Kołnierz FF i RF: różnice, JIS 10K, PN-EN 1092-1 i uszczelki

Z Japonii przyjeżdża skid pompowy, a w wykazie króćców stoi „JIS 10K 100A FF”. Rurociągi u Ciebie są wykonane wg PN-EN 1092-1 (albo wg ASME B16.5), a korpus pompy jest żeliwny. Od razu pojawiają się dwa pytania: czy kołnierz płaski (FF) można skręcić z kołnierzem z występem (RF) i jaka uszczelka ma się znaleźć pomiędzy nimi.

Krótko: łącz FF z FF, a RF z RF, i nie skręcaj stalowego kołnierza z występem z żeliwnym kołnierzem płaskim. Po stronie stalowej wykonaj kołnierz płaski. FF i RF opisują kształt powierzchni uszczelniającej: FF jest płaski aż do krawędzi zewnętrznej, a RF ma podniesiony pierścień wewnątrz otworów na śruby. Od tej powierzchni zależy też typ uszczelki, dlatego przed zamówieniem sprawdź powierzchnię i materiał kołnierza przeciwległego.

W artykule znajdziesz: jak japońskie rysunki oznaczają obie powierzchnie, czym różnią się JIS B 2220, PN-EN 1092-1 i ASME B16.5, które połączenia są dopuszczalne, tabelę uszczelek dla JIS 10K, a także listę kontrolną i pytania do wysłania japońskiemu dostawcy.

Rys. 1: Powierzchnia płaska (FF) i z występem (RF)

Różnica polega na tym, jaką część kołnierza dotyka uszczelka. Kołnierz RF skupia siłę śrub na wąskim pierścieniu.

FF (powierzchnia płaska)

RF (z występem)

Nazwa japońska (JIS)

全面座 (zenmen-za)

平面座 (heimen-za)

Najbliższy typ w PN-EN 1092-1

typ A (płaska)

typ B1 (z występem)

Kształt powierzchni

Płaska na całej powierzchni, aż do średnicy zewnętrznej kołnierza

Podniesiony pierścień wewnątrz otworów na śruby (w JIS 1–5 mm)

Gdzie przylega uszczelka

Aż do średnicy zewnętrznej (uszczelka pełna) albo wewnątrz śrub (uszczelka pierścieniowa)

Tylko na podniesionym pierścieniu

Uszczelka

Pełna (z otworami na śruby) lub pierścieniowa

Pierścieniowa (mieści się wewnątrz okręgu śrub)

Nacisk na uszczelkę przy tej samej sile śrub

Mniejszy (siła rozłożona na dużej powierzchni)

Większy (siła skupiona na małej powierzchni)

Status w JIS B 2220

Wersja podstawowa dla 5K i 10K. Dla 16K i 20K dopuszczalna do 600A

Wersja podstawowa dla 16K i wyżej. Dopuszczalna także dla 5K i 10K

Typowe zastosowanie

Woda i powietrze pod niskim ciśnieniem, armatura i pompy żeliwne, rurociągi z tworzyw i gumowane

Para, olej, media niebezpieczne, rurociągi wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe

Na co uważać

Uszczelka pełna utrudnia uzyskanie szczelności dla gazu

Skręcenie z żeliwnym kołnierzem FF może go wygiąć i pęknąć

Wiersz „Status w JIS B 2220” opiera się na uwagach w tabelach wymiarowych JIS B 2220:2012 przedrukowanych w katalogu Nichias. „Typowe zastosowanie” to ogólna praktyka, a nie wymóg normy. Typy A i B1 w PN-EN 1092-1 to odpowiedniki funkcjonalne, a nie te same wymiary: podziałka śrub i wymiary kołnierzy różnią się (patrz sekcja o łączeniu z rurociągiem EN i ASME).

Spis treści

1. Jak japońskie rysunki oznaczają FF i RF
2. Kołnierz FF (powierzchnia płaska)
3. Kołnierz RF (z występem uszczelniającym)
4. Czy można połączyć kołnierz FF z RF?
5. Kołnierze JIS a rurociąg PN-EN 1092-1 i ASME
6. Tabela: wymiary powierzchni i uszczelek JIS 10K
7. Powierzchnia styku uszczelki i nacisk: przykład obliczeń
8. Inne powierzchnie kołnierzy: MF, TG i RJ
9. Lista kontrolna przed zamówieniem kołnierzy i uszczelek
10. Ograniczenia tego artykułu
11. FAQ
12. Źródła

Jak japońskie rysunki oznaczają FF i RF

Japońskie rysunki i karty danych zwykle zapisują w jednym ciągu normę, ciśnienie nominalne, średnicę i powierzchnię uszczelniającą. „JIS 10K 100A FF” oznacza kołnierz wg JIS B 2220, o ciśnieniu nominalnym 10K (yobi-atsuryoku) i średnicy nominalnej 100A (w przybliżeniu DN 100), z powierzchnią płaską. „K” to japońska klasa ciśnienia nominalnego i nie jest tym samym co PN, a „A” to średnica nominalna w milimetrach.

