Фланцы стальные Ду 65
Фланцы стальные Ду 65: конструкция, стандарты, применение и монтаж
Фланец стальной условным проходом (Ду) 65 является одним из наиболее востребованных типов соединительных элементов в трубопроводных системах для энергетики, нефтегазовой, химической и коммунальной отраслей. Ду 65 соответствует наружному диаметру трубы 76 мм (по ГОСТ 10704-91) или 73 мм (по стандартам ASME/ANSI). Данный размер широко применяется для линий среднего давления, технологических обвязок оборудования, систем теплоснабжения и водоснабжения. Основное назначение фланца – обеспечение герметичного, разъемного соединения участков трубопровода, арматуры (задвижек, клапанов), аппаратов и резервуаров, что критически важно для проведения ремонтных работ, инспекций и модернизации.
Ключевые стандарты и типы фланцев Ду 65
Конструкция и геометрические параметры фланцев регламентируются национальными и международными стандартами, определяющими их взаимозаменяемость и безопасность эксплуатации.
- ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12820-80, 12821-80): Основной российский стандарт на стальные плоские и приварные встык фланцы для условного давления от Ру 0.1 до Ру 20.0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²).
- ГОСТ 12822-80: Стальные фланцы свободные на приварном кольце для Ру 0.1 и Ру 0.25 МПа.
- ASME/ANSI B16.5: Международный стандарт, определяющий размеры фланцев классов давления (Class) от 150 до 2500. Для Ду 65 (NPS 2½) наиболее распространены классы 150, 300 и 600.
- EN 1092-1: Европейский стандарт, определяющий фланцы с типами исполнения уплотнительных поверхностей (например, Form B1 — выступ, Form D — паз).
- Плоский приварной (ГОСТ 12820-80): Фланец, надеваемый на трубу и привариваемый двумя угловыми швами. Применяется при давлениях до Ру 2.5 МПа (25 кгс/см²). Отличается простотой изготовления.
- Приварной встык (воротниковый, ГОСТ 12821-80): Фланец с конической шейкой для приварки встык. Конструкция обеспечивает оптимальное перераспределение механических напряжений, что позволяет применять его в системах высокого давления (до Ру 20 МПа) и при широком диапазоне температур.
- Свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80): Состоит из фланца и кольца, имеющего одинаковый диаметр и условное давление. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец позволяет легко совмещать отверстия под болты при монтаже. Экономит дорогостоящий материал (фланец может быть из углеродистой стали, а кольцо – из легированной).
- Фланец с приварной втулкой (Threaded, ASME B16.5): Фланец с внутренней резьбой для соединения без сварки, используется на низких давлениях и в некритичных системах.
- Крепежные изделия: Шпильки, болты, гайки, шайбы. Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев и рабочим условиям (например, сталь 35, 40Х, 25Х1МФ). Для фланцев Ду 65 на Ру 1.0 МПа обычно применяются шпильки М16 соответствующей длины.
- Прокладки: Обеспечивают герметизацию. Выбор зависит от давления, температуры и среды:
- Паронит (ПОН, ПМБ): Универсальный материал для воды, пара, нефтепродуктов.
- Фторопласт (FEP, PTFE): Для агрессивных химических сред.
- Терморасширенный графит (ТРГ): Для высоких температур и агрессивных сред.
- Металлические (оцинкованная сталь, 08Х18Н10Т): Для высоких давлений (шип-паз, выступ-впадина).
- Линзовые и овальные: Для соединений высокого давления (свыше 10 МПа).
- Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, коррозии), чистоты резьбы крепежа.
- Установка прокладки: Прокладка должна быть установлена ровно, без перекосов, строго по центру.
- Стяжка крепежа: Затяжка болтов/шпилек должна производиться крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом в несколько проходов для равномерного прилегания. Необходимо соблюдать момент затяжки, указанный в нормативной документации (например, РД 153-34.1-003-01).
- Контроль: Визуальный контроль качества сварных швов (для приварных фланцев), проверка на герметичность (гидро- или пневмоиспытания) после монтажа.
Типы фланцев по конструкции
Геометрические параметры и материалы изготовления
Основные параметры фланца Ду 65 включают: наружный диаметр фланца (D), диаметр окружности расположения болтовых отверстий (D1), диаметр болтовой окружности (Dб), количество и диаметр отверстий под крепеж, тип уплотнительной поверхности, толщину фланца (h). Материал выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность).
