ANSI/AWWA C207-2023
Фланцы стальных труб для водопроводных систем, размеры от 4 до 144 дюймов (от 100 мм до 3600 мм)
- Стандартный №
- ANSI/AWWA C207-2023
- Дата публикации
- 2023
- Разместил
- American National Standards Institute （ANSI)
- Последняя версия
- ANSI/AWWA C207-2023
- сфера применения
-
Обзор стандарта AWWA C207 и его техническое развитие
Стандарт C207 Американской ассоциации водопроводных сооружений (AWWA) «Фланцы стальных труб для водоснабжения» был впервые опубликован в 1952 году и с тех пор неоднократно пересматривался. Последнее издание 2023 года сохраняет свою актуальность в отрасли водоснабжения. Этот стандарт специально посвящен стальным фланцам, используемым в проектах водоснабжения, таких как водоочистные сооружения и системы передачи и распределения воды, с размерами от 4 до 144 дюймов (от 100 до 3600 мм).
Предыстория разработки стандарта и историческое развитие
Использование стальных фланцев в отрасли водоснабжения восходит к самым ранним дням использования клепаных стальных водопроводных трубопроводов. В 1942 году на ежегодном собрании AWWA было предложено первое предложение по стандартизации сварных стальных кольцевых фланцев, что ознаменовало начало процесса стандартизации. В 1945 году Американское общество инженеров-механиков (ASME) и AWWA совместно учредили комитет для разработки стандартов на стальные фланцы, пригодные для систем водоснабжения.
Раннее проектирование фланцев основывалось на методе Латура-Барнара, который предполагал проектирование по предельным деформациям, а не по чистому напряжению. Исследования показали, что основная цель проектирования фланцев — предотвращение утечек из соединений, а не предотвращение разрыва. Эта концепция подтверждена 70-летним инженерным опытом, и не было зафиксировано ни одного случая разрыва стальных фланцев под номинальным давлением.
Год выпуска Основные обновления Охватываемый размерный диапазон Номинальное давление 1952 Первый выпуск стандарта 6–48 дюймов До 150 фунтов на кв. дюйм 1954 Расширенный размерный диапазон 6–96 дюймов До 275 фунтов на кв. дюйм 1978 Дальнейшее расширение 4–144 дюйма Различные давления уровни 2023 Последняя редакция 4-144 дюйма Улучшить все уровни Классификация фланцев и система уровней давления
Стандарт AWWA C207 делит фланцы на четыре категории, каждая из которых соответствует различным пределам рабочего давления и вариантам применения:
Фланец класса B: предел рабочего давления составляет 86 фунтов на кв. дюйм (593 кПа), подходит для систем водоснабжения низкого давления. Его наружный диаметр и расположение отверстий для болтов совместимы с чугунными фланцами класса 125 ASME B16.1 и фланцами класса 150 ASME B16.5.
Фланцы класса D: рабочее давление для размеров 4–12 дюймов составляет 175 фунтов на кв. дюйм (1207 кПа), а рабочее давление для размеров более 12 дюймов — 150 фунтов на кв. дюйм (1034 кПа). Это также обеспечивает совместимость с соответствующими стандартами.
Фланцы класса E: предел рабочего давления составляет 275 фунтов на кв. дюйм (1896 кПа), что подходит для систем водоснабжения среднего и высокого давления.
Фланцы класса F: предел рабочего давления составляет 300 фунтов на кв. дюйм (2068 кПа), что является наивысшим номинальным давлением.
Стандарт также определяет требования к толщине глухих фланцев. Для глухих фланцев размером более 48 дюймов рекомендуется использовать комбинацию кольцевых фланцев и штампованных головок.
