Фланцы плоские Ду 25

Фланцы плоские Ду 25: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец плоский Ду 25 представляет собой кольцевую или дисковую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для герметичного соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, оборудования и приборов. Ключевая характеристика «Ду 25» указывает на условный проход, соответствующий наружному диаметру трубы приблизительно 32 мм при выполнении по ГОСТ. Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) отсутствием конической шейки под приварку. Он монтируется путем насадки на трубу и приварки двумя сварными швами: по периметру трубы и по внутреннему диаметру фланца. Данный тип фланцев широко применяется в системах низкого и среднего давления, где не требуются высочайшие прочностные характеристики сварного соединения.

Конструктивные особенности и основные параметры

Плоский фланец Ду 25 представляет собой диск с центральным отверстием под трубу и рядом крепежных отверстий. Его геометрия строго регламентирована стандартами. Основные конструктивные элементы включают:

Внутренний диаметр (D_вн): Диаметр отверстия, равный наружному диаметру трубы, на которую фланец насаживается.
Наружный диаметр (D): Габаритный размер фланца.
Диаметр окружности расположения отверстий (D₁): Центры крепежных отверстий лежат на этой окружности.
Диаметр уплотнительной поверхности (D₂): Поверхность, на которой размещается прокладка для обеспечения герметичности.
Толщина (b): Толщина диска фланца.
Количество и диаметр отверстий под крепеж (n × d): Определяет тип и размер используемых болтов или шпилек.
Высота фаски (f): Скошенная кромка для облегчения центровки.

Нормативная база и типоразмеры

В Российской Федерации основным стандартом, регулирующим производство плоских фланцев, является ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные. Конструкция и размеры». Для трубопроводной арматуры и оборудования применяется ГОСТ 12815-80, устанавливающий общие технические требования. Фланцы изготавливаются для различных рядов условного давления (Py): 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 16,0; 20,0 МПа. Для Ду 25 наиболее распространенными являются исполнения на давление 1,6 и 2,5 МПа (16 и 25 кгс/см²).

Таблица 1. Основные размеры плоских фланцев по ГОСТ 12820-80 для Ду 25 (выдержка)

Условный проход, Ду	Условное давление, Py (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, D₁ (мм)	Количество и диаметр отверстий, n × d (мм)	Толщина фланца, b (мм)	Масса (кг, ~)
25	1.6	115	85	4 × 14	12	0.64
25	2.5	115	85	4 × 14	14	0.75
25	4.0	115	85	4 × 18	16	0.88

Существует также разделение по исполнениям уплотнительных поверхностей (по ГОСТ 12815-80):

Исполнение 1: С соединительным выступом.
Исполнение 2: С выступом.

Исполнение 3: С впадиной.

Исполнение 4: С шипом.
Исполнение 5: С пазом.
Исполнение 6: Под линзовую прокладку.
Исполнение 7: Под прокладку овального сечения.
Исполнение 8 и 9: С шипом-фаской и пазом-фаской (фланцевое соединение «шип-паз»).

Наиболее распространены для плоских фланцев исполнения 1 и 2.

Материалы изготовления и марки стали

Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируется стандартами. Основные марки сталей:

Ст3сп/пс5: Углеродистая сталь обыкновенного качества для температур от -30 до +300°C, рабочие давления до 2,5 МПа. Наиболее распространенный вариант для воды, пара, инертных газов.
20: Качественная углеродистая сталь для температур от -40 до +400°C. Применяется в энергетике и промышленных трубопроводах.
09Г2С: Низколегированная сталь для работы при температурах до -70°C. Используется в северном исполнении (ХЛ).
12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т: Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали для агрессивных сред (кислоты, щелочи, пищевые продукты).

Материал фланца должен соответствовать материалу соединяемых труб и арматуры.

Область применения в энергетике и промышленности

Плоские фланцы Ду 25 находят широкое применение в системах, где не предъявляются экстремальные требования к прочности сварного шва и вибрационным нагрузкам:

Вспомогательные трубопроводы ТЭС и АЭС: Системы технического водоснабжения, дренажа, смазки, охлаждения с давлением до 4.0 МПа.
Системы отопления и вентиляции: Присоединение насосов, теплообменников, грязевиков, приборов учета.
Промышленные трубопроводы: Линии сжатого воздуха, неагрессивных газов, технологических жидкостей низкой и средней агрессивности.
Присоединение контрольно-измерительных приборов (КИП): Манометров, датчиков расхода, преобразователей давления.
Обвязка емкостного и теплообменного оборудования на низкие и средние параметры.

Использование плоских фланцев на давление выше 6.3 МПа или при циклических нагрузках не рекомендуется из-за конструктивных особенностей сварного соединения.

Технология монтажа и сварки

Правильный монтаж — залог герметичности и долговечности соединения. Последовательность операций:

Подготовка: Проверка геометрии фланца и трубы, зачистка кромок от загрязнений и окалины. Торец трубы должен быть обрезан под углом 90° и зачищен.
Насадка фланца: Фланец надевается на трубу таким образом, чтобы торец трубы выступал за плоскость фланца на расстояние 3-5 мм. Это необходимо для формирования внутреннего сварного шва.
Предварительная центровка и стыковка: Собирается узел (два фланца с прокладкой), центрируется по отверстиям, болты затягиваются вручную.
Прихватка и сварка: Фланец прихватывается к трубе в 2-3 точках, после чего выполняется два сварных шва:
- Первый шов — со стороны трубы, соединяющий внутреннюю поверхность фланца с наружной поверхностью трубы.
- Второй шов — по периметру фланца, соединяющий торец фланца с торцом трубы.
Сварка ведется в соответствии с технологической картой (РД, СТО).
Окончательная сборка: Устанавливается прокладка (паронит, фторопласт, металлическая), болты или шпильки смазываются графитовой смазкой. Затяжка производится крест-накрест динамометрическим ключом с моментом, указанным в нормативной документации.

