Нержавеющие воротниковые фланцы

Общие данные:
Воротниковые фланцы (Welding Neck Flanges, WN-фланцы) из нержавеющей стали — это тип соединительных узлов для трубопроводов, имеющий удлинённый конический переход (горловину), обеспечивающий равномерное распределение напряжений при сварке к трубе встык. Такие фланцы изготавливаются из коррозионно-стойких аустенитных (AISI 304, 316 и др.) или дуплексных сталей, что позволяет эксплуатировать их в агрессивных средах и при значительных колебаниях давления и температуры. Размеры и технические требования устанавливаются стандартами HG/T 20592, JB/T 81, GB/T 9112, ASME B16.5, EN1092 и JIS.

Изготовление и размеры:

• Размерный ряд — от DN15/NPS ½" до крупных DN/NPS по заявке заказчика (зависит от оснащения завода).
• Номинальное давление — PN (2,5…400) или Class (150…2500) по стандартам (EN, ASME и др.).
• Материалы — нержавеющие стали, например AISI 304/304L, 316/316L (ASTM A182 F304, F316, F321 и т. д.).
• Производство — методом ковки (штамповка) или механической обработки из предварительно прокованных заготовок, последующая термообработка (отжиг, решениевый отжиг) и финишная токарная/фрезерная обработка для точной геометрии.

Характеристика стандартов:
HG/T 20592

• Отраслевой китайский стандарт, учитывающий особенности химического машиностроения;
• Определяет формы уплотнительных поверхностей (RF, RTJ и др.), толщину тела фланца, диаметр и расположение крепёжных отверстий.

JB/T 81

• Машиностроительный стандарт, указывающий конструктивные параметры фланцев, включая воротниковые из коррозионно-стойких материалов;
• Подробные таблицы по DN, PN, расположению болтов.

GB/T 9112

• Общенациональный стандарт на стальные фланцы, включающий нержавеющие;
• Содержит сведения об исполнениях уплотнительных поверхностей (Raised Face, Ring Type Joint, Flat Face).

ASME B16.5

• Американский стандарт, охватывает фланцы NPS ½…24" (Class 150…2500);
• Воротниковый (Welding Neck) фланец из нержавеющей стали (ASTM A182 F304, F316 и т. д.) имеет конический переход под сварку встык.

EN 1092

• Европейский стандарт, включает тип 11 (Weld Neck Flange) для сталей разных классов, в том числе нержавеющих;
• Указывает PN, максимальные рабочие температуры и давления, допуски по диаметру и толщине.

JIS

• Японские стандарты (например, JIS B 2220) — воротниковые фланцы из нержавеющей стали для номинальных давлений 5K, 10K, 16K и выше.

Конструкция и параметры воротникового фланца (Welding Neck):

• Конический переход: равномерный переход от толщины фланца к толщине трубы, снижающий концентрацию напряжений.
• Толщина тела фланца (C): выбирается по PN/Class, виду материала (AISI 304, 316 и т. д.).
• Диаметр и расположение крепёжных отверстий: определяются таблицами стандарта для заданного DN/NPS и давления.
• Уплотнительная поверхность: Raised Face (RF) наиболее распространена; при высоком давлении может применяться Ring Type Joint (RTJ).

Материалы и требования к качеству (нержавеющие сплавы):

• Нержавеющие стали: AISI 304/304L, 316/316L, 321 (ASTM A182 F304, F316, F321 и пр.), дуплексные (F51/F53).
• Термообработка: решениевый отжиг (Solution Annealing) для восстановления аустенитной структуры и улучшения коррозионной стойкости сварных или кованых деталей.
• Контроль дефектов: ультразвук (UT), рентген (RT) при необходимости; обязательный визуальный осмотр качества поверхности.
• Испытания: подтверждение механических свойств (предел текучести, прочности), твёрдости, ударной вязкости (для суровых температур).

Уплотнительные поверхности:

• RF (Raised Face) — выступающая часть для размещения стандартной прокладки (Spiral Wound, PTFE и др.).
• RTJ (Ring Type Joint) — паз для металлического кольца, при высоких давлениях и температурах.
• FF (Flat Face) — для малых нагрузок, реже применяется в сочетании с воротниковым типом.

Контроль и испытания согласно стандартам (нержавеющие материалы):

• Визуальный и инструментальный: проверка формы горловины, угла конического перехода, плоскости уплотнения, отсутствия трещин и раковин.
• Размерная проверка: толщина (C), наружный диаметр, диаметр окружности болтов (PCD), количество и диаметр отверстий, посадка для трубы.
• Дополнительное NDE: при повышенных требованиях (UT, RT, MT); проверка на межкристаллитную коррозию (для некоторых марок).

Области применения воротниковых фланцев из нержавеющей стали:

• Химическая и нефтехимическая промышленность: трубопроводы агрессивных реагентов (кислоты, щёлочи), высокие температуры.
• Нефтегазовая отрасль: морские платформы, LNG-терминалы, трубопроводы с высоким давлением и коррозионной средой (H₂S, CO₂).
• Энергетика: паропроводы, конденсатопроводы, котельные установки, в том числе с повышенными требованиями к коррозионной стойкости.
• Пищевая и фармацевтическая сферы: высокогигиеничные среды, где нержавеющая сталь облегчает чистку и предотвращает загрязнение продуктов.