweat) / Клеевые (Glued) присоединения трубопроводной арматуры (кранов, клапанов, вентилей, задвижек, затворов..).
Присоединение к трубопроводу - сварка враструб (Socket Weld), не самое частое, но встречается.
На патрубке трубопроводной арматуры организуется раструб, в который с небольшим допуском по внешнему диаметру вставляется присоединяемая труба. Труба приваривается. Это удобное присоединение, но из-за того, что хороший провар сварного шва в такой конфигурации затруднен, обычно, эта конструкция применяется только в размерах до 2" (DN50) . Сварка враструб обеспечивает неразъемное соединение с высокой защитой от возможных протечек. На примере выше показаны кольцевые теплоотводы (heat sink fins), которые помогают рассеивать тепло при сварке, защищая седла.
Внимание: Приварка кранов и клапанов к трубопроводу требует знаний и опыта. Очень легко повредить "сжечь" седла и мягкие уплотнения внутри арматуры. Теплоотводы служат для рассеивания тепла от сварки, для защиты седел крана. Это не основная, а дополнительная защита. На корпусе при сварке должна быть как минимум мокрая тряпка, при высыхании тряпки ее надо немедленно смочить!
Присоединение к трубопроводу - сварка встык (Butt Weld). Это соединение обычно, по умолчанию, и называют сварным или "под приварку".
Трубопровод с фаской и кран с фаской прихватываются и привариваются так, что сварные швы заполняют фаску. Данный тип неразъёмного соединения применяется в размерах до 4-6 " (DN100-DN150) на нержавеющей трубопроводной арматуре и без ограничений (до DN1200 и более) на арматуре из углеродистой стали. На примере выше показаны кольцевые теплоотводы (heat sink fins), которые помогают рассеивать тепло при сварке, защищая седла.
Внимание: Приварка кранов и клапанов к трубопроводу требует знаний и опыта. Очень легко повредить "сжечь" седла и мягкие уплотнения внутри арматуры. Теплоотводы служат для рассеивания тепла от сварки, для защиты седел крана. Это не основная, а дополнительная защита. На корпусе при сварке должна быть как минимум мокрая тряпка, при высыхании тряпки ее надо немедленно смочить!
Пайка - соединение арматуры к трубопроводу (soldered=sweat connection)
В "первом" мире это самое распространенное неразъёмное соединение во внутрянке жилого сектора. Соединение весьма схоже с приваркой враструб, но раструб вполне точно соответствует внешнему диаметру трубы. Горелкой разогревается корпус клапана и припой, который плавится затекает внутрь и вокруг соединения. Вероятность сжечь седла и уплотнения значительно ниже, чем при сварке, поскольку тепла для пайки необходимо намного меньше, чем для сварки.
Данный тип соединения зарекомендовал себя годами эксплуатации на практике, хорошо выдерживает тряску, температурные перепады и удары и отказываться от него в странах "первого мира" еще долго никто не будет, хотя с середины 20-го века, когда этот способ там распространился, появилось много альтернативных вариантов.
Клеевое соединение (присоединение) арматуры к трубопроводу (glue socket connection = FIP = slip-fit = friction fit = pipe end = spigot connections) + сварка пластиковых труб.
Клеевое соединение это вполне распространенное неразъемное соединение особенно для пластиковых труб ПВХ, которые не поддаются сварке (пайке) встык и в раструб. Клеевое соединение обычно выполняется враструб, а сварка пластиковых труб иногда проводится и встык (ПП чаще враструб, ПЭ чаще - встык). Специальный ПВХ (PVC) клей наносится на трубу и труба вставляется враструб и проворачивается на 1/4 оборота. При этом труба (PVC или CPVC) и кран становится единым целым поскольку клей растворяет поверхность трубы и стенки. То же происходит при приварке пластиковых труб к арматуре.
Фланцевое ("на фланцах") присоединение трубопроводной арматуры (flanged connections)
Справочно: Фланцы по ГОСТ, DIN (EN 1092-1) и ANSI (ASME). Соединение фланцев. Фланцевые соединения. Фланцевое соединение.