Japońskie nazwy łatwo odczytać na opak. W JIS FF nazywa się 全面座 (zenmen-za, „siedlisko pełne”), a RF — 平面座 (heimen-za). Słowo heimen znaczy „powierzchnia płaska”, ale 平面座 to w JIS nazwa kołnierza z występem, a nie płaskiego. Tabele JIS podają dwa rozmiary występu: 大平面座 (dai-heimen-za, duży występ) i 小平面座 (sho-heimen-za, mały występ), a samo „RF” zwykle oznacza duży.

Powierzchnia bywa też połączona z typem kołnierza, np. „SOFF” lub „SORF” (kołnierz nasuwany, płaski lub z występem) oraz „WN” dla kołnierza z szyjką do spawania. Rafinerie i zakłady petrochemiczne w Japonii często zapisują zamiast tego normę JPI i klasę, np. „JPI 150 RF”.

Rys. 2: Terminy dotyczące powierzchni na japońskich rysunkach

Zapisy, które możesz zobaczyć w wykazie króćców lub karcie danych armatury, i ich znaczenie.

Zapis na rysunku	Odczyt	Znaczenie
全面座	zenmen-za	Powierzchnia płaska (FF)
平面座／大平面座	heimen-za / dai-heimen-za	Z występem (RF), rozmiar standardowy (duży)
小平面座	sho-heimen-za	Mały występ (załącznik informacyjny JIS B 2220)
zapis z hiraganą	hamekomi-gata	Czop i wybranie (MF)
溝形	mizo-gata	Pióro i rowek (TG)
zapis z katakaną	zenmen-gata gasuketto	Uszczelka pełna (full face)
zapis z katakaną	ringu-gata (uchi-pakkin)	Uszczelka pierścieniowa („packing wewnętrzny”)

W japońskim żargonie uszczelki często nazywa się pakkin („packing”), więc uszczelka RF może występować jako „RF pakkin”, a uszczelka pełna jako „FF pakkin”.

Kołnierz FF (powierzchnia płaska)

Kołnierz FF ma powierzchnię uszczelniającą obrobioną na płasko na całej powierzchni. W Japonii stosuje się go głównie w niższych klasach ciśnienia, takich jak JIS 5K i 10K oraz JPI Class 150 i 300.

W tabelach wymiarowych normy kołnierze JIS 5K i 10K są rysowane jako płaskie. Katalog Nichias dodaje do tabel JIS uwagę, że dla 5K i 10K w razie potrzeby można zastosować występ. Kołnierze JIS 16K i 20K mogą być płaskie do rozmiaru 600A.

Uszczelka przylega na większej powierzchni, więc ta sama siła śrub daje mniejszy nacisk niż w kołnierzu RF. Dlatego FF jest częsty przy mediach niegroźnych, takich jak woda i powietrze.

Wg praktyki japońskiej na kołnierz FF można założyć uszczelkę pełną z otworami na śruby albo uszczelkę pierścieniową leżącą wewnątrz śrub. Nichias podaje swoją tabelę uszczelek pierścieniowych JIS jako pasującą zarówno do powierzchni płaskiej, jak i do dużego występu. Uszczelki pełne rozkładają siłę śrub na dużą powierzchnię, a Nichias zaznacza, że pełne uszczelki z płyty prasowanej i PTFE utrudniają uzyskanie szczelności dla gazu, nawet przy 10K i 16K. Źródła amerykańskie, np. Project Materials, łączą natomiast kołnierz FF z uszczelką pełną, i właśnie to połączenie zalecają przy kołnierzu przeciwległym żeliwnym (patrz niżej).

Kołnierz RF (z występem uszczelniającym)

Kołnierz RF ma płaski, podniesiony pierścień wewnątrz okręgu śrub. Po dokręceniu śrub siła przenosi się na ten wąski pierścień, więc nacisk na uszczelkę jest większy niż w FF i połączenie łatwiej uszczelnić. Dlatego RF jest częsty przy mediach niebezpiecznych i gorących.

Kołnierze stalowe wg ASME B16.5 są zwykle dostarczane jako RF, a FF trzeba najczęściej wskazać w zamówieniu. W JIS występ jest wersją podstawową od 16K wzwyż. Od 30K Nichias zaleca uszczelki półmetalowe, np. spiralnie zwijane, zamiast uszczelek płytowych.

