Фланцы Ду 40

Фланцы Ду 40: технические характеристики, стандарты, применение и монтаж

Фланец Ду 40 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и машин, предназначенный для условного прохода 40 мм. Цифровое обозначение «Ду 40» указывает на условный диаметр прохода (Ду, DN), который является безразмерной величиной, приблизительно соответствующей внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в миллиметрах. В реальности наружный диаметр трубы и, соответственно, внутренний диаметр отверстия во фланце (D_y) могут отличаться в зависимости от толщины стенки трубы и стандарта. Фланцы данного типоразмера являются одними из наиболее востребованных в промышленности благодаря широкому распространению трубопроводов малого и среднего диаметра.

Основные стандарты и конструктивные исполнения фланцев Ду 40

Производство и применение фланцев регламентируется национальными и международными стандартами, определяющими их геометрию, типы, параметры и технические требования. Выбор стандарта зависит от рабочего давления, температуры, среды и региона эксплуатации.

ГОСТы (Россия, страны СНГ)

• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80): Основной стандарт на стальные плоские и приварные встык фланцы. Устанавливает типы, конструкцию, размеры и общие технические требования для аппаратов, сосудов и трубопроводов на давление от 0.1 до 20.0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²).
• ГОСТ 12815-80: Устанавливает ряд давлений (Py), исполнения уплотнительных поверхностей и типы присоединения для фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов.
• ГОСТ 28759.4-90 (на замену ГОСТ 1234-80): Фланцы сосудов и аппаратов стальные на номинальное давление от 0.6 до 6.3 МПа.

EN (Европейские нормы)

• EN 1092-1: Определяет типы, материалы, размеры, допуски и маркировку фланцев для труб, клапанов, фитингов и присоединительных элементов. Включает типы: 01 (плоский), 02 (воблранный), 04 (с приварной горловиной), 05 (свободный с приварным кольцом).

ASME/ANSI (Американский стандарт)

• ASME B16.5: Охватывает фланцы и фланцевые фитинги размером от NPS ½» до NPS 24″. Фланец Ду 40 наиболее близок к размеру NPS 1½» (полтора дюйма). Ключевые параметры: номинальный диаметр (NPS), класс давления (Class 150, 300, 600 и т.д.).

Соответствие условных проходов: Ду 40 ≈ DN 40 ≈ NPS 1½». Однако при подборе аналога необходимо сверять таблицы давлений и геометрические параметры, так как полного взаимозаменяемости между стандартами может не быть.

Типы фланцев Ду 40 и их конструктивные особенности

Каждый тип фланца предназначен для конкретных условий монтажа и эксплуатации.

• Плоский приварной фланец (ГОСТ 33259-2015, тип 01): Предназначен для приварки по контуру к торцу трубы или оборудования. Отличается простотой изготовления. Применяется на трубопроводах низкого и среднего давления, где возможны частые разборки соединения.
• Воротниковый фланец (приварной встык, ГОСТ 33259-2015, тип 11): Имеет коническую горловину, которая приваривается встык к трубе. Конструкция обеспечивает плавный переход напряжений от фланца к трубе, что делает его предпочтительным для работы при высоких давлениях, переменных нагрузках, повышенных и низких температурах.
• Свободный фланец на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, тип 03): Состоит из двух частей – фланца и приварного кольца. Фланец свободно вращается, что облегчает совмещение отверстий под болты при монтаже. Широко используется для монтажа в труднодоступных местах, при частых ремонтах, а также для соединения с аппаратами из цветных металлов или легированных сталей (кольцо приваривается к дорогостоящему материалу, а сам фланец изготавливается из более дешевой углеродистой стали).
• Фланец с резьбой (резьбовой): Имеет внутреннюю резьбу для соединения с трубой, имеющей наружную резьбу, без сварки. Применяется в основном на трубопроводах низкого давления, в бессварочных системах, а также в опасных зонах, где сварка нежелательна.
• Фланец заглушка (глухой фланец): Используется для герметичного закрытия концов трубопроводов, люков, патрубков сосудов. Не имеет центрального отверстия.