Что тут надо понимать. Фланцевое соединение - разъемное. При этом, самое удобное для демонтажа / замены трубопроводной арматуры на аналогичную. Следует иметь в виду, что всего в мире 3 основных стандарта присоединительных фланцев:
- Основной. Базирующийся на "дюймовой" системе величин стандарт фланцев ANSI/ASME. ANSI это American National Standards Institute. Вместе с ASME (American Society of Mechanical Engineers), они разработали стандарты фланцевых соединений ASME/ANSI B16.5 и B16.47. Никак не стыкуется с фланцами "метрического" стандарта.
- Основной. Базирующийся на "метрической" системе величин DIN EN 1092-1 (ГОСТ - это практически целиком заимствованный отсюда стандарт) - происходит из немецкого национального стандарта DIN. Этот же стандарт содержится в системе ISO (International Standards Organization) как стандарт ISO 7005.
- Менее значимый, но заметный, базирующийся на "дюймовой" системе стандарт фланцев SAE (Society for Automotive Engineers). Это стандарт для фланцев, которые отделены от компонентов, которые они соединяют. Известен как стандарт SAE J518. Также содержится в системе ISO как ISO 6162.
Фланцы, фланцевое присоединение ANSI/ASME B16.5 (1/4"-24") и B16.47 (26"- 48"), это почти 50% мирового рынка фланцевой арматуры
Отсюда международная аббревиатура для межосевого расстояния присоединительных отверстий фланцев PCD = pitch circle diameter (диаметр круга, на котором лежат центры отверстий). Описывает 7 классов давления (прочности) = classes от 75# до 2500# цифра соответствует некому условному давлению в psi = фунтах на квадратный дюйм . В стандартах описаны фланцы для труб размером от 1/4" до 48." Описывается несколько типов (исполнений) присоединительной поверхности фланцев. Исполнение уплотнительной поверхности фланцев ANSI/ASME:
- RF (Raised Face) - соединительной выступ
- LM (Large Male) - уплотнительная поверхность с крупным выступом
- LF (Large Female) - уплотнительная поверхность с крупной впадиной
- SM (Small Male) - уплотнительная поверхность с малым выступом
- SF (Small Female) - уплотнительная поверхность с малой впадиной
- LT (Large Tongue) - уплотнительная поверхность с крупным шипом
- LG (Large Groove) - уплотнительная поверхность с крупным пазом
- ST (Small Tongue) - уплотнительная поверхность с малым шипом
- SG (Small Groove) - уплотнительная поверхность с малым пазом
- RTJ (Ring Type Joint) - уплотнительная поверхность с впадиной под прокладку овального сечения
Справочно: ASME/ANSI B16.5. Фланцы по ANSI-ASME B 16.5 (Flange Connections). Таблицы давление/температура для различных материалов и размеры в дюймах для классов 150-2500" - pdf.
Классы давления (прочности) указываются как "Class 150," или "150#". Подробнее тут:
- Класс давления (прочности) по ANSI / ASME / ASTM #25, #125, #150, #250, #300, #600, #900, #1500, #2500. Сколько Ру (PN) это в атмосферах (барах)? Давление / температура
- Таблица Давление / Температура по ANSI / ASME / ASTM в зависимости от материала крана, клапана, задвижки и т.д. Классы давления ANSI / ASME / ASTM #150, #300, #600, #800, #900, #1500
- Диаграмма давление / температура для API 6D Class 150, 300, 400, 600, 900, 1200 клапанов (API, ANSI, ASME).
Фланцы, фланцевое присоединение DIN 1092-1/ISO 7005, это тоже почти 50% мирового рынка фланцевой арматуры
Этот стандарт полностью конкурирует с ANSI (совершенно не стыкуется), за исключением буквально пары размеров из тысяч. Эти фланцы в международной практике обозначают DN (сокращение от Diameter Nominal) с размером (условно - в мм) и PN ( сокращение от Pressure Nominal) в bar. DN устанавливается от DN10 до DN2000, а классы давления (прочности) от PN2.5 до PN100 в bar
Справочно: Фланцы по DIN 1092-1/ISO 7005. Размеры в мм. PN6-100. - pdf.
Оба вышеупомянутых стандарта фланцев включают в себя множество типов и исполнений. Существуют различные вины присоединительных поверхностей и типов присоединения к трубопроводу. Самым распространенным и там и там является тип RF = raised face = присоединительный выступ, где соединительная поверхность слегка приподнята или абсолютно плоские фланцы исполнения A по DIN. Фланцы на трубопроводной арматуре обычно являются ее неотъемлемой частью.
