Фланцы стальные Ду 80

Фланцы стальные Ду 80: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец стальной условным проходом Ду 80 (DN 80) представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования. Его основное назначение – создание разъемных соединений участков труб, обеспечения возможности монтажа, демонтажа, ревизии и ремонта технологических линий. Ду 80 соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода, приблизительно равному 80 мм, однако наружные диаметры и геометрические параметры фланца строго регламентированы стандартами в зависимости от номинального давления.

Ключевые стандарты и конструктивные исполнения

Производство и основные геометрические параметры стальных фланцев Ду 80 в России и странах СНГ регулируются следующими основными стандартами:

• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80): Фланцы стальные плоские приварные. Применяются для монтажа путем насадки на трубу и приварки по периметру ступицы. Используются преимущественно на линиях низкого и среднего давления (Ру от 0.1 до 2.5 МПа).
• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12821-80): Фланцы стальные приварные встык (воротниковые). Имеют коническую ступицу, которая приваривается встык к торцу трубы. Такая конструкция обеспечивает лучшую прочность и стойкость к изгибающим нагрузкам, что делает их предпочтительными для трубопроводов высокого давления (Ру от 0.1 до 20.0 МПа) и высоких температур.
• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12822-80): Фланцы стальные свободные на приварном кольце. Состоят из двух частей: фланца и кольца. Кольцо приваривается к трубе, а фланец остается свободным, что облегчает монтаж и совмещение отверстий под болты. Экономически выгодны при использовании с дорогими легированными сталями (сам фланец может быть из углеродистой стали).
• ГОСТ 9399-81: Фланцы стальные резьбовые. Присоединяются к трубам или арматуре с помощью резьбы без сварки. Применяются в основном на трубопроводах низкого давления, в специфических условиях, где сварка нежелательна или невозможна.

Основные параметры и размеры фланцев Ду 80

Геометрия фланца Ду 80 варьируется в зависимости от условного давления (Ру или PN). Ключевые 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. Сводные размеры фланцев Ду 80 по ГОСТ 33259-2015 для различных условных давлений (плоские и встык)

Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, D1 (мм)	Количество отверстий, шт.	Диаметр отверстий под болты, d (мм)	Толщина фланца, h (мм)	Масса (кг), примерная
0.6	195	160	8	18	20 (плоский), 22 (встык)	~3.5 / ~4.5
1.0	200	160	8	18	22 / 24	~4.0 / ~5.0
1.6	200	160	8	18	24 / 26	~4.5 / ~5.5
2.5	200	160	8	18	26 / 28	~5.0 / ~6.0
4.0	215	180	8	22	30 / 32	~7.0 / ~8.0
6.3	230	190	8	22	32 / 36	~8.5 / ~10.0
10.0	265	220	12	26	38 / 42	~13.0 / ~15.0

Типы уплотнительных поверхностей

Конфигурация уплотнительной поверхности (торца фланца) критически важна для обеспечения герметичности соединения. Для фланцев Ду 80 применяются следующие исполнения:

• Исполнение 1 (гладкая): Плоская поверхность. Используется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для соединений с низким и средним давлением (чаще с плоскими фланцами).
• Исполнение 2 (выступ-впадина): Состоит из выступа на одном фланце и впадины на другом, что обеспечивает точную центровку и удержание прокладки. Применяется с плоскими и металлическими прокладками для средних и высоких давлений.
• Исполнение 3 (шип-паз): Аналогично выступу-впадине, но с более выраженными элементами. Обеспечивает максимально надежное удержание прокладки, в том числе металлических овального или восьмигранного сечения, для высоких давлений и агрессивных сред.
• Исполнение 4 (под линзовую прокладку): Имеет коническую выточку для установки линзовой прокладки. Применяется в высокотемпературных и высоконапорных системах энергетики (например, в магистралях пара).
• Исполнение 5 (под прокладку овального сечения): Имеет фрезерованную канавку для установки металлической прокладки овального сечения. Характерно для соединений в химической и нефтехимической промышленности при высоких параметрах среды.

Материалы изготовления

Выбор марки стали для фланца Ду 80 определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность). Основные группы материалов:

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп, Ст20. Для рабочих сред с температурой от -30 до +300°C, неагрессивных сред (вода, пар, воздух, инертные газы) при давлениях до Ру 2.5 МПа.

Качественные углеродистые и легированные стали: 20, 09Г2С, 15Х5М.

• Сталь 20: Для температур от -40 до +425°C.
• Сталь 09Г2С: Низколегированная для низких температур (до -70°C).
• Сталь 15Х5М: Жаростойкая хромомолибденовая сталь для температур до +600°C (паропроводы, нефтепереработка).
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ. Применяются для агрессивных сред (кислоты, щелочи, хлорсодержащие среды) в химической, пищевой, фармацевтической отраслях.

