Фланцы стальные воротниковые Ду 50

Фланцы стальные воротниковые Ду 50: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец стальной воротниковый на условный проход Ду 50 представляет собой кольцевую деталь с юбкой (воротником) для приварки встык, предназначенную для соединения трубопроводной арматуры, оборудования, резервуаров и участков труб между собой. Условный проход (Ду, DN) 50 мм соответствует номинальному диаметру приблизительно 2 дюйма. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в технологических трубопроводах среднего давления в энергетике, нефтегазовой, химической и коммунальной отраслях.

Конструктивные особенности и преимущества

Ключевым отличием воротникового (приварного встык) фланца от плоского является наличие конической юбки (воротника), которая приваривается к торцу трубы одним сварным швом (стыковым). Эта конструкция обеспечивает ряд технических преимуществ:

    • Повышенная прочность и жесткость соединения: Конусный переход (воротник) эффективно распределяет механические напряжения, что делает соединение более надежным при изгибающих моментах, вибрациях и циклических нагрузках, характерных для энергетических объектов.
    • Снижение концентрации напряжений в зоне сварки: Плавный переход от толщины фланца к толщине стенки трубы минимизирует риски возникновения трещин.
    • Точность монтажа: Воротник обеспечивает естественную центровку фланца относительно трубы, упрощая сборку.
    • Экономия металла и веса: При равных параметрах давления воротниковые фланцы, как правило, имеют меньшую массу и толщину тарелки по сравнению с плоскими приварными фланцами, что при серийном применении дает существенную экономию.
    • Удобство монтажа: Для крепления требуется только один стыковой сварной шов (в отличие от двух при монтаже плоского фланца: углового шва + дополнительной центровки).

    Основные стандарты и технические параметры

    В Российской Федерации и странах СНГ основным стандартом, регламентирующим параметры стальных фланцев, является ГОСТ 33259-2015 (а также его предшественник ГОСТ 12821-80). Данный стандарт распространяется на фланцы арматуры, соединительных частей и оборудования на условное давление от Ру 0,1 до Ру 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²). Для Ду 50 существует несколько исполнений по давлению.

    Ключевые параметры фланца стального воротникового Ду 50:

    • Условный проход (Ду, DN): 50 мм.
    • Наружный диаметр трубы: Как правило, 57 мм (для труб по ГОСТ 8732-78 или ГОСТ 10704-91), но может соответствовать и другим стандартам (например, 60.3 мм для труб по DIN/EN). Важно согласовывать диаметр трубы и посадочный диаметр воротника фланца.
    • Условное давление (Ру, PN): Наиболее распространенные ряды: PN 10 (Ру 1,0 МПа), PN 16 (Ру 1,6 МПа), PN 25 (Ру 2,5 МПа), PN 40 (Ру 4,0 МПа), PN 63 (Ру 6,3 МПа), PN 100 (Ру 10,0 МПа). Выбор зависит от параметров рабочей среды.
    • Исполнение уплотнительной поверхности: Для фланцев ГОСТ 33259-2015 предусмотрено девять исполнений. Наиболее распространенные для энергетики:
      • Исполнение 1: Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт).
      • Исполнение 2: Поверхность с выступом (выступ-впадина). Обеспечивает лучшую фиксацию прокладки, применяется при повышенных давлениях.
      • Исполнение 3: Поверхность с шипом (шип-паз). Используется для прокладок из металла и его комбинаций (оребренные, линзовые, овальные), характерных для высоких давлений и температур.
      • Исполнение 4: Под линзовую прокладку.
      • Исполнение 5: Под прокладку овального сечения.
    • Материал изготовления: Выбирается в зависимости от рабочей среды, температуры и давления. Основные марки сталей:
      • Ст20, Ст3сп: Для общепромышленных применений, температура от -40 до +425°C.
      • 09Г2С: Низколегированная сталь для работы при температурах до -70°C (холодостойкая).
      • 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т: Коррозионно-стойкие аустенитные стали для агрессивных сред.
      • 15Х5М: Жаропрочная сталь для сред с температурой до +600°C (паропроводы, линии перегрева).

    Геометрические размеры и масса (выдержка по ГОСТ 33259-2015, PN 16)

    Таблица 1. Основные размеры фланца стального воротникового Ду 50 PN 16 (Ру 1,6 МПа)

    Условный проход, ДуНаружный диаметр, DДиаметр болтовой окружности, DбКоличество и диаметр отверстий под болты/шпилькиДиаметр болтов/шпилекТолщина, hВысота воротника, HМасса (прибл.), кг
    501651254М1618561,9

    Таблица 2. Зависимость размеров от условного давления (Ду 50)

    Условное давление, PN (Ру)Наружный диаметр фланца, DТолщина, hКол-во отверстий / Диаметр шпилекМасса (прибл.), кг
    PN 6 (0,6 МПа)140164 / М161,4
    PN 16 (1,6 МПа)165184 / М161,9
    PN 40 (4,0 МПа)165224 / М162,5
    PN 100 (10,0 МПа)195328 / М205,5

    Область применения в энергетике и смежных отраслях

    Фланцы Ду 50 широко применяются на следующих объектах:

    • Тепловые и атомные электростанции: Вспомогательные трубопроводы питательной воды, конденсата, маслосистем, систем охлаждения, дренажные и воздушные линии с рабочими параметрами до Ру 10,0 МПа и температурой до 450-600°C (в зависимости от марки стали).
    • Котельные: Подключение арматуры, приборов учета, обвязка насосных групп, трубопроводы сырой и подготовленной воды, паропроводы низкого давления.
    • Нефтегазовая промышленность: Технологические линии малого диаметра на установках подготовки, трубопроводы контроля и измерения, импульсные линии КИПиА.
    • Химическая промышленность: Трубопроводы для транспортировки химических реагентов, сырья и промежуточных продуктов.
    • Магистральные трубопроводы: В качестве заглушек, обвязки узлов подключения, байпасных линий.