Wysokość występu różni się w poszczególnych normach, co pokazuje rys. 3. JIS B 2220 podaje ją zależnie od rozmiaru i klasy, ASME B16.5 tylko zależnie od klasy, a w PN-EN 1092-1 zależy ona od DN i PN.

Rys. 3: Powierzchnie kołnierzy w JIS B 2220, PN-EN 1092-1 i ASME B16.5

Normy stosują podobne typy powierzchni, ale różni się powierzchnia domyślna i wysokość występu.

	JIS B 2220 (kołnierze stalowe)	PN-EN 1092-1 (kołnierze stalowe)	ASME B16.5 (NPS 1/2–24)
Powierzchnia domyślna	FF dla 5K i 10K; RF od 16K wzwyż	Typ A (płaska) i B1 (z występem); wybór według klasy rurociągu i armatury	Kołnierze stalowe zwykle z występem (RF); FF trzeba wskazać w zamówieniu
Wysokość występu	1–5 mm zależnie od rozmiaru i klasy. 10K: 1 mm (do 25A), 2 mm (32A–250A), 3 mm (od 300A). 16K i 20K od 650A: 5 mm	Zależnie od DN i PN. Np. dla PN 40 wg danych producenta: 2 mm (DN < 40), 3 mm (DN 50–250), 4 mm (DN 300–500)	1,6 mm (1/16 in) dla Class 150 i 300; 6,4 mm (1/4 in) dla Class 400 i wyżej
Występ a grubość kołnierza	Potwierdzić u dostawcy	Potwierdzić w tabelach normy / u dostawcy	Class 150 i 300: nie wlicza się. Class 400 i wyżej: wlicza się
Inne powierzchnie	Mały występ (załącznik), czop–wybranie, pióro–rowek	Typy C, D, E, F (pióro–rowek, czop–wybranie), G, H (pod o-ring)	Czop–wybranie, pióro–rowek, ring joint
Wymiary uszczelek	JIS B 2404	PN-EN 1514-1	ASME B16.21 (uszczelki płaskie niemetalowe)

Wartości JIS pochodzą z tabel JIS B 2220:2012 przedrukowanych w katalogu Nichias. Wartości ASME wg wydania z 2020 r., w opracowaniu Project Materials. Dane PN-EN 1092-1 dla PN 40 pochodzą z karty katalogowej producenta kołnierzy (heco), a pozostałe pozycje tej kolumny należy potwierdzić w tekście normy. Nawet gdy powierzchnia jest taka sama, kołnierze JIS, EN i ASME mają różne okręgi śrub i nie pasują do siebie bezpośrednio.

Kołnierz RF ma jedną poważną wadę. Gdy kołnierz przeciwległy należy do kruchej armatury, np. żeliwnej, dokręcanie śrub przy występie wygina kołnierz armatury i może go pęknąć. Dlatego RF rzadko stosuje się z armaturą żeliwną. Mechanizm pęknięcia i środki zaradcze opisuje następna sekcja.

Jak widać na przekrojach, połączenie FF zaciska uszczelkę pełną razem z otworami na śruby, a połączenie RF zaciska uszczelkę pierścieniową tylko na podniesionym pierścieniu. Kształt uszczelki jest inny, więc zamawiając uszczelki, zawsze podaj rodzaj powierzchni.

Czy można połączyć kołnierz FF z RF?

Z zasady nie. Łącz FF z FF, a RF z RF, aby siła śrub dociskała uszczelkę równomiernie. Zanim zdecydujesz, sprawdź cztery rzeczy:

• Powierzchnię kołnierza przeciwległego (FF czy RF)
• Materiał kołnierza przeciwległego (stal czy żeliwo lub tworzywo)
• Normę i ciśnienie nominalne (JIS 10K, JPI 150, PN 16, ASME Class 150 itd.) oraz to, czy pasują otwory na śruby
• Typ uszczelki (pierścieniowa czy pełna)

W praktyce niektóre pompy i zawory są dostępne tylko z kołnierzami FF, więc po stronie rurociągu często trzeba dopasować się do urządzenia. Poniżej zestawienie połączeń.

Rys. 4: Zestawienia kołnierzy i uszczelek

Pytanie nie brzmi, czy da się dokręcić śruby, ale czy uszczelka jest dociskana równomiernie.

FF + FF, uszczelka pełnaZestawienie standardowe. Urządzenia żeliwne lub z tworzyw, woda i powietrze pod niskim ciśnieniem. Szczelność dla gazu jest trudna do uzyskania

FF + FF, uszczelka pierścieniowaCzęste w praktyce japońskiej. Pierścień leży wewnątrz śrub i daje większy nacisk niż uszczelka pełna

RF + RF, uszczelka pierścieniowaZestawienie standardowe. Para, olej, media niebezpieczne, rurociągi wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe

RF + FF, kołnierz przeciwległy żeliwny lub z tworzywaUnikać. Kołnierz FF może się wygiąć i pęknąć. Po stronie rurociągu wykonaj kołnierz FF

MIRAIZ, japoński dostawca rurociągów i urządzeń, również wymienia uszczelkę pełną na kołnierzu RF jako zestawienie, którego nie należy stosować.

