Титановые фланцы

Стандарты и нормативная база:

• ASTM B381: Охватывает поковки и полуфабрикаты из титановых сплавов, применяемые для изготовления фланцев. Регламентирует химический состав, механические свойства и методы испытаний.
• DIN 2632, DIN 2638, DIN 2527: Определяют типоразмеры фланцев по системе PN (давление), включая диаметр, расположение крепёжных отверстий и вид уплотнительной поверхности.
• ASME B16.5: Описывает основные конструктивные исполнения (Weld Neck, Slip-On, Blind, Threaded и др.) для типоразмеров NPS ½"–24" и классов давления Class 150–2500.
• ASME B16.47: Распространяет требования ASME B16.5 на крупные диаметры (NPS 26" и выше).

Марки титана:
Для фланцев широко применяются как коммерчески чистые марки, так и легированные:

• Grade 1–4: коммерчески чистый титан (99% и более). Отличаются минимальным содержанием легирующих элементов, разным уровнем прочности и пластичности. Подходят для условий, где ключевое значение имеют коррозионная стойкость и простота сварки.
• Grade 5 (Ti-6Al-4V), Grade 7 (Ti-0.2Pd), Grade 9 (Ti-3Al-2.5V), Grade 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) и др.: обладают повышенной механической прочностью или дополнительной стойкостью к специфическим средам (например, палладиевые добавки для защиты от коррозии). Выбор сплава определяется рабочим давлением, температурой, типом среды и требуемыми механическими свойствами.

Химический состав:
Все марки титана имеют базовые ограничения по содержанию примесей (O, Fe, C, N, H) и соответствующих легирующих элементов (Al, V, Mo, Ni, Pd и т. д.). Конкретные диапазоны указаны в стандарте ASTM B381. Например:

• Коммерчески чистый титан (Grade 2): Ti ~ 99%, O ≤ 0,25%, Fe ≤ 0,30%.
• Легированные сплавы (Grade 5, 9 и др.): Al до ~6%, V до ~4%, Mo, Ni, Pd — в зависимости от типа сплава.

Механические показатели:

• Предел текучести (Rp0,2): от ~170–480 МПа (в зависимости от марки и состояния поставки).
• Предел прочности (Rm): от ~345–900 МПа.
• Относительное удлинение (A50): от 10% до 30%.

Для каждого конкретного Grade действуют свои минимальные требования к прочности (Rm, Rp0,2) и пластичности, определённые в спецификациях ASTM/ASME.

Способы изготовления:

• Ковка (Forging): Поковки изготавливают методом свободной или штамповой ковки заготовок, соответствующих требованиям ASTM B381.
• Механическая обработка: Фланцы изготавливают на токарных станках (выточка посадочных поверхностей, отверстий под болты).
• Термообработка: Отжиг (Annealed) для улучшения пластических свойств и свариваемости; при необходимости могут применяться закалка или старение (для высокопрочных сплавов).

Контроль качества:
В соответствии со стандартами (например, ASTM B381, ASME B16.5):

1. Химический анализ — подтверждает соответствие выбранному Grade (содержание примесей).
2. Испытания на растяжение — проверка предела текучести, прочности и пластичности.
3. Ультразвуковой контроль (UT) для выявления внутренних дефектов в заготовке.
4. Радиографический контроль (RT) — при повышенных требованиях к чистоте материала.
5. Визуальный осмотр и проверка геометрических допусков (толщина, диаметр, шаг отверстий под крепёж, уплотнительная поверхность).

Типовые исполнения и обозначения:
Weld Neck Flange (WN) — с удлинённым воротником для сварки встык.
Slip-On Flange (SO) — надевается на трубу, с последующей обваркой по наружному и внутреннему контуру.
Blind Flange (BL) — фланец-заглушка, закрывающий конец трубопровода или патрубка.
Threaded Flange (TF) — с внутренней резьбой, упрощает монтаж без сварки (ограничено давлением и диаметром).
Lap Joint Flange (LJ) и др. — специальные варианты для сборных соединений.

Области применения:

• Химическая и нефтегазовая промышленность: Трубопроводные системы, работающие в контактe с кислотами, щелочами, морской водой, хлорсодержащими средами.
• Судостроение и морские установки: Соединения труб в морской воде, где важны коррозионная стойкость и небольшая масса.
• Энергетика: Теплообменники, парогенераторы, охладительные установки, где материал должен сохранять свойства при температурных перепадах.
• Пищевая и фармацевтическая отрасли: Фланцы для систем подачи и перекачки при высоком уровне гигиены.