Фланцы Ру 16

Добавлено 30.10.2025

Фланцы Ру 16: Конструкция, стандартизация и применение в трубопроводных системах высокого давления

Фланец Ру 16 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для работы с условным давлением 1,6 МПа (16 кгс/см²) при температуре рабочей среды до 200 °C для наиболее распространенных марок сталей. Цифровой индекс в обозначении «Ру» (ранее «Ру») указывает на номинальное (условное) давление, которое фланец и соединение в целом должны выдерживать в течение длительного срока службы. Фланцы данного типоразмера являются одним из наиболее востребованных элементов в энергетике, нефтегазовой, химической промышленности и коммунальном хозяйстве для систем, работающих в диапазоне средних и высоких давлений.

Стандарты и технические условия

Производство и основные параметры фланцев Ру 16 регламентируются рядом межгосударственных и отраслевых стандартов. Выбор стандарта определяет геометрию, материалы, допуски и условия применения.

ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80): Основной действующий стандарт на фланцы стальные плоские и приварные встык (воротниковые) для трубопроводов и соединительных частей. Устанавливает типы, конструктивные размеры, ряды условных проходов (Ду) и требования для давлений от Ру 0,1 до Ру 160.
ГОСТ 12815-80: Устанавливает типы, исполнения поверхностей уплотнения, общие технические требования и предельные отклонения для стальных фланцев, соответствующих стандартам ГОСТ 12820-80 и ГОСТ 12821-80. Определяет 9 исполнений уплотнительных поверхностей (от гладкой до шип-паз).
ОСТ 26.2043-90, ОСТ 34-10-644-93: Отраслевые стандарты для энергетического машиностроения и тепловых сетей, часто предъявляющие дополнительные требования к материалам и контролю качества.
Серия стандартов ASME B16.5 / B16.47: Международный аналог (Class 150 при определенных условиях может быть сопоставим, но не тождественен Ру 16). Применяется на объектах, построенных по международным нормам.

Типы фланцев Ру 16 и их конструктивные особенности

В зависимости от метода крепления к трубопроводу или оборудованию, фланцы Ру 16 подразделяются на несколько основных типов.

Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01)

Представляет собой плоское кольцо с отверстиями под шпильки или болты. Монтаж осуществляется путем насадки фланца на трубу и последующего приваривания двумя угловыми швами с внутренней и наружной стороны. Основные преимущества: простота изготовления и монтажа, низкая стоимость. Недостаток: концентрация напряжений в зоне сварки, что делает соединение менее прочным при переменных нагрузках и изгибающих моментах по сравнению с воротниковым фланцем. Рекомендуется для трубопроводов с умеренными нагрузками.

Фланец стальной приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, тип 11)

Имеет коническую горловину (воротник), которая приваривается встык одним сварным швом к торцу трубы. Конструкция обеспечивает плавный переход напряжений от фланца к трубе, значительно повышая усталостную прочность и стойкость к вибрациям. Является предпочтительным выбором для ответственных трубопроводов высокого давления, работающих в условиях знакопеременных температур и нагрузок, характерных для энергоблоков.

Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, тип 02 и 03)

Состоит из двух частей: собственно фланца (свободного) и приварного кольца. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец остается незакрепленным, что позволяет легко совмещать отверстия под болты при сборке соединения, особенно при сложном монтаже или необходимости частой разборки (например, для чистки или инспекции). Широко применяется в химической промышленности, на участках трубопроводов, требующих регулярного обслуживания.

Исполнения уплотнительных поверхностей

Качество и герметичность фланцевого соединения Ру 16 в значительной степени определяются типом уплотнительной поверхности. ГОСТ 12815-80 определяет несколько исполнений.

