Фланцы Ду 80: технические характеристики, стандарты и применение в трубопроводных системах
Фланец Ду 80 — это стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для герметичного соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, фильтров), а также для монтажа запорной и регулирующей арматуры. Условный диаметр (Ду, DN) 80 мм указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода, что соответствует наружному диаметру трубы примерно 89 мм (для стальных труб по ГОСТ 10704-91). Фланцы данного типоразмера широко применяются в системах водоснабжения, теплосетях, нефтегазовой, химической и энергетической отраслях на трубопроводах среднего давления и производительности.
Ключевые стандарты и конструктивные типы фланцев Ду 80
Производство и параметры фланцев регламентируются национальными и международными стандартами, определяющими их геометрию, материалы, условия применения и рабочие давления.
Основные стандарты:
- ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, 12821-80): Основной российский стандарт на стальные плоские и приварные встык фланцы. Определяет типы, конструкцию, размеры, ряд условных давлений (Py от 0.1 до 20.0 МПа).
- ГОСТ 12822-80: Стальные фланцы свободные на приварном кольце. Позволяют экономить дорогостоящий материал (кольцо из нержавеющей стали, фланец из углеродистой).
- ASME/ANSI B16.5: Международный стандарт, распространенный в нефтегазовой и энергетической отраслях. Классы давления: 150, 300, 600 и др. (в фунтах на квадратный дюйм).
- EN 1092-1: Европейский стандарт. Определяет типы (например, Type 01 — приварной встык, Type 02 — свободный с приварным кольцом), номинальные давления (PN6, PN10, PN16, PN25, PN40).
- Плоский приварной (ГОСТ тип 01, EN 1092-1 Type 01): Надевается на трубу и приваривается двумя сварными швами по окружности. Простая конструкция, низкая стоимость.
- Приварной встык (воротниковый) (ГОСТ тип 11, EN 1092-1 Type 11, ANSI Weld Neck): Имеет коническую шейку для приварки встык к трубе. Равномерно распределяет механические напряжения, применяется для высоких давлений и температур, в системах с многочисленными разборками.
- Свободный на приварном кольце (ГОСТ тип 02, EN 1092-1 Type 02): Состоит из фланца и кольца с одинаковым наружным диаметром. Кольцо приваривается к трубе, фланец остается свободным, что удобно для монтажа в труднодоступных местах и для выравнивания отверстий под крепеж.
- Резьбовой (ГОСТ тип 04, EN 1092-1 Type 13): Имеет внутреннюю резьбу для навинчивания на трубу без сварки. Применяется в низконапорных системах, где запрещена сварка (взрывоопасные среды).
- Фланец заглушки (глухой): Используется для герметичного закрытия концов трубопроводов, проведения испытаний.
- Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп5, Ст20. Применяются для воды, пара, инертных газов при температурах от -30 до +425°С.
- Легированные стали: 09Г2С (для низких температур до -70°С), 15Х5М (жаропрочная, для сред до +600°С).
- Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 12Х18Н10Т (08Х18Н10Т), AISI 304, 316. Используются в химической, пищевой промышленности, для агрессивных сред (кислоты, щелочи).
- Крепежные изделия: Шпильки (ГОСТ 9066-75), гайки (ГОСТ 5915-70), болты. Класс прочности 5.6, 8.8. Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев (во избежание электрохимической коррозии). Для нержавеющих фланцев используют крепеж из A2/A4.
- Прокладки: Обеспечивают герметизацию.
- Мягкие: Паронит ПОН, ПМБ, резина, фторопласт. Для исполнения 1, давлений до 2.5 МПа.
- Металлические: Овального или восьмигранного сечения из мягкой стали, алюминия, меди. Для исполнений 2, 3, 5.
- Спирально-навитые (SPG): Комбинированные металл+наполнитель. Универсальны, компенсируют незначительные перекосы.
- Подготовка: Проверка состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок), чистка, установка прокладки по центру.
- Установка крепежа: Шпильки/болты должны свободно входить в отверстия. Смазка резьбы и подкладной поверхности гаек графитовой или иной антифрикционной смазкой.
- Затяжка: Производится крест-накрест (по диагонали) в несколько этапов (минимум в 3 прохода) динамометрическим ключом для достижения равномерного усилия. Критически важно соблюдать рекомендуемое усилие затяжки, которое рассчитывается исходя из рабочего давления, типа прокладки и диаметра соединения. Для Ду 80 с паронитовой прокладкой и Ру 1.6 МПа усилие на один болт может составлять порядка 100-120 Н·м (точное значение определяется по нормативной документации).
- Соответствие маркировки (Ду, Ру, марка стали, клеймо производителя).
- Отсутствие литейных раковин, трещин, расслоений металла.
- Точность геометрических размеров (проверка шаблоном, калибрами).
- Качество уплотнительной поверхности (шероховатость Ra не более 2.5 мкм для мягких прокладок).
- Распространенные дефекты: неравномерная затяжка (приводит к перекосу и течи), коррозия на посадочных поверхностях, механические повреждения, использование неподходящих прокладок.
