Фланцы стальные плоские приварные на давление 16 кгс/см²: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец стальной плоский приварной (ФП) на условное давление Ру 16 кгс/см² (1,6 МПа) представляет собой кольцевую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов (шпилек), предназначенную для соединения трубопроводной арматуры, оборудования, резервуаров и участков труб между собой, а также для присоединения трубопроводов к аппаратам и машинам. Данный тип фланцев является одним из наиболее распространенных в системах низкого и среднего давления в энергетике, ЖКХ, нефтехимической и других отраслях промышленности благодаря своей относительно простой конструкции, надежности и экономичности.

Конструктивные особенности и принцип действия

Плоский приварной фланец отличается от других типов (например, воротниковых) отсутствием конической шейки (воротника) и наличия только прямого кольца. Монтаж осуществляется путем насадки фланца на трубу и приварки его двумя сварными швами: по периметру торца трубы (встык) и по внутреннему диаметру фланца в месте его контакта с трубой. Таким образом, фланец не является силовым элементом, воспринимающим нагрузки от внутреннего давления; эти нагрузки передаются на крепежные элементы (шпильки, болты, гайки) и компенсируются затяжкой фланцевого соединения. Основная функция фланца – обеспечение плотного прилегания уплотнительных поверхностей для создания герметичного стыка с помощью прокладки.

Основные стандарты и технические требования

В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом, регламентирующим параметры плоских приварных фланцев, является ГОСТ 33259-2015 (ранее широко применялся ГОСТ 12820-80). Данный стандарт устанавливает типы, конструктивные размеры, технические требования и ряд других параметров для фланцев, применяемых на трубопроводах и соединительных частях машин и аппаратов. Для энергетической отрасли также критически важны отраслевые стандарты, такие как СТО ЦКТИ, которые могут предъявлять дополнительные требования к материалам и контролю качества для объектов повышенной опасности.

Ключевые параметры фланца по ГОСТ 33259-2015 для Ру 16:

• Условное давление (Ру): 16 кгс/см² (1,6 МПа). Это максимальное избыточное рабочее давление при температуре 20°C, при котором соединение обеспечивает заданную герметичность.
• Условный проход (Dy): Диаметр от 10 до 1600 мм и более. Определяет номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода.
• Исполнение уплотнительной поверхности: Для плоских фланцев на Ру 16 наиболее характерны исполнение 1 (гладкая поверхность) и исполнение 2 (с соединительным выступом). Исполнение 1 требует применения мягких прокладок (паронит, фторопласт), исполнение 2 – более широкого спектра, включая металлические прокладки овального или восьмигранного сечения.
• Материал изготовления: Стали марок Ст20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т и другие в зависимости от рабочей среды (вода, пар, нефтепродукты, агрессивные среды) и температуры. Выбор материала регламентируется ГОСТ 33259 и ПБ 03-584-03 (Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов).

Геометрические размеры и таблица параметров (выборочно)

Габаритные и присоединительные размеры фланцев строго стандартизированы для обеспечения взаимозаменяемости. Ниже приведена таблица ключевых размеров для фланцев Ру 16 по ГОСТ 33259-2015 (исполнение 1, ряд 2).

Условный проход Dy, мм	Наружный диаметр фланца D, мм	Диаметр болтовой окружности Dб, мм	Диаметр отверстий под болты d, мм	Количество отверстий z, шт.	Толщина фланца b, мм
50	165	125	18	4	18
100	215	170	18	8	20
200	325	280	18	8	22
300	430	370	22	12	24
500	640	550	26	20	30
800	950	840	30	24	36

Область применения в энергетике и промышленности

Фланцы стальные плоские приварные Ру 16 находят широкое применение в системах, где рабочее давление не превышает 1,6 МПа, а температура среды лежит в пределах, допустимых для выбранного материала фланца и прокладки.

• Теплоэнергетика: Системы технического водоснабжения (циркуляционная, техническая вода), трубопроводы низкого давления, дренажные и сбросные линии, некоторые вспомогательные линии пара низкого давления.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные и распределительные сети холодной воды, насосные станции, очистные сооружения.
• Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы пожаротушения, трубопроводы с неагрессивными продуктами (сырая нефть, газовый конденсат при определенных условиях).
• Химическая промышленность: Для сред, не являющихся агрессивными к углеродистой или выбранной легированной стали.
• Общепромышленное применение: Вентиляционные системы высокого давления, пневмотранспорт, соединения резервуаров и емкостей.