Jeśli na kołnierz RF założysz uszczelkę pełną, jej część na zewnątrz występu nie dotyka kołnierza przeciwległego i nie jest ściskana. Uszczela tylko część leżąca na występie, więc działa tak samo jak uszczelka pierścieniowa, a część zewnętrzna jest zbędna.

Między dwoma kołnierzami stalowymi przy niskim ciśnieniu połączenie FF z RF może nie przeciekać. Nawet wtedy siła śrub trafia na występ, a zewnętrzny brzeg kołnierza FF pozostaje niepodparty.

W nowym projekcie dobieraj takie same powierzchnie. Gdy na istniejącej linii znajdziesz powierzchnie niezgodne, skonsultuj się z projektantem lub producentem. Przede wszystkim nie skręcaj po prostu połączenia, w którym kołnierz przeciwległy jest żeliwny lub z tworzywa.

Dlaczego żeliwny kołnierz FF pęka przy stalowym kołnierzu RF

Rys. 5: Jak stalowy kołnierz RF łamie żeliwny kołnierz FF

Uszczelkę dociska tylko występ, a wokół śrub zostaje szczelina. Im mocniej dokręcasz, tym bardziej wyginasz żeliwo.

Schemat górnej połowy połączenia. Linia przerywana to uszczelka pierścieniowa, a zacieniowany obszar to występ RF.

Ryzykowny jest przypadek żeliwnego zaworu z kołnierzami FF skręconego ze stalowym kołnierzem RF. Uszczelkę dociska tylko występ, więc wokół śrub zostaje szczelina.

Przy dokręcaniu śrub zewnętrzna część żeliwnego kołnierza jest wciągana w tę szczelinę. Żeliwo ma tendencję do pękania, zanim się odkształci, więc pęknięcie zaczyna się u nasady kołnierza.

Milwaukee Valve, amerykański producent armatury, opisuje zwrot żeliwnego zaworu z kołnierzami płaskimi, który pękł po zamontowaniu na stalowym kołnierzu z występem. Firma podaje, że ASME B16.5 i B31.1 w takiej sytuacji nakazują wykonać kołnierz stalowy jako płaski, i zaleca zdjęcie występu oraz zastosowanie uszczelki pełnej. Dokładne brzmienie przepisów sprawdź w aktualnych wydaniach tych norm albo w kodzie obowiązującym w Twoim projekcie. Ta sama fizyka dotyczy rurociągów europejskich: gdy armatura żeliwna PN 10/16 ma kołnierze płaskie (typ A), zapytaj jej producenta o dopuszczalne połączenie ze stalowym kołnierzem z występem (typ B1).

Zwykle stosuje się jedno z poniższych rozwiązań:

• Kołnierz przeciwległy po stronie rurociągu wykonaj jako stalowy FF (np. JIS 10K FF albo PN-EN 1092-1 typ A)
• Zdejmij występ z istniejącego stalowego kołnierza (obróbka na FF) i zastosuj uszczelkę pełną
• Dokręcaj śruby stopniowo i równomiernie, na krzyż, aby jedna strona żeliwnego kołnierza nie została ściągnięta jako pierwsza

To, czy wolno zdjąć występ, rozstrzyga specyfikacja rurociągu. Potwierdź to również u producenta kołnierza lub urządzenia. W ASME B16.5 Class 150 i 300 grubość kołnierza mierzy się bez występu, a w kołnierzach JIS zapytaj dostawcę.

Kołnierze JIS a rurociąg PN-EN 1092-1 i ASME

W projekcie, w którym spotykają się JIS i EN lub ASME, dopasowanie powierzchni rozwiązuje tylko połowę problemu. Kołnierze JIS B 2220, PN-EN 1092-1 i ASME B16.5 mają różne okręgi śrub, więc kołnierz JIS 10K FF nie pasuje bezpośrednio ani do kołnierza PN 16, ani do ASME Class 150. Przy rozmiarze 100A (DN 100) okrąg śrub JIS 10K ma 175 mm, kołnierz PN 10/16 o DN 100 ma około 180 mm, a ASME Class 150 (NPS 4) 7,50 in, czyli 190,5 mm.