Технические требования и характеристики материалов
Требования к материалу фланца
Стандарт устанавливает четкие требования к механическим свойствам и химическому составу стальных листов, прутков и поковок, используемых для изготовления фланцев:
- Минимальная прочность на растяжение: 50 000 фунтов на кв. дюйм (345 МПа)
- Минимальный предел текучести: 32 000 фунтов на кв. дюйм (221 МПа)
- Удлинение: минимум 18% для 2-дюймового калибра и минимум 14% для 8-дюймового калибра
- Максимальное содержание углерода: 0,35%, максимальное содержание фосфора: 0,04%, максимальное содержание серы: 0,05%
Характеристики материала болтов
Болты и шпильки должны быть изготовлены из материала ASTM A193/A193M Grade B7, снабженного ASTM Усиленные шестигранные гайки A194/A194M класса 2H или усилённые шестигранные гайки ASTM A563 (1 дюйм и меньше). Шайбы должны соответствовать требованиям ASTM F436.
Выбор материала прокладки
Стандарт определяет тип, толщину и материал прокладки на основе номинала фланца, предела рабочего давления и диаметра:
Номинал фланца Применимые материалы Минимальная толщина Требования к твердости Рабочая температура Класс B Эластомер, CFG, PTFE 1/16 дюйма (1,59 мм) Твердость по Шору A 70-85 До 200°F (93,3°C) Класс D Эластомер, CFG, ПТФЭ 1/16–1/8 дюйма Твердость по Шору A 70–85 Максимум 200 °F (93,3 °C) Класс E CFG, ПТФЭ 1/16–1/8 дюйма Согласно спецификациям производителя Согласно спецификациям производителя Класс F CFG, ПТФЭ 1/16–1/8 дюйма Согласно спецификациям производителя Согласно спецификациям производителя Процесс производства и контроль качества
Производство фланцев Методы
Фланцы могут быть изготовлены из бесшовных поковок, из отдельных деталей, вырезанных из пластины, из сварных колец или из сегментированных сварных пластин. Если наружный диаметр фланца превышает доступную ширину пластины (внутренний диаметр приблизительно 78 дюймов и более), допускается сегментированное изготовление сваркой, но один фланец может быть разделен максимум на четыре сегмента, причем сегменты должны быть приблизительно одинакового размера.
Требования к процедуре сварки
Все сварочные операции должны соответствовать письменным процедурам, основанным на AWS D1.1/D1.1M или Кодексе ASME по котлам и сосудам под давлением, Раздел IX. Сегментированные фланцы должны быть сняты после сварки и подвергнуты 100% радиографическому или ультразвуковому контролю.
Контроль допусков размеров
Стандарт устанавливает строгие требования к допускам для размеров каждого фланца:
- Внутренний диаметр фланца: +1/16 дюйма (1,6 мм), -0
- Внешний диаметр фланца: ±1/8 дюйма (3,2 мм)
- Толщина фланца (18 дюймов и меньше): +1/8 дюйма (3,2 мм), -0
- Толщина фланца (20 дюймов и больше): +3/16 дюйма (4,8 мм), -0
- Диаметр окружности центров отверстий под болты: ±1/16 дюйма (1,6 мм)
- Расстояние между отверстиями под болты: ±1/32 дюйма (0,79 мм)
Требования к обработке поверхности
Все категории и типы фланцев должны быть плоскими (без выпуклостей и утолщений) с зубчатой концентрической или зубчатой спиральной отделкой 24-55 канавок/дюйм (0,94-2,17 канавок/мм). Радиус обрабатывающего инструмента должен быть не менее 0,06 дюйма (1,52 мм), а значение шероховатости поверхности Ra должно быть 125-500μ дюймов (3,2-12,7 мкм).
Технические требования к установке и подключению
Аксессуары для приварки фланцев
Фланец соединяется с трубой, фитингами или другими аксессуарами двумя угловыми швами. Если толщина стенки трубы Ty≤1/4 дюйма (6,4 мм), размер сварного шва Tf должен быть равен Ty; если Ty>1/4 дюйма, Tf может быть уменьшен до большего значения толщины стенки трубы, рассчитанного в соответствии с руководством AWWA M11 или 1/4 дюйма.
Контроль уклона
После завершения сварки уклон или отклонение торцевой поверхности фланца не должен превышать 1 градуса (для одного фланца) или 1,5 градуса (между двумя сопрягаемыми фланцами). Отрицательный уклон не допускается.