Сравнение плоских фланцев с другими типами (для Ду 25)

Таблица 2. Сравнительная характеристика фланцевых соединений для условного прохода Ду 25

Критерий	Фланец плоский приварной (ГОСТ 12820-80)	Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 12821-80)	Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80)
Конструкция сварного соединения	Два угловых шва	Один стыковой шов (равнопрочный трубе)	Кольцо приваривается стыковым швом, свободный фланец остается несварным
Прочность соединения	Средняя, подвержено усталости	Высокая, оптимально для высоких давлений и вибраций	Зависит от кольца, ниже чем у воротникового
Сложность монтажа/центровки	Средняя, требуется выдержка выступа трубы	Высокая, требуется точная подгонка и квалификация сварщика	Низкая, свободный фланец упрощает совмещение отверстий
Стоимость (относительная)	Низкая	Высокая	Средняя (дороже плоского из-за двух деталей)
Основная область применения для Ду 25	Системы низкого и среднего давления (до 4.0 МПа), вспомогательные трубопроводы	Магистральные трубопроводы, системы высокого давления (более 10 МПа), ответственные узлы	Частый монтаж-демонтаж, труднодоступные места, футерованные трубопроводы

Контроль качества и дефекты

При приемке и монтаже фланцев Ду 25 необходимо контролировать:

Маркировку: Наличие клейма с данными об условном проходе, давлении, материале, исполнении, стандарте.
Геометрию: Соответствие диаметров, толщины, разметки отверстий. Отверстия не должны иметь заусенцев.
Качество поверхности: Отсутствие трещин, раковин, расслоений. Шероховатость уплотнительных поверхностей должна соответствовать Ra не более 2.5 мкм для исполнений 1-5.
Качество сварных швов после монтажа: Проверка визуальным методом (ВИК) и, при необходимости, неразрушающими методами контроля (ультразвуковой, капиллярный).

Распространенные дефекты: перекос фланца относительно оси трубы, непровар сварных швов, брызги металла на уплотнительную поверхность, повреждение резьбы в отверстиях.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается плоский фланец Ду 25 от фланца Ду 25 на 1,6 МПа и 2,5 МПа?

Основное отличие — в толщине фланца (b) и, в некоторых случаях, в диаметре крепежных отверстий (d). Для Ду 25 на давление 1.6 МПа толщина составляет 12 мм, а на 2.5 МПа — 14 мм (см. Таблицу 1). Это обеспечивает необходимую прочность под повышенной нагрузкой. Наружные диаметры и диаметры окружности отверстий при этом могут совпадать.

Можно ли использовать плоский фланец Ду 25 для соединения с арматурой, имеющей фланец приварной встык (ГОСТ 12821-80)?

Да, это допустимо при соблюдении условий. Оба фланца должны иметь одинаковый условный проход (Ду 25), одинаковое условное давление (Py), одинаковое исполнение уплотнительной поверхности и диаметры болтовой окружности (D₁). В таком случае они будут совместимы по геометрии и смогут образовать герметичное соединение с прокладкой.

Как правильно выбрать материал прокладки для фланцевого соединения Ду 25?

Выбор прокладки зависит от рабочей среды, температуры и давления. Основные типы:

Паронитовые (ПОН, ПМБ): Для воды, пара, инертных газов до +450°C.
Фторопластовые (ФУМ): Для агрессивных сред, кислот, щелочей.
Металлические оребренные (МОП) или линзовые: Для высоких давлений и температур.
Резиновые: Для воды и воздуха при низких давлениях и температурах до +100°C.

Размер прокладки должен точно соответствовать исполнению уплотнительной поверхности фланца.

Почему при монтаже плоского фланца важно оставлять выступ трубы 3-5 мм?

Этот выступ необходим для формирования качественного внутреннего сварного шва, который соединяет внутреннюю поверхность фланца с трубой. Без выступа практически невозможно проварить корень шва, что создает непровар — концентратор напряжений и потенциальный путь для протечки среды. Данный выступ после сварки оплавляется и становится частью шва.

Каков порядок затяжки болтов (шпилек) во фланцевом соединении Ду 25?

Затяжку необходимо производить равномерно, крестообразно (диаметрально), в несколько этапов (минимум два). Например, для 4-х болтов: первый проход с моментом 30% от конечного, второй — 70%, третий — 100%. Конечный момент затяжки регламентируется нормами (РД, инструкцией завода-изготовителя) и зависит от размера крепежа, материала прокладки и рабочих параметров. Использование динамометрического ключа обязательно для обеспечения равномерного давления на прокладку.

Допустимо ли повторное использование плоских фланцев Ду 25 после демонтажа?

Да, при условии их удовлетворительного технического состояния. После демонтажа необходимо тщательно очистить уплотнительные поверхности от остатков старой прокладки, проверить их на отсутствие задиров, коррозионных язв и радиальных рисок. Фланец не должен иметь остаточных деформаций (искривления плоскости). Крепежные болты/шпильки и гайки рекомендуется заменять на новые, особенно если среда агрессивная или параметры высокие.