Różnica 5 mm między JIS 10K a PN 16 jest zdradliwa, bo średnice nominalne i gwint śrub (M16) wyglądają na zgodne, a otwory się nie pokrywają. Zwykle stosuje się kołnierz przeciwległy wykonany wg normy, klasy i powierzchni urządzenia: króciec JIS 10K FF dostaje kołnierz przeciwległy JIS 10K FF z uszczelką wg JIS B 2404. Miejsce przejścia z JIS na EN lub ASME wyznacza projektant rurociągu i specyfikacja projektu.

Uszczelki też nie są wymienne. Uszczelki JIS mają wymiary wg JIS B 2404, uszczelki europejskie wg PN-EN 1514-1, a amerykańskie niemetalowe uszczelki płaskie wg ASME B16.21. Pierścieniowa uszczelka do kołnierza JIS 10K nie wyśrodkuje się prawidłowo na kołnierzu EN ani ASME, bo jej średnica zewnętrzna wynika z okręgu śrub JIS (patrz następna sekcja).

Tabela: wymiary powierzchni i uszczelek JIS 10K

Poniższa tabela obejmuje siedem typowych rozmiarów stalowych kołnierzy JIS 10K. Podaje wymiary występu oraz średnicę wewnętrzną i zewnętrzną uszczelki w milimetrach. Zarówno uszczelka pierścieniowa (w Japonii często zwana „RF pakkin”), jak i pełna do kołnierzy FF mają wymiary w JIS B 2404 (wymiary uszczelek do kołnierzy rurowych).

Rys. 6: Wymiary występu i uszczelek JIS 10K

Średnica zewnętrzna uszczelki pierścieniowej to okrąg śrub minus średnica śruby, więc pierścień leży tuż wewnątrz śrub.

Średnica nominalna	Występ RF: średnica g / wysokość f	Uszczelka pierścieniowa (RF) ød × øD	Uszczelka pełna (FF) øD	Okrąg śrub; otwory (liczba × średnica)	Śruba
15A (≈ DN 15)	51 / 1	22 × 58	95	70; 4 × 15	M12
25A (≈ DN 25)	67 / 1	35 × 74	125	90; 4 × 19	M16
50A (≈ DN 50)	96 / 2	61 × 104	155	120; 4 × 19	M16
80A (≈ DN 80)	126 / 2	90 × 134	185	150; 8 × 19	M16
100A (≈ DN 100)	151 / 2	115 × 159	210	175; 8 × 19	M16
150A (≈ DN 150)	212 / 2	167 × 220	280	240; 8 × 23	M20
200A (≈ DN 200)	262 / 2	218 × 270	330	290; 12 × 23	M20

Wszystkie wymiary w mm. g to średnica zewnętrzna występu, a f to jego wysokość. Dane z tabel JIS B 2220:2012 (kołnierze stalowe) i JIS B 2404:2018 (wymiary uszczelek) z katalogu uszczelek Nichias. Średnica wewnętrzna uszczelki pełnej jest taka sama jak pierścieniowej, a jej średnica zewnętrzna równa średnicy zewnętrznej kołnierza. „≈ DN” oznacza zbliżoną średnicę nominalną, a nie zgodność wymiarów z PN-EN 1092-1. Przed zamówieniem sprawdź normę i ciśnienie nominalne kołnierza przeciwległego oraz aktualną tabelę wymiarów producenta uszczelek.

Dla 100A okrąg śrub 175 mm minus średnica śruby M16 (16 mm) daje 159 mm, czyli średnicę zewnętrzną uszczelki pierścieniowej. Wszystkie siedem rozmiarów z tabeli spełnia tę zależność.

Ponieważ średnica zewnętrzna pierścienia dotyka śrub, śruby centrują uszczelkę podczas dokręcania i trudniej ją przesunąć. Dlatego średnica zewnętrzna pierścienia jest nieco większa niż średnica występu (151 mm przy 100A).

Uszczelka pełna ma średnicę zewnętrzną kołnierza i własne otwory na śruby, więc to otwory ustalają jej położenie i montaż jest łatwy, ale służy głównie do niskich ciśnień. Tabele uszczelek pełnych w JIS B 2404 sięgają tylko 2K, 5K, 10K i 16K, bez kolumn dla 20K i wyżej.

Przy tej samej średnicy nominalnej zmienia się też średnica zewnętrzna uszczelki wraz z ciśnieniem nominalnym. Uszczelka pierścieniowa 100A ma 149 mm dla 5K, 159 mm dla 10K i 165 mm dla 20K.

Zamawiając uszczelki, podaj normę, ciśnienie nominalne i średnicę nominalną, a także typ (pierścieniowa lub pełna), materiał i grubość. Sam zapis „JIS 10K 100A” nie mówi dostawcy, czy potrzebujesz uszczelki do FF, czy do RF.

