Фланцы Ду 100

Фланцы Ду 100: технические характеристики, стандарты, материалы и применение

Фланец Ду 100 — это стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для условного прохода (Ду) 100 мм. Его основная функция — создание разъемного, но при этом герметичного и прочного соединения участков труб, присоединения к ним запорной, регулирующей или предохранительной арматуры, а также для организации ревизионных люков и технологических отверстий. Рабочее давление и среда определяют выбор исполнения уплотнительной поверхности, материала изготовления и типа фланца.

Основные стандарты и конструктивные исполнения

В российской и международной практике проектирования и монтажа применяются несколько ключевых стандартов, регламентирующих геометрию, параметры и допуски для фланцев Ду 100.

ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80 и 12821-80)

Наиболее распространенный стандарт для стальных плоских и приварных встык фланцев. Основные параметры:

Условный проход (Ду): 100 мм.
Наружный диаметр трубы (для приварки): 108 мм (труба 108×3.5, 108×4, 108×5 и т.д.).
Условное давление (Ру): От 0.1 до 20 МПа (1 до 200 кгс/см²). Конкретное давление определяет геометрические размеры (диаметр окружности болтов, количество и диаметр отверстий под шпильки/болты, толщину фланца).

Таблица 1. Характеристики фланцев по ГОСТ 33259-2015 (выборочно для Ду 100)

Условное давление, Ру (МПа)	Исполнение уплотнения	Диаметр окружности болтов Dб, мм	Количество отверстий	Диаметр отверстий, мм	Толщина фланца, мм (прим.)
1.0 (10)	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	205	8	18	20
1.6 (16)	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	205	8	18	22
2.5 (25)	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	205	8	18	24
4.0 (40)	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	205	8	22	26
6.3 (63)	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9	215	8	26	28

Исполнения уплотнительных поверхностей (по ГОСТ 33259-2015):

Исполнение 1: С соединительным выступом. Наиболее распространено для средних давлений.
Исполнение 2: С выступом. Аналогично исполнению 1, но с иными геометрическими параметрами.

Исполнение 3: С впадиной. Парное к исполнению 2.

Исполнение 4: С шипом. Для ответственных соединений.
Исполнение 5: С пазом. Парное к исполнению 4.
Исполнение 6: Под линзовую прокладку. Для высоких давлений и температур.
Исполнение 7: Под прокладку овального сечения. Для особо высоких параметров среды.
Исполнение 8, 9: С шипом-пазом под фторопластовую прокладку. Для агрессивных сред.

Другие стандарты:

ГОСТ 12822-80: Стальные фланцы свободные на приварном кольце для Ру 0.1-2.5 МПа. Экономичный вариант, где фланец свободно вращается на приваренном к трубе кольце, что облегчает монтаж.
ASME/ANSI B16.5: Международный стандарт. Класс давления обозначается как Class 150, 300, 600 и т.д. Для перевода Ду 100 соответствует NPS 4″. Геометрические параметры отличаются от ГОСТ.
EN 1092-1: Европейский стандарт (DIN). Типы: Plate (PL), Slip-On (SO), Weld Neck (WN). Давление обозначается как PN 6, 10, 16, 25, 40.

Материалы изготовления

Выбор материала определяется рабочими параметрами среды (давление, температура), ее химической агрессивностью и требованиями по коррозионной стойкости.

Таблица 2. Материалы для фланцев Ду 100

Технологии производства и контроль качества

Фланцы Ду 100 изготавливаются несколькими методами, влияющими на их механические свойства, стоимость и область применения.

Горячая объемная штамповка (ковка): Наиболее предпочтительный метод для ответственных соединений. Заготовка из нагретой стали деформируется под прессом, что обеспечивает высокую плотность металла, однородность структуры и лучшие прочностные характеристики. Фланцы, работающие при высоких давлениях и температурах, должны изготавливаться только этим методом.
Гибка из раскатного кольца: Полоса металла нагревается и раскатывается в кольцо, после чего сваривается. Метод подходит для фланцев больших диаметров и средних давлений.
Газо- или плазменная резка из листа: Фланец вырезается из стального листа требуемой толщины. Это самый экономичный метод, но он имеет существенный недостаток: волокна металла перерезаются, что снижает прочность, особенно на изгиб и при переменных нагрузках. Такие фланцы применяются для низких давлений (Ру до 1.6 МПа) и неагрессивных сред.
Литье: Применяется для фланцев из чугуна (ковкого, серого) или цветных сплавов.

Контроль качества включает проверку геометрических размеров, твердости, ультразвуковую или рентгенографическую дефектоскопию сварных швов (для свободных фланцев на приварном кольце), химический анализ и механические испытания материала (для сертифицированной продукции).

Комплектация фланцевого соединения Ду 100

Для сборки герметичного соединения необходим полный комплект элементов:

Пара фланцев: Должны иметь одинаковые стандарт, условный проход, давление и исполнение уплотнительных поверхностей.
Крепежные элементы: Шпильки (предпочтительнее) или болты с гайками. Класс прочности должен соответствовать расчетным нагрузкам (не ниже 5.6, для ответственных соединений — 8.8 и выше). Диаметр и длина подбираются по стандарту.
Прокладка: Материал и тип зависят от исполнения уплотнения и рабочей среды.
- Паронит общего назначения (ПОН, ПМБ).
- Фторопласт-4 (тефлон) для агрессивных сред.
- Металлические прокладки (оцинкованная сталь, медь, алюминий) для исполнений с шипом-пазом.
- Линзовые или овальные прокладки для высоких давлений.