Ключевые геометрические параметры и размеры (на примере ГОСТ 33259-2015)

Геометрия фланца Ду 40 определяется рядом взаимосвязанных параметров, которые должны строго соответствовать стандарту для обеспечения герметичности соединения.

Основные размеры фланцев Ду 40 по ГОСТ 33259-2015 (выборочно)

Тип фланца	Условное давление, Ру, МПа (кгс/см²)	D, мм (наружный диаметр)	D1, мм (диаметр болтовой окружности)	D2, мм (диаметр уплотнения)	d, мм (диаметр отверстий под болты/шпильки)	n, шт (число отверстий)	h, мм (толщина)
Плоский (тип 01)	1.0 (10)	150	110	90	18	4	18
	2.5 (25)	150	110	90	18	4	22
Воротниковый (тип 11)	1.6 (16)	150	110	90	18	4	52 (общая высота)
	4.0 (40)	150	110	90	18	4	62 (общая высота)

Исполнения уплотнительных поверхностей (по ГОСТ 12815-80):

• Исполнение 1: С соединительным выступом (шип-паз).
• Исполнение 2: С выступом и впадиной.
• Исполнение 3: С шипом.
• Исполнение 4: С пазом.
• Исполнение 5: Под линзовую прокладку.
• Исполнение 6: Под прокладку овального сечения.
• Исполнение 7, 8, 9: С гладкой уплотнительной поверхностью для различных давлений.

Для фланцев Ду 40 наиболее распространены исполнения 1 и 9 (гладкая поверхность).

Материалы изготовления

Выбор материала определяется условиями эксплуатации: давлением, температурой, агрессивностью транспортируемой среды, экономическими соображениями.

• Углеродистые стали (обыкновенного качества и качественные): Ст3сп, Ст20. Применяются для работы с нейтральными средами (вода, пар, воздух, азот) при температурах от -40 до +425°С.
• Легированные стали: 09Г2С (для низких температур до -70°С), 15Х5М (жаропрочная, для сред, содержащих серу, при t до 600°С).
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304, 316. Используются в химической, пищевой, фармацевтической промышленности, для работы с агрессивными средами (кислоты, щелочи).
• Специальные сплавы и двухслойные материалы: Для особо агрессивных условий.

Области применения фланцев Ду 40

Фланцевые соединения Ду 40 находят применение во всех отраслях промышленности, где используются трубопроводные системы:

• Энергетика: Вспомогательные трубопроводы котельных, тепловых и атомных электростанций (системы химводоподготовки, дренажа, отопления).
• Нефтегазовая промышленность: Промысловые коллекторы, системы технологического обеспечения, трубопроводы низкого давления.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии, аппараты, емкости для транспортировки реагентов.
• ЖКХ: Тепловые сети (в частности, вводы в здания, ответвления), водопроводные и канализационные насосные станции.
• Судостроение: Судовые трубопроводные системы.
• Общее машиностроение: Гидравлические и пневматические системы станков и прессов.

Комплектация фланцевого соединения Ду 40

Герметичное соединение формируется не только фланцами, но и комплектующими элементами:

• Крепежные элементы: Шпильки (предпочтительнее болтов), гайки, шайбы. Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев и условиям работы (например, для фланцев из нержавеющей стали часто используют шпильки из стали 20 с гальваническим покрытием, а гайки – из нержавеющей стали для предотвращения «прикипания»).
• Уплотнительные прокладки:
  • Паронит: Универсальный материал для широкого диапазона сред и температур.
  • Фторопласт (FKM, Viton): Для агрессивных сред.
  • Терморасширенный графит (ТРГ): Для высоких температур, обладает отличной герметизирующей способностью.
  • Металлические прокладки (оцинкованная сталь, медь, алюминий): Для высоких давлений и температур.
  • Линзовые и овальные прокладки: Для соединений высокого давления (Исполнения 5, 6).