Powierzchnia styku uszczelki i nacisk: przykład obliczeń

Kołnierze RF łatwiej uszczelnić, bo ta sama siła śrub działa na mniejszą powierzchnię. Dla wymiarów JIS 10K 100A porównajmy powierzchnię ściskanej uszczelki.

Rys. 7: Powierzchnia styku i średni nacisk na uszczelkę, JIS 10K 100A

Przy założonej łącznej sile śrub 100 kN średni nacisk w kołnierzu RF jest około trzykrotnie większy niż w FF z uszczelką pełną.

RF + uszczelka pierścieniowa7 521 mm² / 13,3 MPaπ/4 × (151² − 115²). Ściskane tylko do średnicy występu 151 mm

FF + uszczelka pierścieniowa9 469 mm² / 10,6 MPaπ/4 × (159² − 115²). Ściskany jest cały pierścień

FF + uszczelka pełna21 981 mm² / 4,5 MPaπ/4 × (210² − 115²) minus 8 otworów × π/4 × 19²

Średni nacisk na uszczelkę = łączna siła śrub ÷ powierzchnia styku (proste obliczenie). 100 kN to wartość tylko do porównania, a nie zalecana siła dokręcania. Wymiary: JIS 10K 100A (średnica występu 151, uszczelka pierścieniowa 115 × 159, średnica uszczelki pełnej 210, otwory 8 × 19, wszystko w mm).

Występ ma średnicę 151 mm, więc nawet uszczelka pierścieniowa o średnicy zewnętrznej 159 mm jest ściskana tylko wewnątrz 151 mm. Przy uszczelce pełnej na kołnierzu FF powierzchnia styku jest około 2,9 razy większa niż w RF, a średni nacisk spada do około jednej trzeciej.

Metoda jest prosta: pole koła zewnętrznego minus pole koła wewnętrznego. Dla uszczelki pełnej odejmij jeszcze osiem otworów na śruby (około 284 mm² każdy).

Rzeczywista siła śrub i nacisk potrzebny do uszczelnienia zależą od typu uszczelki i są podane w danych producenta uszczelek. Samo to obliczenie nie rozstrzyga, czy połączenie będzie szczelne ani czy uszczelka jest odpowiednia.

Inne powierzchnie kołnierzy: MF, TG i RJ

Oprócz FF i RF, w rurociągach o wyższym ciśnieniu lub wysokich wymaganiach szczelności stosuje się powierzchnie, w których dwa kołnierze wchodzą jeden w drugi. W PN-EN 1092-1 odpowiadają im m.in. typy C/D (pióro–rowek) oraz E/F (czop–wybranie).

Rys. 8: Rodzaje powierzchni kołnierzy

Każda ikona to przekrój kołnierza. Rodzaje u góry są najczęstsze, a te na dole służą do wyższych ciśnień.

FF: powierzchnia płaskaPłaska na całej powierzchni. Uszczelka pełna lub pierścieniowa. Wersja podstawowa dla JIS 5K i 10K (w EN typ A)

RF: z występem (duży)Podniesiony pierścień wewnątrz otworów na śruby. Uszczelka pierścieniowa. Wersja podstawowa dla JIS 16K wzwyż, częsta w ASME (w EN typ B1)

Mały występPierścień mniejszy niż w standardowym RF. Podany w załączniku informacyjnym JIS B 2220

MF: czop i wybranieCzop (wystający) wchodzi w wybranie; uszczelka leży w wybraniu

TG: pióro i rowekWąskie pióro wchodzi w rowek; uszczelka leży w rowku

RJ: ring jointMetalowy pierścień leży w rowkach obu kołnierzy. Stosowany w kołnierzach ASME i JPI do wysokich temperatur i ciśnień

MF i TG występują w tabelach wymiarowych JIS B 2220, ale nie stosuje się ich dla 5K ani cienkich kołnierzy 10K (tabele kołnierzy JIS w katalogu Nichias). Pierścienie RJ są owalne lub ośmiokątne, a ich numery przypisano do klas 150–2500 w ASME i JPI. Odpowiedniki typów w PN-EN 1092-1 należy potwierdzić w tekście normy.

W przypadku MF i TG dwa kołnierze przeciwległe mają różne kształty, więc rysunek musi pokazywać, który kołnierz jest stroną z czopem (wystającą).

Połączenie RJ uszczelnia się przez zgniecenie metalowego pierścienia w rowkach. Spotkasz je na rurociągach wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych w rafineriach i zakładach chemicznych oraz na zaworach wysokociśnieniowych.

Lista kontrolna przed zamówieniem kołnierzy i uszczelek

Aby odróżnić powierzchnie w terenie, spójrz na uskok. Stopień o wysokości kilku milimetrów wewnątrz otworów na śruby oznacza RF; płaska aż do krawędzi to FF. Na rozebranym kołnierzu pomaga też ślad po uszczelce: ślad sięgający poza otwory na śruby oznacza, że zastosowano uszczelkę pełną.