Выравнивание отверстий под болты
Отверстия под болты должны располагаться по обе стороны от осевой линии, если нет особых условий сопряжения. Для фланцев размером 84 дюйма и менее диаметр отверстия под болт на 1/8 дюйма (3,2 мм) больше номинального диаметра болта; для фланцев размером более 84 дюймов он на 3/16 дюйма (4,8 мм) больше.
Требования к антикоррозионному покрытию
По запросу покупателя фланцы или фланцевые соединения должны быть покрыты защитным покрытием в соответствии со следующими стандартами AWWA: ANSI/AWWA C203 (покрытие из каменноугольной смолы), C209 (ленточное покрытие), C210 (жидкое эпоксидное покрытие), C213 (наплавляемое эпоксидное покрытие), C216 (термоусадочное покрытие из сшитого полиолефина), C217 (ленточное покрытие из микрокристаллического воска и вазелина), C218 (жидкое покрытие для надземных стальных труб) или C222 (полиуретановое покрытие).
Особые технические вопросы и решения
Разрушение эластомеров под воздействием хлора и хлорамина
Выбор материала имеет решающее значение для водопроводных и распределительных трубопроводов, где возможно воздействие хлора или хлораминов. Исследования показали, что эластомеры, такие как прокладки, уплотнения, седла клапанов и заливочные материалы, могут разрушаться под воздействием хлора или хлораминов. Степень разрушения зависит от типа эластомера, концентрации химических веществ, площади контактной поверхности, размера поперечного сечения эластомера, а также условий окружающей среды и температуры.
Вопросы проницаемости
При выборе материалов для систем питьевой воды, сточных вод и регенерированной воды необходимо учитывать вопросы проницаемости в зонах, где возможен контакт с низкомолекулярными нефтепродуктами или органическими растворителями и их парами. Исследования показали, что материалы трубопроводных систем, такие как полиэтилен и поливинилхлорид, а также эластомеры, используемые в прокладках и сальниках, восприимчивы к проникновению низкомолекулярных органических растворителей или нефтепродуктов.
Требования к контролю качества и проверке
Право покупателя на проверку
Покупатель имеет право осматривать соответствующие участки предприятия производителя в любое время в ходе процесса производства. Производитель должен предоставить покупателю необходимые условия для определения соответствия материала требованиям настоящего стандарта. Проверка должна проводиться на месте производства или в другом взаимно согласованном месте перед отгрузкой.
Требования к маркировке
На наружном диаметре фланцев должна быть нанесена маркировка с указанием размеров, названия или товарного знака производителя, номера плавки, марки материала и класса AWWA (согласно таблицам 2, 3, 4 и 5).
Подтверждение соответствия
Покупатели могут потребовать от производителей предоставить подтверждение соответствия, удостоверяющее, что предоставленные материалы отвечают соответствующим требованиям настоящего стандарта.
Рекомендации по внедрению стандартов и инженерное применение
Разработка спецификаций на закупку
При покупке стальных фланцев покупатели должны четко указать следующее: стандарт, который будет использоваться (последнее издание ANSI/AWWA C207), требуется ли соответствие NSF/ANSI/CAN 61, требуемый тип фланца (кольцевой или глухой фланец), соответствующие государственные требования на всех уровнях, внутренний диаметр и тип прокладки, выбор покрытия, предел рабочего давления, номинал фланца, внутренний диаметр фланца и требуется ли подтверждение соответствия.
Соображения инженерного применения
В реальных инженерных приложениях следует учитывать следующие ключевые моменты: выбор фланца должен основываться на рабочем давлении и температурных условиях системы; учитывать влияние переходного давления; обеспечивать совместимость фланцев и соединенных фитингов труб; уделять внимание контролю качества сварки; выбирать подходящее решение по защите от коррозии; и проводить регулярные проверки технического обслуживания.
Тенденции развития будущих технологий
С развитием материаловедения и технологий производства фланцевые технологии могут развиваться в сторону более высоких уровней давления, лучшей коррозионной стойкости и более удобного монтажа и обслуживания в будущем. Цифровые и интеллектуальные технологии также будут играть все более важную роль в производстве фланцев и контроле качества.
