Фланцевое соединение — это разъемное неподвижное прочно-плотное герметичное соединение отдельных труб между собой, с трубопроводной арматурой или с емкостным аппаратом, осуществляемое с помощью фланцев, прижатых друг к другу через мягкую прокладку болтами с гайками, навинченными на болты с другой стороны фланцевого соединения, причем болты равномерно расположены в отверстиях фланцев по окружности, проходящей через центры этих отверстий.
Фланец для низких давлений среды (до 1,6 МПа, т.е. до 16 атм) используется в коммунальном хозяйстве и представляет собой плоское кольцо или диск с отверстиями под болты. Стальные фланцы привариваются к трубам, к стальной трубопроводной арматуре и к стальным патрубкам аппаратов. Чугунные фланцы отливаются как одно целое с чугунной арматурой.
Болт — это крепежная деталь, обычно металлический стержень с 6-гранной или квадратной головкой на одном конце болта и внешней резьбой для навинчивания гайки с другого конца болта. Гайка представляет собой металлическую плашку, чаще всего шестигранную, с центральным сквозным отверстием, в котором нарезана винтовая внутренняя резьба. Для облегчения надевания гаечного ключа гайка и головка болта имеют фаску под углом 300, а для облегчения навинчивания гайки на болт последний также имеет фаску под углом 450.
Фланцевые соединения нормализованы, т.е. число и размеры болтов, а также размеры фланцев определяются по таблицам государственных и отраслевых стандартов в зависимости от условного (т.е. максимально возможного) давления среды и условного диаметра трубы или патрубка, т.е. заданного внутреннего диаметра, который отличается от фактического на величину допуска на изготовление.
Однако на практике часто нормализованные фланцы не соответствуют требуемым параметрам, получаются, например, слишком тяжелыми для конкретного случая и приходится разрабатывать оптимальную конструкцию фланцевого соединения. В этом случае необходимое количество болтов определяется расчетом, а сами болты и гайки к ним должны приниматься по соответствующим стандартам, причем, выбирать их рекомендуется, как правило, с метрической резьбой (с нормальным или мелким шагом).
Диаметр болтов и расстояние между ними целесообразно принимать как можно меньше (с целью уменьшения массы фланцев, которые являются очень дорогими изделиями). Однако не рекомендуется применять диаметр болтов меньше 12 мм, а расстояние между их центрами по центровой окружности фланца должно находиться в пределах 2-5 диаметров болта. Расстояние от наружного края уплотнительной прокладки до осей болтов тоже нужно минимизировать. При большом числе болтов лучше их сделать откидными с целью сокращения времени на разборку и сборку фланцевого соединения. Длину болтов фланцевого соединения следует принимать такой, чтобы в собранном соединении концы болтов выступали за пределами гаек на величину, не меньшую четверти диаметра болта.
Материалы для болтов и гаек следует выбирать таким образом, чтобы прочность и твердость болта всегда превышали прочность и твердость гайки, что достигается применением для болта и гайки разных материалов, либо различной термоообработкой одного и того же материала (например, углеродистая сталь МСт.5сп сортовая для болтов и гаек трубопроводов и аппаратуры неответственного назначения, сталь 40 сортовая круглая и шестигранная для болтов трубопроводов ответственного назначения и сталь30 сортовая шестигранная для гаек трубопроводов ответственного назначения).