Rys. 9: Sprawdzenia przed zamówieniem kołnierzy i uszczelek

Sprawdzaj w tej kolejności: norma, powierzchnia i materiał, typ uszczelki, a na końcu materiał uszczelki i śruby.

01Norma i ciśnienie nominalneJIS 10K, JPI 150, PN 16, ASME Class 150 itd. Czy liczba otworów i okrąg śrub zgadzają się z kołnierzem przeciwległym?

02Powierzchnia i materiałCzy kołnierz przeciwległy jest FF czy RF? Jeśli jest żeliwny lub z tworzywa, wykonaj FF po obu stronach

03Typ uszczelkiRF: uszczelka pierścieniowa; FF: pierścieniowa lub pełna. Sprawdź wymiary w JIS B 2404, PN-EN 1514-1 lub ASME B16.21

04Materiał i śrubyDobierz materiał uszczelki do medium, temperatury i ciśnienia, a śruby dokręcaj równomiernie, na krzyż

W wielu projektach specyfikacja rurociągu (klasa rurociągu, piping class) już określa dla każdej linii normę, powierzchnię i uszczelkę. Klasę rurociągu znajdziesz, śledząc numer linii na P&ID.

Użyj tej listy, gdy na biurko trafi japoński wykaz króćców lub karta danych armatury:

• Norma, ciśnienie nominalne, średnica nominalna i powierzchnia każdego króćca (np. JIS 10K 100A FF)
• Materiał korpusu i kołnierzy każdej pompy i zaworu (żeliwo szare, żeliwo sferoidalne, stal, tworzywo, wykładzina)
• Powierzchnia i materiał planowanego kołnierza przeciwległego
• Czy któryś stalowy kołnierz RF trafi na żeliwny lub plastikowy kołnierz FF
• Typ uszczelki (pierścieniowa lub pełna), materiał, grubość i norma wymiarowa (JIS B 2404, PN-EN 1514-1 lub ASME B16.21)
• Miejsce przejścia z kołnierzy JIS na EN lub ASME i kto dostarcza element przejściowy
• Rozmiar i gwint śrub (JIS i EN: metryczne; ASME: calowe)
• Ewentualny występ do zdjęcia, zatwierdzony przez specyfikację rurociągu i producenta

Pamiętaj też o BHP: przed rozkręcaniem lub dokręcaniem kołnierzy instalacja musi być wyłączona, odcięta i zabezpieczona wg procedur zakładu.

Pytania do japońskiego dostawcy

• Jaka jest norma, ciśnienie nominalne i powierzchnia króćców? Czy „平面座” (heimen-za) na rysunku oznacza standardowy duży występ?
• Z jakich materiałów wykonane są kołnierze pompy i zaworów? Czy któreś są żeliwne?
• Czy króćce można dostarczyć z kołnierzami wg PN-EN 1092-1 lub ASME B16.5, albo z inną powierzchnią?
• Jeśli króćce pozostają w JIS, czy dostarczycie pasujące kołnierze przeciwległe JIS, uszczelki i śruby?
• Jaki typ i materiał uszczelki zalecacie dla tych króćców przy naszych parametrach pracy?
• Czy istnieje zalecany moment dokręcania lub procedura dokręcania żeliwnych kołnierzy?

Poniżej krótki wzór zapytania po angielsku, który możesz dostosować i wysłać dostawcy:

Subject: Flange facing and material for [equipment tag]

Your nozzle schedule shows the pump nozzles as JIS 10K 100A FF. Our site piping is EN 1092-1 PN 16 (type B1). Please confirm (1) the material of the pump nozzle flanges, (2) whether the nozzles can be supplied as EN 1092-1 PN 16 flanges, and (3) if not, whether you can supply JIS 10K FF companion flanges with full-face gaskets and bolts. Please also send your recommended gasket type and bolt torque for these nozzles.

Ograniczenia tego artykułu

• Wymiary podano tylko dla JIS 10K. Inne klasy JIS, kołnierze EN i ASME wymagają własnych tabel.
• Wartości JIS pochodzą z JIS B 2220:2012 i JIS B 2404:2018 w wersji przedrukowanej w katalogu producenta uszczelek. Przed zamówieniem sprawdź aktualne normy i rysunki dostawcy.
• Dane PN-EN 1092-1 (typy powierzchni, okrąg śrub, wysokość występu) mają charakter orientacyjny i wymagają potwierdzenia w tekście normy lub u producenta kołnierzy.
• Żeliwne kołnierze w Japonii obejmuje osobna norma JIS B 2239. Artykuł nie porównuje jej wymiarów.
• Przykład obliczeń używa założonej siły śrub. Rzeczywiste siły śrub i naciski na uszczelkę podaje producent uszczelek i specyfikacja projektu.
• To, czy połączenie o niezgodnych powierzchniach lub normach jest dopuszczalne, zależy od specyfikacji projektu i obowiązujących przepisów. Decyduje o tym projektant rurociągu.