Заключение
Стандарт AWWA C207-2023 содержит всеобъемлющие технические спецификации для проектирования, изготовления, проверки и применения стальных фланцев в системах водоснабжения. Основываясь на более чем 70-летнем опыте инженерной практики, этот стандарт принимает научную концепцию расчета предельных деформаций для обеспечения безопасности и надежности фланцевых соединений. Применяя настоящий стандарт, инженеры должны полностью понимать различные технические требования и делать обоснованный выбор, исходя из конкретных инженерных условий, чтобы обеспечить безопасную и стабильную работу системы водоснабжения.
ANSI/AWWA C207-2023 Ссылочный документ
- ANSI/AWWA C200 Стандарт AWWA для стальных водопроводных труб диаметром 6 дюймов (150 мм) и больше
- ANSI/AWWA C203 Защитные покрытия и накладки из каменноугольной смолы для стальных водопроводных труб
- ANSI/AWWA C208 Размеры сборных стальных фитингов для водопроводных труб
- ANSI/AWWA C209 Ленточные покрытия для стальных водопроводных труб и фитингов
- ANSI/AWWA C210 Жидко-эпоксидные покрытия и футеровки для стальных водопроводных труб и фитингов*， 2024-01-11 Обновление
- ANSI/AWWA C213 Наплавленные эпоксидные покрытия и прокладки для стальных водопроводных труб и фитингов
- ANSI/AWWA C216 Термоусадочные покрытия из сшитого полиолефина для стальных водопроводных труб и фитингов
- ANSI/AWWA C217 Системы покрытия из микрокристаллического воска и петролатума для стальных водопроводных труб и фитингов
- ANSI/AWWA C218 Жидкие покрытия для надземных стальных водопроводов и фитингов
- ANSI/AWWA C222 Полиуретановые покрытия и накладки для стальных водопроводных труб и фитингов
- ASME B16.1 Фланцы труб из серого чугуна и фланцевые фитинги классов 25, 125 и 250
- ASME B16.47 Стальные фланги большого диаметра: NPS 26 до NPS 60 Метрический/Дюймовый стандарт*， 2025-05-30 Обновление
- ASME B16.5 Трубы, фланцы и фланцевые соединения: NPS 1/2 через NPS 24 Метрический/Дюймовый стандарт*， 2025-05-30 Обновление
- ASME B46.1 Текстура поверхности (шероховатость поверхности, волнистость и слой) (- 2009 г.)
- ASTM A193/A193M Стандартные спецификации на болтовые материалы из легированной и нержавеющей стали для эксплуатации при высоких температурах
- ASTM A194/A194M Стандартные спецификации на гайки из углеродистой и легированной стали для болтов, предназначенных для работы под высоким давлением или при высоких температурах или и то, и другое
- ASTM A563 Стандартные спецификации для гаек из углеродистой и легированной стали*， 2025-10-23 Обновление
- ASTM A962/A962M Стандартная спецификация общих требований к болтовым соединениям, предназначенным для использования при любой температуре от криогенной до диапазона ползучести*， 2025-05-01 Обновление
- ASTM F436 Стандартные спецификации для шайб из закаленной стали
- AWS D1.1/D1.1M Нормативы по структурной сварке — сталь
ANSI/AWWA C207-2023 История
- 2023 ANSI/AWWA C207-2023 Фланцы стальных труб для водопроводных систем, размеры от 4 до 144 дюймов (от 100 мм до 3600 мм)
- 2018 ANSI/AWWA C207-2018 Фланцы стальных труб для гидротехнических сооружений, размеры 4 дюйма. Через 144 В. (100 мм Через 3@600 мм)
- 2013 ANSI/AWWA C207-2013 Фланцы стальных труб для водопроводных сетей — размеры 4 дюйма. Через 144 В. (от 100 мм до 3600 мм)
- 2007 ANSI/AWWA C207-2007 Фланцы стальных труб для гидротехнических сооружений — размеры от 4 до 144 дюймов (от 100 до 3600 мм)
- 2001 ANSI/AWWA C207-2001 Фланцы стальных труб для гидротехнических сооружений — размеры от 4 до 144 дюймов (от 100 до 3600 мм)
