Фланец стальной с условным проходом (Ду) 15 мм является одним из наиболее востребованных элементов трубопроводной арматуры и соединительных узлов в энергетике, нефтегазовой, химической и коммунальной отраслях. Его основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков трубопроводов, подключения к ним оборудования (насосов, теплообменников, сосудов, запорной и регулирующей арматуры), а также организации ревизионных узлов. Номинальный диаметр Ду 15 соответствует внутреннему диаметру присоединяемой трубы приблизительно 15 мм, однако наружные геометрические параметры фланца строго регламентированы стандартами.
В российской и международной практике проектирования и монтажа применяются несколько основных стандартов, определяющих геометрию, технические требования и материалы для фланцев Ду 15. Выбор стандарта обусловлен рабочим давлением, температурой среды, материалом труб и требованиями конкретного проекта.
Это базовые отечественные стандарты на фланцы стальные плоские и приварные встык (воротниковые) на условное давление от Ру 0.1 до Ру 20.0 МПа. Для Ду 15 наиболее распространены исполнения на Ру 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 16.0 МПа.
Европейский стандарт, широко используемый в международных проектах. Основные типы:
Номинальное давление обозначается как PN (Pressure Nominal): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160 и др.
Американский стандарт, распространенный в нефтегазовой отрасли. Классы давления: Class 150, 300, 600, 900, 1500, 2500. Типы: Weld Neck (WN), Slip On (SO), Blind (BL), Socket Weld (SW), Lap Joint (LJ). Для Ду 15 (NPS 1/2″) наиболее часто применяются фланцы Class 150, 300 и 600.
Геометрия фланца Ду 15 определяется выбранным стандартом и номинальным давлением. Ключевые параметры включают:
| Параметр | ГОСТ 33259 (Ру 1.6) | EN 1092-1 (PN16) Type 01/05 | ASME B16.5 (Class 150) |
|---|---|---|---|
| Наружный диаметр (D), мм | 95 | 90 | 88.9 |
| Диаметр болтовой окружности (D1), мм | 65 | 60 | 60.3 |
| Количество отверстий (n) | 4 | 4 | 4 |
| Диаметр отверстий (d), мм | 14 | 14 | 15.7 (под болт 5/8″) |
| Толщина (b/h), мм | 12 (плоский), 16 (воротн.) | 12 (PL), 16 (WN) | 9.5 (SO), 14.2 (WN) |
| Диаметр уплотнения (D2/d), мм | 50 | 51 | 34.9 |
Выбор марки стали определяется агрессивностью среды, температурным режимом и давлением.
Герметичность соединения обеспечивается не только фланцами, но и комплектующими.
Правильный монтаж критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.
Это, по сути, обозначение одного и того же номинального размера в разных системах стандартов: Ду (Условный проход) – российское обозначение (ГОСТ), DN (Diameter Nominal) – европейское (EN), NPS (Nominal Pipe Size) – американское (ASME). Для размера 15 мм американский аналог – NPS 1/2″. При подборе важно учитывать, что геометрические параметры фланцев (диаметры, количество отверстий) по этим стандартам различаются, поэтому фланцы ГОСТ, EN и ASME, как правило, не взаимозаменяемы без переходных элементов.
Для давления Ру 4.0 МПа (PN40) допустимо применение обоих типов. Однако, если трубопровод подвержен вибрациям, температурным деформациям или требует повышенной надежности, предпочтение следует отдать фланцу приварному встык (воротниковому). Он лучше распределяет механические нагрузки и напряжения, передавая их с трубы на фланец через коническую горловину, а не через сварной шов, как у плоского фланца. Плоский фланец может быть выбран по экономическим соображениям для неподвижных, статически нагруженных участков.
Да, механическое соединение возможно, если фланцы изготовлены по одному стандарту с идентичной геометрией. Однако, при этом возникает гальваническая пара (разные электрохимические потенциалы), что может ускорить коррозию менее благородного металла (стали 20) в присутствии электролита (например, влаги). Для таких случаев рекомендуется либо использовать изолирующие прокладки и втулки под крепеж, либо применять крепеж из нержавеющей стали с покрытием. Технологически более правильным решением является использование фланцев из одного материала или с защитным покрытием.
Для насыщенного водяного пара с температурой до 200°C традиционным и надежным выбором является паронитовая прокладка (марки ПОН, ПМБ). В последнее время также широко применяются прокладки из терморасширенного графита (ТРГ) с окантовкой из нержавеющей стали (тип Spiral Wound), которые обеспечивают отличную герметичность, устойчивость к термоциклированию и могут использоваться в более широком диапазоне параметров.
Затяжка «крест-накрест» обеспечивает равномерное прилегание уплотнительных поверхностей фланцев к прокладке по всему периметру, исключая перекосы. Поэтапная затяжка с контролируемым моментом (с помощью динамометрического ключа) гарантирует, что в прокладке создается необходимое для герметизации удельное давление, без ее повреждения (разрыва, выдавливания) и без создания чрезмерных напряжений в материале фланцев и болтов. Неравномерная или чрезмерная затяжка – одна из основных причин протечек фланцевых соединений.
Фланец стальной Ду 15, несмотря на малый размер, является критически важным элементом инженерных систем. Его корректный подбор по стандарту, типу, материалу и давлению, а также качественный монтаж с соблюдением всех технологических норм напрямую влияют на надежность, безопасность и безаварийную эксплуатацию трубопроводов в энергетике и промышленности. Понимание нюансов стандартизации, геометрических параметров и правил комплектации позволяет специалистам принимать обоснованные технические решения и минимизировать риски на объектах.