Фланец стальной плоский (ФП) на условный проход (Ду) 300 мм является одним из наиболее востребованных типов соединительных деталей трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасли, коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях. Его основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков труб, присоединения к ним арматуры (задвижек, клапанов), оборудования (насосов, теплообменников), приборов и резервуаров. Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) тем, что при монтаже наваривается на торец трубы двумя сварными швами: по периметру ступицы (внутренний диаметр) и по внешнему контуру. Это определяет особенности его применения, монтажа и расчета на прочность.
Фланец плоский Ду 300 представляет собой кольцевую пластину с центральным отверстием под проход среды и равномерно расположенными по окружности отверстиями под шпильки или болты. Ключевые конструктивные элементы:
Основным стандартом, регламентирующим конструкцию, размеры и технические требования к плоским фланцам в РФ и странах СНГ, является ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные. Конструкция и размеры». Этот стандарт взаимосвязан с ГОСТ 12815-80, который устанавливает общие технические условия (ряды давлений, присоединительные размеры, типы уплотнительных поверхностей, марки сталей).
Материалы изготовления выбираются в зависимости от параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и нормируются ГОСТ 12816-80 (для фланцев на Ру от 0.1 до 20 МПа):
| Марка стали | Стандарт на сталь | Рекомендуемая рабочая температура, °C | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Ст3сп, Ст3пс | ГОСТ 380 | -30 до +300 | Водопровод, системы отопления, неагрессивные среды при низких давлениях. |
| 20, 25 | ГОСТ 1050 | -40 до +400 | Наиболее распространенная марка для энергетических и промышленных трубопроводов общего назначения (пар, вода, нефтепродукты). |
| 09Г2С | ГОСТ 19281 | -70 до +450 | Низколегированная сталь для работы при низких температурах и повышенных нагрузках. |
| 12Х18Н9Т (304H), 10Х17Н13М2Т (316Ti) | ГОСТ 5632 | -196 до +600 | Коррозионностойкие стали для агрессивных сред: кислот, щелочей, высокотемпературного пара. |
Помимо отечественных стандартов, широко применяются фланцы, изготовленные по международным стандартам: ASME/ANSI B16.5 (Class 150, 300) и EN 1092-1 (PN 6, 10, 16, 25). Их геометрические размеры и допуски отличаются от ГОСТ, что требует внимательности при проектировании и закупках.
Для фланца Ду 300 геометрические параметры существенно варьируются в зависимости от условного давления. Приведем сводную таблицу для наиболее распространенных давлений.
| Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр D (мм) | Диаметр болтовой окружности Dб (мм) | Кол-во и диаметр отверстий (n x d) | Толщина b (мм), не менее | Масса (кг), приблизительно |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.6 | 430 | 400 | 12 x 23 | 20 | ~17.5 |
| 1.0 | 440 | 400 | 12 x 23 | 24 | ~21.0 |
| 1.6 | 445 | 400 | 12 x 27 | 28 | ~25.0 |
| 2.5 | 460 | 415 | 16 x 27 | 32 | ~32.0 |
Плоские фланцы Ду 300 применяются в системах, где не предполагаются значительные изгибающие моменты, вибрации и циклические температурные воздействия. Основные сферы:
Ограничения: Плоские фланцы не рекомендуется применять на трубопроводах высокого давления (более 6.3 МПа для данного диаметра), с температурой среды выше 450°С, в системах с высокой динамической нагрузкой, а также для труб из высоколегированных сталей, работающих в агрессивных средах под давлением. В этих случаях предпочтение отдается фланцам приварным встык (ГОСТ 12821-80), которые лучше перераспределяют механические напряжения.
Для создания фланцевого соединения Ду 300 необходим полный комплект, включающий:
Процесс монтажа:
При приемке и эксплуатации фланцев Ду 300 необходимо обращать внимание на следующие параметры:
Плоский фланец (ГОСТ 12820-80) наваривается на торец трубы и воспринимает в основном сдвигающие нагрузки. Воротниковый фланец (ГОСТ 12821-80) приваривается встык одним сварным швом в зоне переходной горловины, что позволяет ему компенсировать изгибающие напряжения и лучше работать при перепадах температур и давлений. Для ответственных трубопроводов высокого давления и температуры всегда выбирают воротниковый фланец.
Да, можно. Условное давление фланца (Ру) указывает на максимальное допустимое рабочее давление при температуре 20°C. Использование фланца с более высоким номиналом, чем рабочее давление системы, повышает запас прочности и является стандартной практикой. Однако необходимо учитывать соответствие материала фланца рабочей температуре.
Для насыщенного пара с температурой до 200°C и давлением до 1.6 МПа наиболее распространенным выбором является прокладка из паронита общего назначения (ПОН) по ГОСТ 15180-86. Толщина обычно 1.5 или 2 мм. Размеры прокладки должны точно соответствовать уплотнительной поверхности фланца (внутренний диаметр ~320 мм, внешний диаметр ~380 мм для исполнения 1). Для перегретого пара требуются более стойкие материалы, например, металлические окантованные прокладки.
Согласно Таблице 2, для фланца Ду 300 Ру 2.5 МПа по ГОСТ 12820-80 требуется 16 болтов (шпилек) с диаметром отверстия под крепеж d = 27 мм. Соответственно, используется крепеж с резьбой М24. Длина шпилек рассчитывается исходя из толщины фланцев, прокладки и высоты гаек.
Да, при условии, что проведен тщательный визуальный и инструментальный контроль. Необходимо убедиться в отсутствии деформации плоскости фланца (искривления), коррозионного износа уплотнительной поверхности, повреждений резьбы в отверстиях (если они предусмотрены). Фланцы с трещинами или остаточными деформациями повторно использовать запрещено. Старый крепеж, как правило, не используется повторно из-за риска потери прочности.
Условный проход (Ду) – это номинальная величина, примерно соответствующая внутреннему диаметру. Наружный диаметр трубы (Dн) зависит от толщины стенки (S), определяемой давлением. Для труб по ГОСТ 10704-91 (электросварные) Ду 300 чаще всего соответствует трубе с Dн = 325 мм. Например, труба 325×8 (стенка 8 мм) имеет внутренний диаметр ~309 мм, что и маркируется как Ду 300.