Исполнение 1: Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для средних давлений и неагрессивных сред.
Исполнение 2: Выступ-впадина (шип-паз). Одно из самых надежных. Прокладка размещается во впадине, что предотвращает ее выдавливание и обеспечивает точную центровку. Применяется для агрессивных, токсичных и дорогостоящих сред.
Исполнение 3: Шип. Работает в паре с исполнением 4 (Впадина).
Исполнение 4: Впадина. Работает в паре с исполнением 3.
Исполнение 5: Под линзовую прокладку. Используется в высокотемпературных и высокодавленных соединениях в энергетике.
Исполнение 6: Под прокладку овального сечения. Аналогично линзовой, обеспечивает металл-металл контакт.
Исполнение 7, 8, 9: С соединительным выступом под фторопластовую прокладку, с шипом под фторопластовую прокладку, с впадиной под фторопластовую прокладку. Специализированы для химически агрессивных сред.

Материалы изготовления

Выбор марки стали для фланца Ру 16 определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, химическая агрессивность) и регламентируется стандартами.

**Таблица 1. Основные марки сталей для фланцев Ру 16**
Марка стали	Стандарт (ГОСТ)	Температурный диапазон применения, °C	Типичные области применения
Ст20, Ст25	ГОСТ 33259-2015 (из поковки или литья)	От -40 до +400	Водяные, паровые трубопроводы общего назначения при t до 400°C.
09Г2С	ГОСТ 19281-2014, ГОСТ 5520-79	От -70 до +450	Трубопроводы низкотемпературного исполнения, магистральные сети.
12Х18Н10Т	ГОСТ 5632-2014	От -196 до +600	Агрессивные среды, пищевая, химическая промышленность, АЭС.
15Х5М	ГОСТ 5632-2014	От -40 до +600	Трубопроводы перегретого пара, нефтеперерабатывающие установки (стойкость к сероводороду).
10Г2	ГОСТ 19281-2014	От -40 до +425	Энергетические трубопроводы, работающие под давлением.

Ключевые геометрические параметры и размеры

Геометрия фланца Ру 16 строго нормирована и включает ряд взаимосвязанных параметров для обеспечения взаимозаменяемости и герметичности.

Условный проход (Ду, Dn): Номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода. Ряд значений от Ду 10 до Ду 1600 и более.
Наружный диаметр фланца (D): Габаритный размер.
Диаметр окружности расположения болтов/шпилек (D_б): Критический размер для совмещения фланцев.
Диаметр болтовой окружности (d_б): Диаметр отверстий под крепеж.
Количество и диаметр отверстий под крепеж (n х d₁): Определяется давлением и диаметром. Для Ру 16 с увеличением Ду растет количество и диаметр шпилек.
Толщина фланца (b или h): Зависит от типа (плоский/воротниковый) и материала.
Высота/длина горловины (h или H): Важный параметр для воротниковых фланцев.

**Таблица 2. Пример размеров фланцев Ру 16 (выборочно, плоские по ГОСТ 33259-2015, тип 01)**
Условный проход, Ду	Наружный диаметр D, мм	Диаметр болтовой окружности D_б, мм	Кол-во и диаметр отверстий (n х d₁)	Толщина b, мм
50	165	125	4 x 18	18
100	215	170	8 x 18	20
200	325	280	8 x 23	22
400	515	450	16 x 27	26
600	715	620	20 x 30	30

Комплектация фланцевого соединения Ру 16

Герметичное соединение формируется не только фланцами, но и комплектующими.

Крепежные элементы: Шпильки (ГОСТ 9066-75), гайки (ГОСТ 8966-75, 5915-70). Материал крепежа (например, сталь 35, 20Х13, 25Х1МФ) должен соответствовать нагрузкам и температуре, часто применяется термоупрочненный крепеж.
Прокладки: Обеспечивают герметизацию. Выбор зависит от исполнения уплотнительной поверхности и среды:
- Паронитовые (ПОН, ПМБ) – для воды, пара, инертных газов.
- Металлические (оцинкованная сталь, медь, алюминий) – для исполнений с гладкой поверхностью.
- Линзовые (сталь 12Х18Н10Т, 13ХФА) – для исполнений 5 и 6 в энергетике.
- Фторопластовые (ФУМ) – для агрессивных сред.
- Спирально-навитые (Flexitallic тип) – универсальное решение для высоких параметров.