Технология монтажа и контроль качества сварных соединений

Качество фланцевого соединения напрямую зависит от правильности монтажа. Последовательность операций включает:

1. Подготовку: Проверка геометрии фланца и трубы, зачистка кромок от загрязнений, окалины, ржавчины. Контроль соосности отверстий под болты у спариваемых фланцев.
2. Насадку фланца на трубу: Фланец надевается на трубу таким образом, чтобы торец трубы выступал за плоскость фланца на 3-5 мм (для компенсации усадки металла при сварке).
3. Приварку: Выполняются два угловых сварных шва. Первый – внутренний, со стороны трубы. Второй – наружный, по периметру стыка фланца и трубы. Сварка должна производиться по технологической карте, квалифицированным сварщиком с использованием допущенных материалов (электроды, проволока).
4. Контроль сварных швов: Обязателен визуальный и измерительный контроль (ВИК), часто требуется контроль неразрушающими методами: ультразвуковой (УЗК) или капиллярный (ПВК) для выявления трещин и непроваров.
5. Сборку соединения: Установка прокладки, совмещение фланцев, установка крепежа. Затяжка болтов/шпилек должна производиться динамометрическим ключом по схеме крест-накрест (от центра к краям) для обеспечения равномерного давления на прокладку.

Критерии выбора и сопутствующая арматура

При выборе фланца Ру 16 необходимо учитывать:

• Условный проход и давление.
• Характеристики рабочей среды (температура, химический состав, агрессивность).
• Требуемое исполнение уплотнительной поверхности.
• Материал (сталь), соответствующий параметрам среды и нормативным документам.
• Климатическое исполнение для наружного монтажа.

Фланцы работают в комплексе с другим оборудованием: ответными фланцами арматуры (задвижек, клапанов, фильтров), прокладками (паронитовыми, фторопластовыми, металлическими), крепежными изделиями (шпильками, гайками, болтами), которые должны быть подобраны по тем же параметрам давления и среды.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец плоский приварной (ФП) от фланца воротникового (ФВ)?

Фланец плоский приварной насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Фланец воротниковый (приварной встык) имеет коническую шейку, которая приваривается встык одним сварным швом к торцу трубы. Это делает соединение более прочным и надежным, особенно при циклических нагрузках и высоких давлениях, так как шейка обеспечивает плавный переход напряжений от фланца к трубе. ФВ применяется, как правило, при более высоких давлениях (от Ру 25 и выше) и температурах.

Можно ли использовать фланец Ру 16 для давления 25 кгс/см²?

Нет, категорически запрещено. Условное давление (Ру) – это расчетный параметр, определяющий механическую прочность фланца (толщину, количество и диаметр болтов, материал). Использование фланца на давление ниже расчетного (например, Ру 16 вместо Ру 25) приведет к недостаточной прочности соединения, возможной деформации фланца, разгерметизации и аварии.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ру 16?

Выбор прокладки зависит от исполнения уплотнительной поверхности фланца, параметров среды (температура, давление, химическая стойкость) и нормативных требований. Для исполнения 1 (гладкая поверхность) обычно применяют мягкие неметаллические прокладки (паронит общего или маслобензостойкого назначения, фторопласт-4, резина). Для исполнения 2 (с выступом) могут применяться как мягкие, так и металлические (оцинкованная сталь, нержавеющая сталь) или комбинированные прокладки (спирально-навитые). Размеры прокладок регламентированы ГОСТами (например, ГОСТ 15180-86, ГОСТ Р 53561-2009).

Каковы требования к затяжке болтовых соединений фланцев Ру 16?

Затяжка должна быть равномерной и контролируемой. Рекомендуется использовать динамометрический ключ. Момент затяжки рассчитывается исходя из диаметра болта/шпильки, шага резьбы, материала крепежа и типа прокладки. Затяжка производится в несколько проходов (минимум в три) по схеме «крест-накрест» или «звезда» для исключения перекоса фланцев. После первого прогрева трубопровода (для горячих сред) часто требуется дополнительная подтяжка («дожатка»).

Какие методы контроля сварного шва фланца являются обязательными?

Обязательным минимумом является Визуальный и измерительный контроль (ВИК) на соответствие геометрическим размерам и отсутствие видимых дефектов (трещины, подрезы, наплывы). Для ответственных соединений на объектах, подконтрольных Ростехнадзору, в соответствии с требованиями РД 03-606-03 и технической документации (ТД) на объект, применяются неразрушающие методы контроля (НК): ультразвуковой (УЗК) или радиографический (РК) контроль основного металла шва, капиллярный (ПВК) или магнитопорошковый (МПК) контроль поверхности. Объем контроля определяется проектной документацией.

Существует ли разница между обозначениями «Ру 16» и «PN 16»?

В современной практике эти обозначения часто используются как синонимы для указания номинального (условного) давления. Ру – обозначение, принятое в российской нормативной базе (ГОСТ). PN (Pressure Nominal) – обозначение, принятое в европейских (EN) и многих международных стандартах. Для фланцев по ГОСТ 33259-2015 ряд давлений включает Ру 16, что соответствует PN 16 по EN 1092-1. Однако при подборе импортной арматуры необходимо сверять не только значение давления, но и стандарты на присоединительные размеры (DIN, EN, ASME), которые могут отличаться.