Фланцы Ду 20

Фланцы Ду 20: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнической и кабельной сфере

Фланец Ду 20 представляет собой соединительный элемент трубопроводной арматуры или оборудования с условным проходом (Ду), равным 20 мм. В контексте электротехнической и кабельной продукции фланцы данного типоразмера являются критически важными компонентами для обеспечения герметичности, механической прочности и электромагнитной экранировки при вводе кабелей в электрические шкафы, распределительные устройства, трансформаторы, корпуса электродвигателей и другое силовое оборудование. Основное назначение – создание надежного и долговечного соединения между кабелем и корпусом аппарата, защита от воздействия внешней среды (пыль, влага, взрывоопасные смеси) и обеспечение необходимой степени защиты IP/IК.

Ключевые технические параметры и стандарты

Фланец Ду 20 характеризуется рядом строго регламентированных параметров, определяемых государственными (ГОСТ) и международными (EN, DIN, ISO) стандартами. Основные параметры:

• Условный проход (Ду, DN): 20 мм. Это номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода или отверстия в корпусе.
• Давление условное (Ру, PN): Рабочее давление, на которое рассчитан фланец. Для Ду 20 распространены ряды: PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160. Выбор зависит от условий эксплуатации (гидравлические испытания, давление среды внутри корпуса).
• Исполнение уплотнительной поверхности: Определяет тип прокладки и герметичности соединения. Наиболее распространены для электротехники:
  • Исполнение 1 (выступ-впадина).
  • Исполнение 2 (шип-паз).
  • Исполнение 3 (под линзовую прокладку).
  • Исполнение 4 (под прокладку овального сечения).
  • Плоская уплотнительная поверхность.
• Диаметр окружности расположения болтов/шпилек (Dб): Критичен для совместимости с ответным фланцем.
• Количество и диаметр крепежных отверстий: Стандартизировано для каждого типоразмера и давления.

Материалы изготовления

Выбор материала фланца Ду 20 обусловлен условиями эксплуатации, требованиями к механической прочности, коррозионной стойкости и совместимостью с материалом корпуса аппарата.

• Углеродистые стали (Ст3сп, Ст20): Для общепромышленного применения при умеренных нагрузках.
• Легированные стали (09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5М): Для работы при низких/высоких температурах, в агрессивных средах или при высоком давлении.
• Нержавеющие стали (AISI 304, 316): Для пищевой, химической промышленности, объектов с высокими требованиями к коррозионной стойкости.
• Алюминиевые сплавы: Для снижения массы оборудования, в некритичных по давлению узлах.

Таблица 1. Основные геометрические параметры фланцев Ду 20 по ГОСТ 33259-2015 (Плоские приварные) и ГОСТ 33260-2015 (Приварные встык)

Условное давление, Ру (PN)	Наружный диаметр фланца, D, мм	Диаметр окружности болтов, Dб, мм	Количество отверстий, шт.	Диаметр отверстий под крепеж, d, мм	Толщина фланца, h, мм (приварной встык)
PN6 (0,6 МПа)	105	75	4	14	16
PN10 (1,0 МПа)	105	75	4	14	16
PN16 (1,6 МПа)	105	75	4	14	18
PN25 (2,5 МПа)	105	75	4	14	20
PN40 (4,0 МПа)	130	100	4	18	22

Применение в электротехнике и кабельной продукции

В электротехнической отрасли фланцы Ду 20 редко используются как часть трубопровода. Их основная функция – интеграция в конструкцию кабельных вводов (сальников).

• Кабельные сальники и вводы: Фланец Ду 20 является монтажной платформой для герметичных кабельных вводов (сальников) типа KVT, RST, LAPP, Hawke. Он приваривается или прикручивается к корпусу электрооборудования. Через отверстие Ду 20 пропускается кабель, который затем герметизируется сальниковым устройством, обеспечивая степень защиты до IP68.
• Взрывозащищенное оборудование (Ex): Для аппаратов, работающих во взрывоопасных зонах, фланцевые соединения с кабельными вводами являются обязательным элементом, предотвращающим попадание взрывоопасной смеси внутрь корпуса. Исполнение и обработка уплотнительных поверхностей строго нормируются стандартами (например, ГОСТ Р МЭК 60079-0).
• Проходные изоляторы и токовводы: В высоковольтной аппаратуре (трансформаторы, выключатели) фланец Ду 20 может служить основой для проходного изолятора, обеспечивающего электрическую изоляцию и герметичность при выводе токоведущей части через стенку заземленного бака.
• Системы заземления и экранирования: Фланцевое соединение, будучи металлическим, обеспечивает непрерывность электрической цепи. Это используется для подключения экранов кабелей к заземленному корпусу шкафа, что критично для подавления электромагнитных помех (ЭМС).

