Фланцы стальные плоские Ду 80

Фланцы стальные плоские Ду 80: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец стальной плоский Ду 80 представляет собой кольцевую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, оборудования, приборов и резервуаров. Условный проход (Ду) 80 мм соответствует наружному диаметру трубы 89 мм (при использовании по ГОСТ 33259-2015). Данный типоразмер широко распространен в технологических трубопроводах среднего давления, системах водоснабжения, тепловых сетях, а также в промышленной и энергетической сферах.

Конструкция и основные геометрические параметры

Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) отсутствием конической шейки для приварки встык. Он монтируется путем насадки на трубу и приварки двумя угловыми швами: по периметру трубы и по внутреннему диаметру фланца. Это определяет его основные особенности: относительно простоту изготовления и более низкую, по сравнению с фланцами приварными встык, стойкость к изгибающим моментам и вибрациям.

Ключевые геометрические параметры фланца плоского Ду 80 регламентируются стандартами. Основные из них:

• Условный проход (Ду, DN): 80 мм.
• Наружный диаметр фланца (D): Варьируется в зависимости от условного давления и стандарта. Например, для Ру16 по ГОСТ 33259-2015 составляет 195 мм.
• Диаметр окружности расположения отверстий (D1): 160 мм (для Ру16 по ГОСТ 33259-2015).
• Количество и диаметр отверстий под крепеж: 8 отверстий диаметром 18 мм (для Ру16).
• Диаметр болтовой окружности: Ключевой размер для совмещения с ответным фланцем.
• Толщина фланца (b): 20 мм (для Ру16 по ГОСТ 33259-2015).
• Исполнение уплотнительной поверхности: Для плоских фланцев чаще всего применяется исполнение 1 (гладкая поверхность с соединительным выступом) или 2 (с выступом и впадиной), реже 3 (с шипом и пазом).

Нормативная документация и стандарты

Производство и применение стальных плоских фланцев Ду 80 в РФ и странах СНГ регулируется несколькими основными стандартами:

• ГОСТ 33259-2015: Основной действующий стандарт на фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление от PN 1 до PN 200. Является аналогом европейского EN 1092-1. Определяет типы, конструкцию, размеры, материалы, маркировку.
• ГОСТ 12820-80: Устаревший, но еще применяемый стандарт на фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа. Многие параметрические ряды сохранились.
• ГОСТ 12821-80: Стандарт на фланцы стальные приварные встык (воротниковые). Важен для понимания различий между типами фланцев.
• ОСТ 34.10.752-97 / ОСТ 108.031.08-85: Отраслевые стандарты, часто применяемые в энергетике и на объектах Ростехнадзора. Содержат дополнительные требования к материалам и контролю качества для ответственных трубопроводов.

Материалы изготовления

Выбор марки стали для изготовления фланца Ду 80 определяется рабочими параметрами среды (давление, температура) и агрессивностью. Основные группы материалов:

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп, Ст3пс – для рабочих сред с температурой от -30 до +300°C, неагрессивных сред (вода, пар, инертные газы).
• Качественные углеродистые и легированные стали: 20, 09Г2С, 15Х5М.
  • Сталь 20: Применяется для температур от -40 до +425°C, более ответственные трубопроводы.
  • Сталь 09Г2С: Низколегированная для низких температур (до -70°C).
  • Сталь 15Х5М: Жаростойкая легированная сталь для сред с температурой до +600°C (продукты нефтепереработки).
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Н10 – для агрессивных сред (кислоты, щелочи, высокоочищенная вода в энергетике).

Таблица 1. Основные размеры фланца плоского стального Ду 80 по ГОСТ 33259-2015 (PN16)

Параметр	Обозначение	Значение, мм	Примечание
Условный проход	DN	80	Соответствует трубе Ø89х3.5-4
Наружный диаметр фланца	D	195
Диаметр окружности отверстий	D1	160
Количество отверстий	n	8
Диаметр отверстий под крепеж	d	18	Под болт М16
Толщина фланца	b	20	Может варьироваться
Диаметр уплотнения	D2	120	Для исполнения 1

Область применения и ограничения

Применение: Плоские фланцы Ду 80 нашли широкое применение в системах, где не ожидаются значительные изгибающие нагрузки и вибрации:

• Технологические трубопроводы промышленных предприятий (химия, нефтехимия, пищепром) на участках с умеренными параметрами.
• Системы теплоснабжения (тепловые сети, котельные) для присоединения оборудования, арматуры.
• Водопроводные и канализационные магистрали.
• Вспомогательные трубопроводы энергоблоков (техническая вода, дренаж, сжатый воздух).
• Системы вентиляции и аспирации.