FAQ

Czym różni się kołnierz z powierzchnią płaską od kołnierza z występem?

Kształtem powierzchni uszczelniającej. Kołnierz płaski (FF) jest płaski aż do średnicy zewnętrznej i przyjmuje uszczelkę pełną lub pierścieniową. Kołnierz z występem (RF) ma podniesiony pierścień wewnątrz otworów na śruby, przyjmuje uszczelkę pierścieniową i przy tej samej sile śrub daje większy nacisk na uszczelkę.

Czy można skręcić kołnierz płaski z kołnierzem z występem?

Unikaj tego. Między dwoma kołnierzami stalowymi przy niskim ciśnieniu połączenie może nie przeciekać, ale siła śrub trafia tylko na występ. Jeśli kołnierz FF jest żeliwny lub z tworzywa, dokręcanie może go pęknąć, więc wykonaj kołnierz stalowy jako FF i użyj uszczelki pełnej.

Co to jest kołnierz JIS 10K RF?

Kołnierz wg JIS B 2220 o ciśnieniu nominalnym 10K z występem. Podstawową powierzchnią JIS 10K jest FF, więc zapis „10K RF” oznacza, że wskazano występ. Jego wysokość wynosi 1 mm do 25A, 2 mm od 32A do 250A i 3 mm od 300A. Nie myl 10K z PN 10: to osobna klasa z innym okręgiem śrub.

Jak wysoki jest występ uszczelniający?

W ASME B16.5 to 1,6 mm (1/16 in) dla Class 150 i 300 oraz 6,4 mm (1/4 in) dla Class 400 i wyżej. W JIS B 2220 to 1–5 mm zależnie od klasy i rozmiaru; kołnierze 16K i 20K od 650A mają 5 mm. W PN-EN 1092-1 wysokość zależy od DN i PN, więc sprawdź ją w tabeli producenta kołnierza.

Czy uszczelkę pierścieniową (RF) można stosować na kołnierzu FF?

Wg JIS tak. Średnica zewnętrzna japońskiej uszczelki pierścieniowej dotyka śrub, więc centruje się ona na kołnierzu FF, a japońskie tabele podają ją dla obu powierzchni. W drugą stronę to nie działa: uszczelka pełna na kołnierzu RF jest ściskana tylko na występie. Przy kołnierzu przeciwległym żeliwnym wytyczne amerykańskie zalecają uszczelkę pełną.

Źródła

• Zakres i treść JIS B 2220 (rodzaje powierzchni uszczelniających, zestawienia kołnierza z uszczelką, uszczelki pełne, załącznik o małym występie): Japanese Standards Association, JIS B 2220:2012, podgląd (po japońsku)
• Wymiary powierzchni JIS 10K, uwagi do powierzchni wg klas ciśnienia, MF i TG, wymiary uszczelek pierścieniowych i pełnych (JIS B 2404:2018), uszczelki ring joint: Nichias, katalog uszczelek: uszczelki do kołnierzy JIS i tabele wymiarowe kołnierzy JIS (po japońsku)
• Pękanie żeliwnych kołnierzy FF skręconych ze stalowymi RF i środki zaradcze: Milwaukee Valve, „Flat Face Cast Iron Flanges and Raised Face Steel Flanges Are a Leaky Combination” (4 sierpnia 2021)
• ASME B16.5 (2020): wysokości występu, grubość a występ, RF jako zwykła powierzchnia kołnierzy stalowych: Project Materials, „Raised Face vs Flat Face Flange”
• Wysokość występu w EN 1092-1 typ 01/B1, PN 40 (dane producenta): heco, kołnierze płaskie ze stali nierdzewnej PN 40 wg EN 1092-1
• ASME B16.21, uszczelki płaskie niemetalowe: ASME B16.21-2021, spis treści
• Zestawienia kołnierzy i uszczelek: MIRAIZ, „Zastosowanie kołnierzy FF i RF” (11 lipca 2024, po japońsku)
• Kształty uszczelek RF i FF: Tokyo Electric Power Company Holdings, materiał o wycieku wody morskiej w hali turbin (9 lipca 2026, po japońsku)
• Zakres JIS B 2239 (kołnierze żeliwne): GlobalSpec, JIS B 2239
• Okrąg śrub ASME Class 150 (NPS 4): Engineering ToolBox, „ASME/ANSI B16.5 Flanges and Bolt Dimensions”