Особенности монтажа и затяжки

Правильный монтаж критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.

Центровка: Отверстия фланцев должны совпадать без перекоса. Запрещается вставлять болты для совмещения отверстий.
Затяжка: Производится крест-накрест (диагонально) в несколько этапов (минимум в три прохода) динамометрическим ключом для достижения равномерного усилия затяжки. Усилие затяжки рассчитывается исходя из требуемого удельного давления на прокладку и площади уплотнения.
Прокладка: Должна быть установлена ровно, без перекосов. При использовании паронитовых прокладок рекомендуется их предварительная пропарка для придания эластичности.
Термоциклирование: Для соединений, работающих при высоких температурах, после первого прогрева требуется обязательная подтяжка.

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 100 являются универсальным типоразмером и широко применяются в следующих системах:

Теплоэнергетика: Подпиточные, сетевые и дренажные линии тепловых сетей, подключение теплообменного оборудования, трубопроводы насыщенного пара низкого и среднего давления.
Водоснабжение и канализация: Магистральные и распределительные трубопроводы, подключение насосных агрегатов (насосов), задвижек и фильтров.
Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы пожаротушения, обвязка резервуаров.
Химическая промышленность: Трубопроводы для перекачки химических реагентов (с применением фланцев из нержавеющей стали или с защитным покрытием).
Общее машиностроение: Подключение гидравлических и пневматических систем высокого давления.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 100 от фланца на трубу 108 мм?

Это, по сути, одно и то же. Условный проход Ду 100 мм в большинстве стандартов соответствует наружному диаметру трубы 108 мм (для стальных бесшовных и электросварных труб по ГОСТ 8732-78, 10704-91). При заказе или подборе фланца всегда необходимо уточнять, под какой именно наружный диаметр трубы он предназначен, так как для труб из других материалов (например, полимерных) соответствие может отличаться.

Как правильно обозначить фланец в спецификации или заказе?

Полное обозначение должно включать максимум информации. Пример по ГОСТ: Фланец 1-100-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015, где:

1 — исполнение уплотнительной поверхности.
100 — условный проход (Ду), мм.
16 — условное давление (Ру), кгс/см².
ст. 09Г2С — марка стали.

Для свободного фланца: Фланец С 100-16 ст. 20 ГОСТ 12822-80.

Можно ли соединить фланцы по ГОСТ и по ANSI?

Прямое соединение невозможно из-за различий в геометрических параметрах: диаметре окружности расположения болтов (Dб), количестве и диаметре отверстий. Для такого соединения необходимо использовать переходной патрубок (адаптер), к которому с двух сторон приварены фланцы разных стандартов, либо применять специальные переходные пластины.

Как выбрать класс прочности болтов для фланцевого соединения Ду 100 на Ру 16?

Для Ру 16 (1.6 МПа) в неагрессивных средах при температурах до 200°C обычно достаточно болтов/шпилек класса прочности 5.6. Для более высоких температур, динамических нагрузок или при использовании металлических прокладок требуется класс прочности 8.8. Расчет конкретного усилия затяжки и класса крепежа должен проводиться в соответствии с руководящими документами (РД 26-15-88 «Фланцевые соединения…»).

Что такое «оребренный фланец» и где он применяется?

Оребренный фланец (иногда «фланец с теплоотводящими ребрами») — это фланец, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнены продольные ребра. Они увеличивают площадь теплообмена с окружающей средой. Такие фланцы применяются на трубопроводах с высокотемпературными средами (перегретый пар) для снижения температуры в зоне болтового соединения, предотвращения их «отпускания» и потери прочности, а также для защиты персонала от ожогов.

Требуется ли обслуживание фланцевых соединений после монтажа?

Да, требуется периодический визуальный и инструментальный контроль. В процессе эксплуатации, особенно в условиях термоциклирования, возможна релаксация напряжений в крепеже (ослабление затяжки). Необходимо проводить плановую проверку и подтяжку болтовых соединений в соответствии с регламентом технического обслуживания конкретного объекта. Также важен контроль состояния антикоррозионного покрытия.

Заключение

Фланец Ду 100, несмотря на кажущуюся простоту, является высокотехнологичным изделием, правильный выбор и монтаж которого напрямую влияют на надежность и безопасность всего трубопроводного контура. Инженеру-проектировщику или монтажнику необходимо учитывать комплекс факторов: стандарт, рабочее давление и температуру, химический состав среды, материал изготовления, тип уплотнения и метод производства фланца. Строгое соблюдение нормативной документации, правил монтажа и регламентов технического обслуживания — обязательное условие для создания долговечного и герметичного фланцевого соединения в системах энергетики и промышленности.

Марка стали (по ГОСТ)	Область применения	Температурный диапазон	Примечание
Ст3сп, Ст20, 09Г2С	Водопровод, пар низкого давления, нейтральные жидкости (масла) при умеренных температурах.	От -40 до +425°C (зависит от марки)	Наиболее распространенные углеродистые и низколегированные стали.
12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (AISI 304, 316)	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность, объекты с высокими требованиями к чистоте.	До +600°C	Коррозионно-стойкие аустенитные стали.
15Х5М, 12ХМ	Трубопроводы высоких температур (перегретый пар, нефтепереработка).	До +600°C	Жаропрочные хромомолибденовые стали.

Фланцы Ду 100: технические характеристики, стандарты, материалы и применение