Раньше для подобных целей использовались кованые детали. На сегодняшний день, их окончательно вытеснили стальные фланцы. Изготовление соединительных элементов из стали требует меньших затрат, и обеспечивает большую эффективность в работе. Так, стальные фланцы превосходят кованые по таким показателям, как эластичность и удобство в эксплуатации.
Фланцы обычно используются попарно, образуя так называемое фланцевое соединение. Благодаря своей прочности и пригодности для широкого диапазона давлений и проходов, фланцевое соединение является наиболее используемым для присоединения к трубопроводу запорной и регулирующей арматуры.
При соединении отдельных частей трубопровода, используют стальные и приварные встык фланцы. Изготовление их осуществляется несколькими методами:
- горячей штамповки;
- газовой резки;
- центробежного электрошлакового литья.
В первом случае, разогревается сталь заданной марки. Из нее, при помощи специального пресса усилием до 4500 кН отштамповывается заготовка. Затем, на металлорежущих станках, заготовку доводят до нужных параметров. В ней просверливаются отверстия для крепежных болтов. После чего, получаются готовые к использованию фланцы. Изготовление деталей с помощью газовой вырезки, как видно из названия, предполагает использование электросварочного оборудования. Заготовка вырезается из листа стали заданной толщины. Дальнейший процесс тот же: с помощью металлорежущих станков, заготовке придаются необходимая форма и размер.
Методом гибки из стальной полосы, производятся приварные встык фланцы. Изготовление их осуществляется следующим образом: полосу стали необходимой толщины разогревают. Затем, ее изгибают соответственно форме и диаметру будущего фланца. Шов сваривают, а готовые фланцы снабжают патрубком для соединения с трубопроводом.
Сотрудниками Киевского института электросварки имени Патона был разработан метод центробежного электрошлакового переплава. Позже, его усовершенствовали, дополнив центробежной машиной, научные деятели из Омского политехнического института.
Метод заключается в следующем: сначала, сырье разогревают и сливают его в центробежную машину. В результате воздействия центробежных сил, металл уплотняется по объему формы. Из кольцевой заготовки вытесняется воздух, позволяя добиться однородности металла. Перед началом процесса литья, форма обрабатывается специальным составом (флюсом). Он работает, как смазочный материал, при переплаве защищает металл от контакта с воздухом, и не позволяет металлу прилипнуть к форме.
В завершении процесса литья, заготовка проходит дополнительную термическую обработку. Она индивидуальна для каждого вида сталей, и определяется химическим составом и механическими свойствами материала. Термическая обработка проводится с целью с целью ликвидации внутренних напряжений в металле. Также, она нейтрализует межкристаллитную коррозию стали, которая способна негативно повлиять на механические свойства готового изделия.
Данный способ изготовления позволяет получать кольцевые заготовки с минимальными припусками. По размеру, они очень близки к тому, каким должны быть готовые фланцы. Изготовление деталей методом центробежного электрошлакового переплава, таким образом, существенно снижает время и расходы на окончательную механическую обработку.