    Комплектация фланцевого соединения Ду 50

    Для сборки узла необходимы:

    • Фланцы стальные воротниковые: 2 шт. (ответные).
    • Крепежные изделия: Шпильки (предпочтительнее болтов) или болты с гайками и шайбами в количестве, соответствующем числу отверстий. Класс прочности крепежа должен соответствовать расчетным нагрузкам (не ниже 5.6, чаще 8.8).
    • Уплотнительная прокладка: Материал и тип прокладки выбираются в зависимости от параметров среды (температура, давление, агрессивность) и исполнения уплотнительной поверхности фланца.
      • Паронит: Для воды, пара, нефтепродуктов до +450°C.
      • Фторопласт (PTFE): Для агрессивных химических сред.
      • Металлические оребренные прокладки: Для высоких параметров пара и температуры.
      • Линзовые прокладки: Для высокого давления.

    Технология монтажа и контроль качества

    Монтаж фланцевого соединения с воротниковыми фланцами включает следующие ключевые этапы:

    1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ду, Ру, материал, исполнение), визуальный контроль на отсутствие дефектов. Подготовка торца трубы (снятие фаски, зачистка).
    2. Приварка фланца: Фланец надевается воротником на трубу и центрируется. Выполняется стыковой сварной шов с полным проплавлением. Для ответственных объектов применяется аргонодуговая подварка корня шва. Важно избегать перегрева фланца, чтобы не вызвать коробление уплотнительной поверхности.
    3. Сборка соединения: Между уплотнительными поверхностями устанавливается прокладка. Шпильки или болты затягиваются крест-накрест (по диагонали) в несколько приемов динамометрическим ключом для обеспечения равномерного давления на прокладку. Затяжка должна соответствовать усилию, указанному в проектной или ремонтной документации (РД).
    4. Контроль: Визуальный и измерительный контроль качества сварного шва (возможно, УЗК или радиография). Проверка параллельности фланцев и правильности затяжки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем воротниковый фланец отличается от плоского приварного?

Воротниковый фланец приваривается одним стыковым швом, имеет коническую юбку для распределения нагрузок и применяется для более высоких давлений и ответственных узлов. Плоский фланец приваривается двумя угловыми швами (с внутренней и внешней стороны) и используется для менее ответственных трубопроводов низкого и среднего давления.

Как правильно расшифровать маркировку «Фланец 50-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015»?

Это означает: фланец с условным проходом Ду 50 мм, на условное давление Ру 1,6 МПа (PN 16), изготовленный из стали марки 09Г2С, соответствующий стандарту ГОСТ 33259-2015. Исполнение уплотнительной поверхности, как правило, указывается отдельно (например, «Исп.2»).

Какое количество болтов и их диаметр для фланца Ду 50 PN 16?

Согласно ГОСТ 33259-2015, для фланца Ду 50 PN 16 предусмотрено 4 отверстия под шпильки или болты с резьбой М16.

Можно ли использовать фланец из стали 20 для трубопровода с температурой 500°C?

Нет, категорически не рекомендуется. Сталь 20 допускается к применению при температурах до +425°C. Для температуры 500°C необходимо применять теплостойкие стали, например, 15Х5М или аналоги, в зависимости от давления и среды.

Что важнее при выборе: условное давление (Ру) или рабочее давление в системе?

Условное давление фланца (Ру) должно быть не менее рабочего давления в трубопроводе при рабочей температуре. Однако при высоких температурах несущая способность материала падает. Поэтому окончательный выбор осуществляется по расчетным таблицам допустимых давлений в зависимости от температуры, приведенным в стандартах (например, ГОСТ 33259-2015) или по указаниям проектной документации.

Какой тип прокладки рекомендуется для соединения фланцев Ду 50 на паре с давлением 2,4 МПа и температурой 300°C?

Для таких параметров оптимальным выбором будет металлическая оребренная прокладка (тип Spirotallic) или паронитовая прокладка ПОН-Б. Фланцы при этом должны иметь исполнение уплотнительной поверхности под соответствующий тип прокладки (шип-паз или выступ-впадина).

Заключение

Фланец стальной воротниковый Ду 50 является стандартизированным, надежным и эффективным элементом трубопроводных систем среднего давления. Его правильный выбор, учитывающий параметры среды (давление, температура, химический состав), стандарт исполнения и материал, является критически важным для обеспечения герметичности, долговечности и безопасности эксплуатации энергетического и промышленного оборудования. Строгое соблюдение технологий монтажа и контроля качества сварных соединений и затяжки крепежа завершает создание надежного фланцевого узла.

Войти

Зарегистрироваться

Сбросить пароль

Пожалуйста, введите ваше имя пользователя или эл. адрес, вы получите письмо со ссылкой для сброса пароля.