Фланцы стальные Ду 500

Фланцы стальные Ду 500: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец стальной условным проходом Ду 500 представляет собой кольцевую или дисковую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для герметичного соединения труб, присоединения арматуры, оборудования и аппаратуры в трубопроводных системах высокого давления и больших диаметров. Изделие с номинальным диаметром 500 мм относится к категории крупногабаритной соединительной арматуры и применяется в магистральных и промышленных трубопроводах, где надежность соединения является критически важным параметром.

Основные стандарты и конструктивные исполнения

Производство и основные параметры фланцев Ду 500 регламентируются рядом межгосударственных и отраслевых стандартов. Выбор стандарта определяет геометрию, типы уплотнительных поверхностей, материалы изготовления и условия применения.

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

Наиболее распространенный стандарт для фланцев стальных плоских и приварных встык (воротниковых) на давление от Ру 0,1 до Ру 20,0 МПа. Для Ду 500 основные исполнения по этому стандарту включают:

Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01): Монтируется путем насадки на трубу и приварки двумя угловыми швами по периметру трубы. Применяется при умеренных давлениях и температурах. Для Ду 500 требует значительного количества крепежа и точной центровки.
Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, тип 11): Имеет коническую горловину, которая приваривается встык к торцу трубы. Конструкция обеспечивает лучшую компенсацию механических напряжений по сравнению с плоским фланцем, что особенно важно для больших диаметров и высоких давлений. Является предпочтительным выбором для ответственных трубопроводов.

Типы уплотнительных поверхностей (исполнений) для фланцев Ду 500

Тип поверхности определяет вид прокладки и степень герметичности соединения. Для диаметра 500 мм наиболее актуальны следующие исполнения:

Исполнение 1 (гладкая): Плоская поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, фторопласт) при низких и средних давлениях (до Ру 1,6 МПа).
Исполнение 2 (выступ-впадина): Имеет кольцевой выступ на одном фланце и соответствующую впадину на другом. Обеспечивает точную центровку прокладки и предотвращает ее выдувание. Применяется для давлений Ру 1,6 МПа и выше.
Исполнение 3 (шип-паз): Аналогично исполнению 2, но с более глубоким пазом. Обеспечивает максимальную герметизацию, особенно для агрессивных, токсичных или легковоспламеняющихся сред. Прокладка размещается в пазу и защищена от воздействия среды.
Исполнение 4 (под линзовую прокладку): Используется для соединений с особо высокими давлениями (свыше 10 МПа) и температурами, характерными для энергетики и нефтехимии.
Исполнение 5 (под прокладку овального сечения): Аналогично линзовой, применяется в высоконапорных системах.

Основные геометрические и весовые параметры (на примере ГОСТ 33259-2015)

Габариты фланца Ду 500 существенно зависят от номинального давления (PN). Чем выше давление, тем больше наружный диаметр фланца (D), диаметр болтовой окружности (D1), количество и диаметр отверстий под крепеж, а также толщина соединительного выступа (h).

Сравнительные параметры фланцев стальных Ду 500 по ГОСТ 33259-2015 (тип 11 — приварной встык)
Параметр	PN 6 (Ру 0,6 МПа)	PN 16 (Ру 1,6 МПа)	PN 40 (Ру 4,0 МПа)	PN 63 (Ру 6,3 МПа)
Наружный диаметр фланца (D), мм, approx.	670	730	800	860
Диаметр болтовой окружности (D1), мм	630	650	710	770
Количество отверстий под крепеж (n), шт.	20	20	24	28
Диаметр отверстий под крепеж (d), мм	26	30	33	36
Толщина фланца (h), мм, approx.	36	44	60	72
Масса (сталь 20), кг, approx.	85	115	190	260

Материалы изготовления

Выбор марки стали для фланца Ду 500 определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, химическая агрессивность) и требованиями стандартов. Основные группы материалов:

Углеродистые стали обыкновенного качества (Ст3сп, Ст20): Применяются для работы с неагрессивными средами (вода, пар, инертные газы, нефть) при температурах от -40 до +475 °C.
Легированные стали (09Г2С, 13ХФА, 15ХМ): Используются для низких температур (до -70 °C для 09Г2С) или высоких температур (до +560 °C для 15ХМ, содержащего молибден и хром).
Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ): Применяются для агрессивных сред (кислоты, щелочи, хлорсодержащие среды) в химической, нефтехимической и пищевой промышленности.