Ограничения:

• Давление: Рекомендуется для применения на условное давление, как правило, не выше PN16 (Ру16), в некоторых случаях до PN25. Для более высоких давлений предпочтительны фланцы приварные встык.
• Температурные режимы: Допустимый диапазон определяется материалом фланца.
• Вибрация и динамические нагрузки: Конструкция плоского фланца менее устойчива к циклическим изгибающим нагрузкам из-за концентрации напряжений в зонах сварки.
• Толщина стенки трубы: При монтаже на трубу с недостаточной толщиной стенки существует риск деформации и нарушения герметичности соединения.

Монтаж и контроль качества сварных соединений

Монтаж плоского фланца Ду 80 требует строгого соблюдения технологии:

1. Подготовка: Проверка геометрии фланца и трубы, зачистка кромок от загрязнений, окалины, ржавчины.
2. Центровка и прихватка: Фланец надевается на трубу, обеспечивается перпендикулярность оси трубы плоскости фланца. Выполняется прихватка в 2-3 точках.
3. Сварка: Выполняется два непрерывных угловых шва: первый – со стороны трубы (внутренний), второй – с торца фланца. Используются ручная дуговая (MMA), полуавтоматическая (MIG/MAG) или аргонодуговая (TIG) сварка в зависимости от материала.
4. Контроль: Визуальный и измерительный контроль (ВИК) на отсутствие трещин, подрезов, прожогов. Для ответственных соединений – неразрушающий контроль: ультразвуковой (УЗК) или капиллярный (ПВК).

Комплектация фланцевого соединения Ду 80

Для сборки герметичного фланцевого соединения необходимы:

• Фланец плоский стальной Ду 80 – 2 шт. (паропроводящий и ответный).
• Крепежные изделия: Болты, шпильки, гайки, шайбы. Класс прочности не ниже 5.6, для ответственных соединений – 8.8. Материал крепежа должен быть совместим с материалом фланцев во избежание электрохимической коррозии.
• Уплотнение: Прокладка, соответствующая рабочей среде, температуре и давлению. Типы прокладок для Ду 80:
  • Паранит ПОН, МБ (для воды, пара, инертных газов).
  • Фторопластовые (ФУМ, PTFE) – для агрессивных сред.
  • Металлические оребренные (для высоких параметров).
  • Спирально-навитые (Gasket) – универсальные для широкого диапазона условий.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем плоский фланец принципиально отличается от приварного встык (воротникового)?

Плоский фланец приваривается к трубе угловыми швами по периметру, а воротниковый – встык одним стыковым швом. Воротниковый фланец имеет коническую шейку, которая обеспечивает плавный переход напряжений от фланца к трубе, что делает соединение более прочным, особенно при переменных нагрузках, вибрации и низких температурах. Плоский фланец проще и дешевле в изготовлении.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 80 PN16?

Для фланца Ду 80 PN16 по ГОСТ 33259-2015 требуется 8 шпилек (или болтов) М16х(длина). Длина шпильки рассчитывается как суммарная толщина двух фланцев, двух гаек, шайбы и запас на выход резьбы (обычно 3-5 мм). Для соединения с прокладкой типа «спирально-навитая» длина увеличивается на толщину прокладки. Рекомендуемый класс прочности – 8.8 для большинства промышленных применений.

Можно ли использовать фланец плоский Ду 80 для соединения с арматурой, имеющей фланец приварной встык?

Да, это стандартная практика. Фланцы разных типов (плоский и встык), но с одинаковым условным проходом (Ду), номинальным давлением (PN/Ru) и исполнением уплотнительной поверхности являются полностью сопрягаемыми. Важно соблюдать совпадение по диаметру болтовой окружности (D1), количеству и диаметру отверстий.

Каковы основные дефекты при монтаже плоских фланцев и как их избежать?

• Перекос фланца: Неперпендикулярность оси трубы. Приводит к неравномерной затяжке и течи. Контролируется угломером или щупом при прихватке.
• Несоосность отверстий: Сложность установки крепежа. Избегается точной разметкой и прихваткой в правильном положении.
• Непровар или подрез сварного шва: Снижение прочности соединения. Устраняется подбором правильных режимов сварки и квалификацией сварщика.
• Повреждение уплотнительной поверхности: Забоины, царапины ведут к потере герметичности. Требуется бережная транспортировка и монтаж.

По каким критериям выбирают материал фланца для конкретного трубопровода?

Выбор материала регламентируется проектной документацией на основе:

1. Характеристик транспортируемой среды (вода, пар, нефтепродукты, агрессивные химикаты).
2. Рабочих параметров: максимальное рабочее давление и температура (как положительная, так и отрицательная).
3. Требований отраслевых стандартов (например, ОСТ для энергетики).
4. Условий эксплуатации (наружная установка, пожароопасная зона).

Например, для трубопровода питательной воды на ТЭЦ с параметрами 150°C и 13 атм будет применяться фланец из стали 20, а для трубопровода конденсата с температурой ниже -40°C – из стали 09Г2С.