Таблица 2. Выбор фланца Ду 20 в зависимости от условий эксплуатации в электротехнике

Условия эксплуатации	Рекомендуемое давление (PN)	Рекомендуемый материал	Тип уплотнения	Ключевое требование
Шкафы управления общего назначения (IP54-IP65)	PN6-PN16	Ст3сп с покраской, AISI 304	Плоское с резиновой прокладкой	Защита от пыли и струй воды
Взрывозащищенные шкафы (Ex d, Ex e)	PN16-PN40	Ст20, Ст3сп, AISI 316	Шип-паз, выступ-впадина	Огнестойкость соединения, подавление взрыва
Наружная установка (атмосферные воздействия)	PN10-PN25	Нержавеющая сталь AISI 304/316, оцинкованная сталь	Любое с атмосферостойкой прокладкой	Коррозионная стойкость, УФ-стабильность
Высоковольтные вводы (трансформаторы)	PN25-PN63	Сталь 09Г2С, 12Х18Н10Т	Под линзовую или овальную прокладку	Высокая герметичность, стойкость к тепловым циклам

Монтаж и контроль качества

Правильный монтаж фланцевого соединения Ду 20 определяет его надежность. Последовательность операций:

1. Подготовка поверхностей: Очистка уплотнительных поверхностей фланца и ответной части от загрязнений, старой прокладки, следов коррозии.
2. Установка прокладки: Прокладка (резиновая, паронитовая, графитовая, PTFE) должна соответствовать исполнению уплотнительной поверхности и среде эксплуатации.
3. Совмещение фланцев: Отверстия под крепеж должны совпадать без перекоса. Запрещается выравнивание с помощью напряжения болтов.
4. Затяжка крепежа: Затяжка производится динамометрическим ключом по схеме «крест-накрест» для обеспечения равномерного давления на прокладку. Момент затяжки регламентируется стандартами или паспортом оборудования.
5. Контроль: Визуальный контроль на отсутствие перекосов. Для ответственных соединений – контроль моментом затяжки, а в некоторых случаях проведение гидравлических или пневматических испытаний на герметичность.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 20 от фланца DN 20?

Фактически, это обозначение одного и того же номинального размера. Ду (условный проход) – обозначение по российской системе стандартов (ГОСТ). DN (Diameter Nominal) – обозначение по международным стандартам (ISO, EN). Для практических целей Ду 20 и DN 20 являются взаимозаменяемыми, однако при подборе необходимо сверять полные параметры (давление, исполнение, стандарт), так как геометрические отличия могут присутствовать.

Как правильно подобрать кабельный сальник под фланец Ду 20?

Необходимо знать две ключевые величины: диаметр отверстия во фланце (примерно равен 20 мм, но может варьироваться) и наружный диаметр оболочки кабеля, который будет в него вводиться. Сальник выбирается по диапазону обжима, который должен включать диаметр вашего кабеля. Резьба сальника должна соответствовать резьбе во фланцевой пластине (обычно метрическая или трубная).

Можно ли использовать фланец Ру 16 для давления 25 бар?

Нет, это недопустимо. Условное давление (Ру или PN) указывает на максимальное допустимое рабочее давление при температуре 20°C. Использование фланца с меньшим номинальным давлением, чем рабочее в системе, может привести к разрушению соединения, разгерметизации и аварии. Необходим запас по давлению. Для 25 бар (2,5 МПа) следует выбирать фланец как минимум PN25.

Какая разница между плоским приварным фланцем и приварным встык (воротниковым)?

Плоский приварной фланец (ГОСТ 33259) насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами по периметру с обеих сторон. Применяется для умеренных давлений (обычно до PN16). Фланец приварной встык (ГОСТ 33260) имеет коническую горловину и приваривается одним стыковым швом, что обеспечивает более высокую механическую прочность, лучшую работу при переменных нагрузках и высоких давлениях (PN16-PN160). В электротехнике встык часто применяют для ответственных вводов.

Как обеспечить электромагнитную совместимость (ЭМС) через фланцевое соединение?

Для обеспечения непрерывности экрана кабеля и корпуса необходимо:

1. Обеспечить электрический контакт между фланцем и корпусом аппарата (сварка, контактные лепестки, специальные токопроводящие прокладки).
2. Использовать кабельные вводы с металлической оболочкой или специальные экранирующие сальники.
3. Зачистить изоляцию с экрана кабеля и надежно закрепить его на заземляющем лепестке сальника или фланца.

Сопротивление соединения должно быть минимальным.

Каковы требования к фланцам для взрывозащищенного оборудования (Ex)?

Требования строго нормированы стандартами серии ГОСТ Р МЭК 60079. Основные:

• Ширина и чистота обработки уплотнительной поверхности (для взрывонепроницаемой оболочки Ex d).
• Максимальный допустимый зазор между фланцами.
• Механическая прочность (расчет на давление взрыва внутри оболочки).
• Требования к коррозионной стойкости и неизменности геометрии в течение срока службы.

Исполнение «шип-паз» или «выступ-впадина» является типичным для таких соединений.

Заключение

Фланец Ду 20, несмотря на малый размер, является высокоответственным элементом в конструкции электротехнического и кабельного оборудования. Его корректный подбор по параметрам давления, материалу, исполнению и стандарту, а также профессиональный монтаж напрямую влияют на надежность, безопасность и долговечность работы энергетических систем. Понимание его технических характеристик и области применения позволяет специалистам принимать обоснованные решения при проектировании, закупке и эксплуатации сложного электротехнического оборудования.