Монтаж фланцевого соединения Ду 40: ключевые правила

• Подготовка: Проверить отсутствие механических повреждений на уплотнительных поверхностях (раковин, задиров, коррозии). Поверхности должны быть чистыми и сухими.
• Установка прокладки: Прокладка должна быть установлена ровно, без перекосов, строго по центру. Запрещается использование двух прокладок в одном соединении.
• Совмещение фланцев: Отверстия под шпильки должны совпадать свободно, без применения силы. Шпильки должны входить в резьбу руками.
• Затяжка: Затяжку гаек производят крестообразно (диагонально) в несколько приемов (минимум в три) с использованием калиброванного динамометрического ключа. Момент затяжки регламентируется нормативной документацией (РД, инструкцией завода-изготовителя) и зависит от типа прокладки, давления и диаметра. Неравномерная затяжка ведет к перекосу и разгерметизации.
• Контроль: После монтажа и опрессовки соединение проверяется на отсутствие течей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ду 40 от DN 40 и NPS 1½»?

Ду (DN) – это условный проход, безразмерная величина, примерно равная внутреннему диаметру в мм. Ду 40 и DN 40 – это, по сути, одно и то же в метрической системе. NPS 1½» – это американское обозначение (Nominal Pipe Size), также указывающее на условный размер. Фланцы Ду 40 и NPS 1½» часто взаимозаменяемы по присоединительным размерам, но их геометрические параметры (толщина, диаметры, число отверстий) определяются разными стандартами (ГОСТ/EN и ASME). Перед заменой необходимо сверяться с таблицами соответствия по давлению и размерам.

Как правильно подобрать крепеж для фланцев Ду 40 на Ру 16?

Для фланцев Ду 40 Ру 16 (1.6 МПа) по ГОСТ 33259-2015 обычно требуется 4 шпильки М16. Длина шпильки рассчитывается: толщина двух фланцев + толщина прокладки + высота двух гаек + запас на резьбу (обычно 2-3 нитки). Например, для плоских фланцев: 22+22+2+ (2*16) ≈ 80-90 мм. Материал крепежа должен быть не ниже класса прочности 5.6 для стандартных условий. Для ответственных соединений используют класс 8.8.

Какая прокладка рекомендуется для фланцевого соединения Ду 40 на перегретый пар?

Для перегретого пара с температурой свыше 400°С применение паронита недопустимо из-за его выгорания. Рекомендуются прокладки из терморасширенного графита (ТРГ) с армированием из нержавеющей стали (типа Spiral Wound Gasket) или полностью металлические прокладки (овального или восьмиугольного сечения). Конкретный тип выбирается по нормативным документам (РД 10-249-98 и др.) в зависимости от параметров пара.

Можно ли приваривать фланец Ду 40 к трубе 57×3.5?

Да, можно. Труба 57×3.5 имеет наружный диаметр 57 мм, что соответствует ряду наружных диаметров труб для Ду 40 (по ГОСТ 10704-91, труба 57×3.5 как раз относится к Ду 40). Важно обеспечить соосность и качественный сварной шов по всему контуру. Для воротникового фланца необходимо выполнить стыковую сварку с разделкой кромок.

Как маркируется фланец Ду 40 из стали 09Г2С?

Пример маркировки по ГОСТ 33259-2015: Фланец 1-40-10 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015, где: 1 – тип (плоский), 40 – Ду, 10 – Ру (1.0 МПа). Или для воротникового: Фланец 11-40-25 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015 (25 – Ру 2.5 МПа). На самом изделии обычно клеймятся: условный проход и давление (40-16), марка стали, товарный знак завода.

Что делать, если отверстия у двух фланцев Ду 40 не совпадают?

Совпадение отверстий – обязательное условие. Если не совпадают, возможны причины: фланцы разных стандартов (например, ГОСТ и ASME), разных исполнений по давлению (Ру 10 и Ру 16 имеют разное число отверстий у некоторых диаметров), брак. Применение силы для совмещения или рассверливание отверстий категорически запрещено, так как нарушает геометрию и приводит к утечке. Необходимо использовать фланцы одного стандарта, типа и давления.