Таблица 2. Рекомендации по выбору материала фланца Ду 80 в зависимости от условий эксплуатации

Условия эксплуатации	Температурный диапазон, °C	Рекомендуемая марка стали	Типичные области применения
Неагрессивные среды, вода, пар низкого давления, воздух	-30…+300	Ст3сп5	Водоснабжение, вентиляция, тепловые сети (низкий потенциал)
Неагрессивные среды, повышенные давление и температура	-40…+425	Сталь 20	Промышленные трубопроводы пара, горячей воды, магистральные сети
Низкие температуры (климатическое исполнение)	До -70	09Г2С	Трубопроводы в северных регионах, криогенная техника
Высокие температуры, серосодержащие среды	До +600	15Х5М	Установки нефтепереработки, пиролиза, паропроводы высокого давления
Среднеагрессивные и агрессивные среды	До +350	12Х18Н10Т	Химическая, пищевая промышленность
Высокоагрессивные среды (кислые, хлористые)	До +300	10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ	Химическое производство, целлюлозно-бумажная промышленность

Комплектация фланцевого соединения Ду 80

Для сборки герметичного соединения необходим полный комплект, включающий:

• Два фланца с одинаковыми параметрами (Ру, тип, исполнение поверхности).
• Крепежные изделия: Шпильки, болты или шпильки с гайками. Класс прочности крепежа должен соответствовать давлению и материалу фланцев (обычно не ниже 5.6, для высоких давлений – 8.8 и выше).
• Прокладка: Материал и тип прокладки выбираются в соответствии с исполнением уплотнительной поверхности и параметрами среды:
  • Мягкие: Паронит ПОН, ПМБ, резина, фторопласт.
  • Металлические: Овального или восьмигранного сечения из мягкой стали, алюминия, меди, нержавеющей стали.
  • Спирально-навитые: СНП (спирально-навитые прокладки) с заполнителем из графита, фторопласта.

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 80 являются одним из наиболее востребованных типоразмеров ввиду широкого распространения трубопроводов данного диаметра.

• Тепловая энергетика: Вспомогательные трубопроводы питательной воды, дренажные линии, трубопроводы сжатого воздуха, магистрали пара низкого и среднего давления, подключение контрольно-измерительных приборов (КИП) на котлах и турбинах.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные и распределительные сети холодного и горячего водоснабжения, напорная канализация, подключение насосных агрегатов и задвижек.
• Нефтегазовая промышленность: Технологические линии сбора и подготовки продукции, обвязка резервуаров, трубопроводы ингибиторов коррозии, топливный газ.
• Химическая промышленность: Транспортировка различных технологических сред (как неагрессивных, так и агрессивных, с применением фланцев из нержавеющих сталей).
• Судостроение и машиностроение: Обвязка судовых систем, трубопроводы гидравлических систем.

Монтаж и контроль качества

Правильный монтаж фланцевого соединения Ду 80 включает несколько этапов:

1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ру, Ду, марка стали, исполнение), состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок). Очистка поверхностей от загрязнений и окалины.
2. Центровка: Совмещение отверстий под болты без приложения усилий. Перекосы недопустимы.
3. Установка прокладки: Прокладка должна располагаться строго по центру, без смещения.
4. Затяжка крепежа: Затяжка должна производиться крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом в несколько проходов до достижения расчетного момента затяжки. Это обеспечивает равномерное прилегание прокладки и предотвращает перекос.

Контроль качества готовых фланцев включает проверку геометрии (по ГОСТ 33259), механических свойств материала (сертификат), ультразвуковую или магнитопорошковую дефектоскопию для выявления внутренних и поверхностных дефектов, особенно для ответственных соединений.

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 условного прохода (Diameter Nominal), принятое в российских и международных стандартах соответственно. PN 16 (Pressure Nominal) – это номинальное (условное) давление, выраженное в барах. Таким образом, обозначение «Фланец Ду 80 PN 16» указывает на присоединительный размер 80 мм и рабочее давление 16 бар (1.6 МПа) при температуре 20°C.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 80 на Ру 1.6 МПа?

Для фланцев Ду 80 Ру 1.6 по ГОСТ 33259 требуется 8 шпилек (болтов) М16. Длина шпильки рассчитывается как сумма толщины двух фланцев, двух гаек, толщины прокладки и запаса на резьбу (обычно 2-3 нитки). Для соединения под мягкую прокладку при толщине фланцев 24 мм потребуются шпильки М16х120 мм (примерно). Класс прочности крепежа – не ниже 5.6 для неответственных линий, для энергетических трубопроводов рекомендуется 8.8.

Можно ли соединить фланец с исполнением 2 (выступ-впадина) с фланцем с исполнением 1 (гладким)?

Нет, это недопустимо. Уплотнительные поверхности соединяемых фланцев должны быть абсолютно идентичны по исполнению. Соединение разных типов поверхностей не обеспечит требуемой герметичности и может привести к выдавливанию или разрушению прокладки в процессе эксплуатации.

Какой материал фланца выбрать для трубопровода горячей воды (t=110°C, P=0.8 МПа)?

Для данных параметров (неагрессивная среда, температура до 110°C) наиболее экономичным и надежным выбором будут фланцы из стали Ст20 или, при наличии, из стали 09Г2С (если требуется запас по низким температурам окружающей среды). Тип фланца – плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, аналог старого 12820) или приварной встык. Давление 0.8 МПа соответствует Ру 1.0 МПа.

Что означает маркировка «15Х5М» на фланце и где его применяют?

15Х5М – это марка легированной жаропрочной стали. Цифры и буквы обозначают: примерно 0.15% углерода, 5% хрома, молибден. Фланцы из этой стали предназначены для работы в средах с высокой температурой (до +600°C) и давлением, например, в паропроводах высокого давления тепловых электростанций, в установках крекинга на нефтеперерабатывающих заводах, где присутствуют сернистые соединения.

Как часто необходимо проводить ревизию и подтяжку фланцевых соединений Ду 80?

Периодичность ревизии регламентируется проектной документацией и правилами эксплуатации (ПБ, РД). В общем случае, первая контрольная подтяжка выполняется после 24-48 часов работы на горячих трубопроводах (из-за температурной деформации и осадки прокладки). Далее осмотр и, при необходимости, подтяжка выполняются в соответствии с графиком планово-предупредительных ремонтов (ППР), но не реже одного раза в год. Визуальный осмотр на предмет течей должен проводиться постоянно в ходе обходов.