| Тип фланца | Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр D (мм) | Диаметр болтовой окружности Dб (мм) | Количество отверстий х диаметр (мм) | Тип уплотнения* |
|---|---|---|---|---|---|
| Плоский приварной (ГОСТ 12820) | 1.0 | 185 | 150 | 4 x 18 | 1, 2, 3, 4, 5, 9 |
| Плоский приварной (ГОСТ 12820) | 2.5 | 200 | 160 | 8 x 18 | 1, 2, 3, 4, 5, 9 |
| Приварной встык (ГОСТ 12821) | 1.0 | 185 | 150 | 4 x 18 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
| Приварной встык (ГОСТ 12821) | 10.0 | 240 | 200 | 8 x 22 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |
*Типы уплотнительных поверхностей: 1 – гладкая; 2 – выступ-впадина; 3 – шип-паз; 4 – под линзовую прокладку; 5 – под фторопластовую прокладку; 6-9 – под овальное/восьмигранное сечение и др.
| Марка стали | Обозначение | Область применения | Рабочая температура, °C |
|---|---|---|---|
| Ст20, 25 | 20, 25 | Неагрессивные среды (вода, пар, азот, воздух) при умеренных температурах и давлениях. | -40 до +450 |
| 09Г2С | 09Г2С | Криогенная техника и эксплуатация в условиях низких климатических температур. | -70 до +450 |
| 12Х18Н10Т | 12Х18Н10Т | Агрессивные окислительные среды, высокие температуры (дымовые газы, кислоты). | -196 до +600 |
| 10Х17Н13М2Т | 10Х17Н13М2Т | Особо агрессивные среды (растворы серной, уксусной кислот, фосфаты). | -196 до +600 |
| 13ХФА | 13ХФА | Энергетическое оборудование высокого давления (паропроводы). | -40 до +550 |
Комплектация фланцевого соединения Ду 65
Герметичность соединения обеспечивается не только фланцами, но и комплектующими элементами.
Монтаж и контроль качества соединения
Правильный монтаж – залог долговечности и безопасности фланцевого соединения.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается Ду 65 от DN 65 и NPS 2½?
Ду 65 (условный проход) – это российское обозначение номинального размера, примерно соответствующего внутреннему диаметру в миллиметрах. DN 65 (Diameter Nominal) – европейское обозначение, численно равное Ду. NPS 2½ (Nominal Pipe Size) – североамериканский стандарт, обозначающий размер в дюймах. Все они относятся к одному типоразмеру, но геометрические параметры фланцев по ГОСТ и ASME/ANSI (толщина, диаметры) различаются. Прямая взаимозаменяемость без перерасчета и проверки на совместимость недопустима.
Как правильно подобрать прокладку для фланцев Ду 65 на паропроводе Ру 2.5 МПа, t=300°C?
Для данных условий (высокая температура, насыщенный пар) оптимальным выбором будет прокладка из паронита марки ПОН (общего назначения) или, для повышенной надежности, металлопаронитовая. Толщина стандартная – 1.5 или 3 мм. Использование фторопласта или резины исключено из-за температурного режима.
Можно ли использовать фланцы из стали Ст3 для работы при температуре -50°C?
Нет, категорически не рекомендуется. Сталь Ст3 (ВСт3) имеет низкую ударную вязкость при отрицательных температурах и склонна к хладноломкости. Для эксплуатации в условиях низких температур (ниже -40°C) необходимо применять фланцы из легированных сталей, например, 09Г2С, которые сертифицированы для работы в климатическом исполнении ХЛ.
Как перевести условное давление Ру 10 МПа в класс давления ASME (Class)?
Прямого арифметического пересчета не существует, так как класс давления учитывает не только давление, но и температуру. Ориентировочно, Ру 10 МПа (~100 кгс/см²) для умеренных температур может соответствовать классу 600 или 900 по ASME B16.5. Точный подбор аналога требует обращения к таблицам соответствия материалов и расчетным давлениям по стандартам ASME B16.34 и ГОСТ.
Каков порядок затяжки болтов на фланцевом соединении Ду 65?
Рекомендуется следующий порядок: 1) Предварительная затяжка всех болтов в произвольном порядке до соприкосновения фланцев с прокладкой. 2) Первый проход – затяжка с усилием ~30% от конечного момента крест-накрест. 3) Второй проход – 60% от момента. 4) Финальный проход – 100% расчетного момента затяжки. Для фланца Ду 65 на Ру 2.5 МПа (8 болтов М16) момент затяжки для шпилек из стали 35 составляет примерно 100-110 Н·м. Точные значения должны браться из паспорта оборудования или нормативных документов.
Заключение
Фланцы стальные Ду 65 представляют собой высокостандартизированные, критически важные элементы трубопроводных систем. Их корректный выбор, учитывающий стандарт, тип конструкции, материал, давление, температуру и характер рабочей среды, определяет надежность и безопасность всей технологической линии. Особое внимание при эксплуатации должно уделяться качеству комплектующих (прокладок, крепежа) и соблюдению регламентов монтажа и контроля. Использование фланцев, не соответствующих проектным условиям или стандартам, может привести к разгерметизации, авариям и значительным экономическим потерям.