Монтаж, контроль и эксплуатация

Качество монтажа напрямую влияет на надежность соединения. Процесс включает:

Подготовку: Проверку геометрии, чистоту уплотнительных поверхностей (допускаются следы обработки, но не задиры или коррозия), отсутствие заусенцев.
Центровку и временную фиксацию: Совмещение отверстий под крепеж без перекоса.
Установку прокладки: Точное позиционирование по центру.
Затяжку крепежа: Ключевой этап. Должна выполняться динамометрическим инструментом по схеме «крест-накрест» в несколько проходов до достижения расчетного усилия затяжки. Это предотвращает перекос и обеспечивает равномерное обжатие прокладки.
Контроль: Визуальный осмотр, при необходимости – неразрушающий контроль сварных швов (УЗК, РК), проверка герметичности опрессовкой.

В эксплуатации требуется периодический визуальный контроль состояния соединения, подтяжка крепежа (особенно после первых циклов нагрева-остывания для прокладок, подверженных релаксации).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ру 16 от PN 16?

Ру (условное давление) – параметр, используемый в странах СНГ по ГОСТ. PN (Nominal Pressure) – параметр по европейским (EN) стандартам. Приблизительно Ру 16 соответствует PN 16, но это соответствие не абсолютно, так как системы стандартов имеют разные температурные базисы для определения номинального давления. Прямая взаимозаменяемость возможна только при проверке всех геометрических параметров (D, D_б, n х d₁) и исполнения уплотнения.

Можно ли использовать фланец Ру 16 для давления выше 1,6 МПа?

Нет, без проведения специальных расчетов и экспертизы это запрещено. Цифра 16 обозначает максимальное допустимое рабочее давление при температуре 200 °C для базового материала (Ст20). При более высоких температурах допустимое давление снижается согласно таблицам стандартов. Использование фланца за пределами расчетных параметров может привести к разгерметизации и аварии.

Как правильно выбрать тип фланца: плоский или воротниковый?

Плоский приварной фланец выбирают для неподвижных соединений на прямых участках трубопроводов с умеренными нагрузками, где важна экономия. Фланец приварной встык (воротниковый) обязателен для соединений, подверженных вибрации, знакопеременным нагрузкам, изгибающим моментам, а также для всех ответственных трубопроводов энергоблоков, технологических линий с высокими параметрами среды и в условиях частых теплосмен.

Каков порядок затяжки болтов/шпилек на фланце Ру 16 большого диаметра (например, Ду 500)?

Затяжка выполняется в минимум 3 прохода динамометрическим ключом или гидравлическим натяжителем по определенной схеме:

Первый проход: затяжка всех габок с усилием ~30% от конечного в порядке, указанном в инструкции (как правило, от diametrically opposite positions – «крест-накрест»).
Второй проход: усилие ~60% от конечного в том же порядке.
Третий (финальный) проход: доведение усилия до 100% расчетного значения в том же порядке.

После 24-48 часов работы при рабочих параметрах рекомендуется выполнить контрольную подтяжку.

Что означает маркировка на фланце?

Пример маркировки: «Фланец 200-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015». Это расшифровывается как: фланец с условным проходом Ду 200 мм, на давление Ру 16, изготовленный из стали 09Г2С по указанному стандарту. Также на теле фланца могут быть нанесены клеймо производителя, номер плавки/партии, товарный знак.

Заключение

Фланцы Ру 16 являются критически важными элементами трубопроводных систем, от корректности выбора, качества изготовления и монтажа которых зависит безопасность и безаварийность работы всего технологического комплекса. Проектировщику и монтажнику необходимо учитывать комплекс факторов: тип фланца, материал, исполнение уплотнительной поверхности, характеристики рабочей среды, квалификацию сварщиков и процедуру затяжки. Строгое соблюдение требований нормативной документации (ГОСТ, ОСТ, руководящих документов) и применение качественных комплектующих – обязательное условие создания надежного фланцевого соединения, рассчитанного на весь срок службы трубопровода.

Фланцы Ру 16