Фланцы, фланцевое присоединение SAE J518, это стандарт, который широко применяется в мире двигателей внутреннего сгорания и прочих моторов транспортных средств всех видов и типов.
Стандарт опирается на использование фланцев с 4 отверстиями в вершинах условного прямоугольника. Применяется 2 класса прочности , Code 61 и Code 62. Фланцы могут быть не цельными, а состоять из 2х половинок, этот тип называют "split flanges", а могут быть цельными, этот тип называют "captive."
- SAE J518-1 Code 61 (ISO 6162-1): 3000 psi, от 1/4" до 24"
- SAE J518-2 Code 62 (ISO 6162-2): 6000 psi, от 1/4" до 24"
Справочно: SAE J518/ISO 6162 цельные и разъемные четырехдырочные фланцы. Размеры в дюймах и моменты затяжки. - pdf.
Фланцы, фланцевое присоединение ANSI/ASME и DIN (ГОСТ), способы использования
Трубопроводная арматура имеет собственные фланцы, которые соответствуют фланцам на трубопроводе. Для обеспечения герметичности используются различные типы межфланцевых прокладок.
Люг соединение (соединение в резьбовые проушины) = LUG
Люг соединение (соединение в резьбовые проушины) весьма сходно с межфланцевым (см. ниже) но с двумя небольшими отличиями.
- Отверстия в проушинах имеют внутреннюю резьбу и для каждого отверстия во фланцах есть соответствующая проушина.
- Каждая проушина в состоянии обеспечить присоединение двух болтов, по одному с каждой стороны
Этот тип присоединения используется как временная или даже постоянная заглушка трубы с возможностью нарастить трубопровод далее, не снимая давление.
Межфланцевое присоединение трубопроводной арматуры к трубопроводу (Wafer Style), разновидность фланцевого соединения
Межфланцевое соединение в основном используется при установке трубопроводной арматуры с малой строительной длиной. Справочно: Строительные длины = ряды (серии, series) 1-110 строительных длин для проходной трубопроводной арматуры = face-to-face valve dimensions (distances) = FtF и для угловой трубопроводной арматуры centre-to-face = CTF согласно - EN558 (объединяет EN558-1и-2) Принцип соединения таков - кран (затвор...) затягивается между ответными фланцами при помощи длинных болтов или шпилек. Проушины на арматуре такого типа не всегда есть, но если они есть, то в них нет резьбы и они несколько шире соединительных болтов или шпилек для облегчения посадки на место при монтаже и выравнивании. На затворах с мягким седлом (resilient seated butterfly valves), само по себе немного выступающее седло используется как уплотнение при установке между фланцами.
Справочно: Монтаж дисковых поворотных затворов межфланцевых. Инструкция по установке и эксплуатации дисковых поворотных затворов.
Три-клампы, клампоны, триклаверы, санитарные соединения = Tri-Clamp, Tri-Clover, T-clamp, Sanitary Clamp
Три-клампы, клампоны, триклаверы, санитарные соединения = Tri-Clamp, Tri-Clover, T-clamp, Sanitary Clamp. Эти соединения относятся к так называемым "быстроразъемным" или "гигиеническим". При закрывании шарнирного хомута вокруг фланцев с прокладкой между ними, соединение обжимается, обеспечивая герметичность. Стягивающее усилие обеспечивается конусным сечением разъема и/или фланцев. Используется несколько типов шарнирных разъемов - с одним (как на рисунке выше) или двумя шарнирами, а также двухболтовой разъем для применений на высоком давлении (two-bolt high pressure).
- Обзор и внешний вид. Быстросъемные соединения, фланцы. Резьбовое ("мясорубочное", "молочное", Union DIN11851, IDF, SMS, PTJ, DS, молочная гайка, молочная муфта ") Накидное ("кламповое=накидной хомут, кламп", "tri-clamp", "clamp-on", "clamp")
- Размеры, чертежи и веса. Быстросъемные соединения, фланцы. Резьбовое ("мясорубочное", "молочное", Union DIN11851, IDF, SMS, PTJ, DS, молочная гайка, молочная муфта ") Накидное ("кламповое=накидной хомут, кламп", "tri-clamp", "clamp-on", "clamp")
Разъемные (двусоставные, двухкусковые, "моторные", "автомобильные") SAE фланцы = SAE 4-bolt Flanges
SAE ("Сообщество автомобильных инженеров" = Society of Automotive Engineers) ввело и довольно широко использует стандарт 4-х болтовых фланцев SAE J518. Используются как разъемные двухкусковые фланцы, так и цельные. Уплотнение обеспечивается за счет кольца (О-ринга), устанавливаемого в паз на присоединительном выступе патрубка крана (клапана, другого устройства). Фланцы затягиваются до контакта металл-по-металлу, при этом кольцо обеспечивает герметичность соединения.