Конструктивные типы фланцев Ду 80:
Технические параметры и геометрические размеры (на примере ГОСТ 33259-2015)
Геометрия фланца Ду 80 варьируется в зависимости от условного давления (Ру) и типа. Основные параметры включают наружный диаметр фланца (D), диаметр окружности расположения болтов (D1), количество и диаметр отверстий под крепеж, толщину фланца (h), а также тип и размер уплотнительной поверхности.
Таблица 1. Основные размеры фланцев Ду 80 по ГОСТ 33259-2015 (тип 01 — плоский приварной)
| Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр D (мм) | Диаметр болтовой окружности D1 (мм) | Количество отверстий x диаметр (шт. x мм) | Толщина фланца h (мм), не менее | Диаметр уплотнения D2 (мм) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.6 | 195 | 160 | 8 x 18 | 18 | 132 |
| 1.0 | 195 | 160 | 8 x 18 | 20 | 132 |
| 1.6 | 200 | 160 | 8 x 18 | 22 | 132 |
| 2.5 | 200 | 160 | 8 x 22 | 24 | 132 |
| 4.0 | 215 | 180 | 8 x 22 | 26 | 132 |
Таблица 2. Соответствие давлений и типов уплотнительных поверхностей для Ду 80
| Тип поверхности (исполнение по ГОСТ) | Описание | Типичный диапазон применения Ру (МПа) | Тип прокладки |
|---|---|---|---|
| Исполнение 1 | Гладкая | 0.1 — 2.5 | Мягкая (паронит, резина, фторопласт) |
| Исполнение 2 | Выступ-впадина (шип-паз) | 1.6 — 20.0 | Твердая (металлическая овального или восьмигранного сечения) |
| Исполнение 3 | Шип-паз (более выраженный) | 1.6 — 20.0 | Твердая (металлическая) |
| Исполнение 4 | Под линзовую прокладку | 6.3 — 20.0 | Линзовая |
| Исполнение 5 | Под прокладку овального сечения | 6.3 — 20.0 | Металлическая овального сечения |
Материалы изготовления и выбор марки стали
Материал фланца выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность), а также требований стандартов.
Для фланцев свободных на приварном кольце часто применяется комбинация: кольцо из нержавеющей стали, а сам фланец — из углеродистой.
Комплектация фланцевого соединения Ду 80
Герметичное соединение формируется не только фланцами, но и комплектующими.
Монтаж и затяжка фланцевого соединения Ду 80
Правильный монтаж критичен для обеспечения герметичности и долговечности.
Контроль качества и дефекты
При приемке и эксплуатации фланцев Ду 80 необходимо обращать внимание на:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается Ду 80 от DN 80 и PN 16?
Ду 80 и DN 80 — это одно и то же обозначение номинального (условного) диаметра, принятое в российских и международных стандартах соответственно. PN 16 — это номинальное (условное) давление, указывающее, что фланец рассчитан на работу при давлении 16 бар (1.6 МПа) при температуре 20°C. Таким образом, полная характеристика: фланец DN 80 PN 16.
Как подобрать прокладку для фланца Ду 80 Ру 1.6 МПа?
Для фланца Ду 80 Ру 1.6 МПа с исполнением уплотнительной поверхности 1 (гладкая) применяется мягкая прокладка, например, паронитовая (ПОН-2.0) с наружным диаметром ~150 мм, внутренним ~90 мм и толщиной 2-3 мм. Для исполнения 2 или 3 требуется металлическая прокладка (восьмигранная или овальная) из мягкой стали или сплава, соответствующих геометрическим размерам паза/выступа фланца.
Можно ли соединить фланец по ГОСТ с фланцем по ANSI для трубопровода Ду 80?
Прямое соединение невозможно из-за различий в геометрических размерах (диаметр болтовой окружности, количество и размер отверстий, толщина). Для такого соединения необходимо использовать переходной (адаптерный) фланец или переходную вставку. Даже при схожем номинальном диаметре (DN 80 и 3″ ANSI) фактические размеры отличаются, что требует тщательной проверки по таблицам стандартов.
Как перевести давление Ру 2.5 МПа в класс давления ANSI?
Прямого линейного перевода нет, так как системы стандартов разные. Однако ориентировочно давление Ру 2.5 МПа (~25 бар) соответствует классу давления ANSI 150 (рабочее давление для некоторых сред при температуре до ~38°C составляет около 19.6 бар). Точный подбор требует обращения к таблицам соотношений материалов, температур и давлений по стандарту ASME B16.5.
Каков ресурс фланцевого соединения и от чего он зависит?
Ресурс при правильном монтаже и эксплуатации может превышать 20-30 лет. Основные факторы, снижающие ресурс: циклические температурные деформации (усталость металла), вибрация, коррозионная среда, частые разборки-сборки (износ уплотнительных поверхностей), работа за пределами расчетных параметров (давление, температура). Рекомендуется периодический визуальный и инструментальный контроль состояния крепежа и герметичности.
Что означает маркировка «09Г2С» на фланце Ду 80?
Это обозначение марки низколегированной конструкционной стали. 09Г2С расшифровывается: 0.09% углерода (С), Г2 — марганец (Mn) около 2%, С — кремний (Si) около 1%. Данная сталь обладает повышенной прочностью и, что критически важно, хорошей хладостойкостью (применяется для температур до -70°C). Фланцы из этой стали используются в северном исполнении, в криогенной технике и на наружных трубопроводах в холодном климате.