Области применения фланцев Ду 500

Фланцы данного типоразмера являются ключевыми элементами в следующих отраслях и системах:

Магистральные трубопроводы: Нефтепроводы, газопроводы, продуктопроводы. Используются встыковые фланцы PN 16-110, как правило, с уплотнением «шип-паз» или под уплотнительное кольцо.
Теплоэнергетика и ЖКХ: Магистральные тепловые сети (подающая и обратная линии), трубопроводы котельных и ТЭЦ. Рабочие среды — перегретая и насыщенная вода, пар. Применяются фланцы из сталей 20, 09Г2С, 15ХМ в зависимости от параметров.
Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические трубопроводы агрегатов большой производительности. Требуется применение фланцев из нержавеющих или кислотостойких сталей, часто с исполнением уплотнительной поверхности «шип-паз».
Водоснабжение и водоотведение: Магистральные водоводы большого диаметра, насосные станции, очистные сооружения. Используются фланцы PN 6-16, часто с оцинкованным или полимерным покрытием для защиты от коррозии.
Судостроение и offshore: Системы балласта, забортной воды, топливные магистрали на крупных судах и морских платформах.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж фланцевых соединений Ду 500 требует строгого соблюдения технологии ввиду больших масс, усилий затяжки и ответственности соединения.

Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок), чистоты отверстий под крепеж. Подбор прокладки (паронитовая, спирально-навитая, металлическая) в соответствии с давлением и средой.
Центровка: Обеспечение соосности соединяемых фланцев без перекоса. Для этого используются монтажные шпильки и дистанционные втулки. Зазор между фланцами после установки прокладки должен быть равномерным по всей окружности.
Затяжка крепежа: Критически важная операция. Затяжка должна производиться динамометрическим инструментом по определенной схеме (крест-накрест или от центра в противоположные стороны) в несколько ступеней (минимум в три) до достижения расчетного усилия. Это предотвращает перекос фланца и обеспечивает равномерное обжатие прокладки. Для Ду 500 и PN 40-100 усилие затяжки на одну шпильку может достигать десятков тонн-сил.
Контроль: После монтажа и в процессе эксплуатации обязателен периодический контроль затяжки соединения, особенно после циклов нагрева-остывания.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается «Ду 500» от «DN 500»?

Ду (условный проход) — это обозначение по российской системе стандартов (ГОСТ). DN (Diameter Nominal) — международное обозначение (ISO, EN). Для практических целей Ду 500 и DN 500 означают один и тот же номинальный размер фланца и являются взаимозаменяемыми при указании типоразмера.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 500 PN 16?

Для фланца Ду 500 PN 16 по ГОСТ 33259-2015 требуется 20 шпилек (или болтов с гайками). Диаметр резьбы шпильки будет М30 (соответствует диаметру отверстий d=30 мм). Длина шпильки рассчитывается как суммарная толщина двух фланцев, двух гаек, плюс запас на выход резьбы (обычно 3-5 мм). Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев и условиям эксплуатации (например, шпильки из стали 35 или 40Х).

Можно ли использовать плоский приварной фланец вместо воротникового для Ду 500 на давление 2,5 МПа?

Технически, по таблицам ГОСТ, плоский фланец из стали 20 изготавливается на давление до Ру 2,5 МПа включительно для температур до 300°C. Однако для давления 2,5 МПа и диаметра 500 мм рекомендуется применение фланца приварного встык (тип 11). Он обеспечивает более высокую прочность и жесткость соединения, лучше передает изгибающие моменты и снижает нагрузку на сварные швы, что повышает надежность и срок службы соединения.

Какие прокладки рекомендуются для фланцев Ду 500 на паропроводе с параметрами 4.0 МПа, 440°C?

Для таких высоких параметров мягкие неметаллические прокладки (паронит) неприменимы. Следует использовать металлические прокладки:

Спирально-навитые прокладки (СНП) типа 08Х18Н10Т/графит/08Х18Н10Т для исполнения «шип-паз» или «выступ-впадина».
Прокладки линзовые (ГОСТ 25380-2014) или овального сечения из стали 13ХФА или 15ХМ для соответствующих исполнений уплотнительных поверхностей.

Выбор конкретного типа должен быть обоснован расчетом и указан в проектной документации.

Как маркируется фланец Ду 500 PN 16, приварной встык, исполнение 2, из стали 09Г2С?

Пример условного обозначения по ГОСТ 33259-2015: Фланец 11-500-16 09Г2С ГОСТ 33259-2015. Цифра «11» обозначает тип (приварной встык), «500» — Ду, «16» — PN. Исполнение уплотнительной поверхности (в данном случае «2») может указываться отдельно в документации или заказе.

Заключение

Фланцы стальные Ду 500 представляют собой ответственную деталь трубопроводных систем, от корректного выбора и монтажа которых зависит безаварийная работа магистралей. Правильный подбор по стандарту, типу, материалу, исполнению уплотнительной поверхности и сопутствующей оснастки (крепеж, прокладки) требует учета всех эксплуатационных параметров: давления, температуры, химического состава транспортируемой среды и внешних условий. Строгое соблюдение технологических регламентов при монтаже и обслуживании фланцевых соединений такого диаметра является обязательным условием их долговечной и безопасной эксплуатации в энергетике, нефтегазовом комплексе и других отраслях промышленности.