Следует упомянуть 2 класса прочности (давления) для таких четырехдырочных фланцев: Code 61: 3000 psi, размерами от 1/2" до 5" и Code 62: 6000 psi, размерами от 1/2" до 2". Если вы встретили такой фланец размером 3" или выше в классе 6000, то это уже не SAE, а проделки производителя.
Справочно DPVA.xyz: SAE J518/ISO 6162 цельные и разъемные четырехдырочные фланцы. Размеры в дюймах и моменты затяжки. - pdf.
Справочно abradox.ru: SAE J518/ISO 6162 цельные и разъемные четырехдырочные фланцы. Размеры в дюймах и моменты затяжки. - pdf.
Пресс-соединения = обжимные соединения = компрессионные соединения ( Compression) - тут же описаны пуш = нажимные и щтуцерные шланговые на хомуте соединения
Обжимные соединения, компрессионные соединения (фитинги) = Traditional Compression
Этот тип соединения в основном используется для внутрянки в жилищном строительстве. Поскольку не требуется тепло для пайки или сварки, то и процесс соединения становится намного более безопасным. Соединение использует 2 дополнительных элемента в дополнение к обычной резьбе на кране - а именно обжимное кольцо = ferrule = olive = sleeve и накидную обжимную гайку. Труба с надетым на нее обжимным кольцом вставляется в отверстие до упора и обжимается с определенным усилием на ключе, создавая герметичное соединение.
Полезное: Обжимное уплотнительное кольцо (втулка) = ferrule = olive = sleeve = "слива" = "олива"
Нажимные соединения, пуш соединения, пуш-фит = Push-in = Push-fit
Этот тип соединения в основном используется для внутрянки в жилищном строительстве. Изначально данный тип соединений был разработан для всяких фитингов (прямых, угловых, тройников, крестов....), но теперь встречается и на трубопроводной арматуре. В ответной части крана находится кольцо (o-ring), которое имеет несколько меньший внутренний диаметр, чем наружный диаметр присоединяемой трубы. Когда трубы вталкиваются в порт, то это кольцо и обеспечивает уплотнение. При этом зубья фиксирующего кольца стопорят трубу на месте. При нажатии фиксирующей втулки, зубья разжимаются и трубу можно легко удалить.
Штуцеры, елочки, шланговые штуцеры, шланговые ниппели = Barbed Hose Connections
Штуцеры, елочки, шланговые штуцеры, шланговые ниппели = Barbed Hose Connections это простой и довольно надежный способ соединения мягких труб и шлангов с трубопроводной арматурой. В быту эти соединения чрезвычайно популярны и вполне эффективны на системах с низким давлением. Следует отметить, что для надежности данного типа крепления обычно применяют хомуты различных видов и типов.
Соединительные муфты + накидные гайки ("американки") = Union/True Union
Это удобное и очень популярное разъемное соединение. В качестве уплотнения может использоваться как плоская прокладка, так и кольцо (О-ринг). О-ринг - более дешевый и значительно менее надежный вариант. Единственный недостаток такого типа соединения по сравнению с обычным резьбовым - цена, а в остальном - одни преимущества :) Крайне нерекомендуемый вариант в системах с высокой вибрацией - самораскручивается.
Монтаж (присоединение) клапанов и другой трубопроводной арматуры на опору или корпус другого устройства = Manifold Mount
Монтаж (присоединение) на опору или корпус другого устройства (Manifold-mount) предполагает плоскую присоединительную площадку с уплотнением на о-ринги (кольца), установленные вокруг соединительных портов, которые соответствуют ответным портам на устройстве. Для посадки клапана (крана...) на место обычно используют болты. Самый известный стандарт такого соединения это, конечно, NAMUR - для посадки соленоидных клапанов на пневматические приводы.
* Данные - ISO, ANSI, ASTM, GOST .... и компаний Assured Automation, АБРАДОКС - очень уважаемых бабаев :) и проекта DPVA.xyz. |