Фланцы стальные плоские Ду 100

Фланцы стальные плоские Ду 100: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец стальной плоский на условный проход (Ду) 100 является одним из наиболее востребованных типов соединительных деталей трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасли, ЖКХ и промышленности. Его основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков труб, арматуры, аппаратов и приборов. Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) тем, что насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами: по периметру ступицы (воротника) и по торцу трубы. Это определяет его область применения и ограничения по рабочим параметрам.

Конструкция и основные параметры

Фланец плоский Ду 100 представляет собой кольцевую пластину с центральным отверстием под трубу и равномерно расположенными по окружности отверстиями под шпильки или болты для стяжки с ответным фланцем. Ключевые конструктивные элементы: внутренний диаметр (под трубу), наружный диаметр, диаметр окружности расположения болтовых отверстий (ДБО), количество и диаметр отверстий под крепеж, толщина пластины, а также тип уплотнительной поверхности.

Для фланца Ду 100 основным присоединительным размером является наружный диаметр трубы, на которую он монтируется. Согласно ГОСТ 33259-2015 (на основе EN 1092-1), который гармонизирован с европейскими нормами, для Ду 100 (номинальный диаметр DN 100) соответствует наружный диаметр трубы 108 мм (для серии 1) или 114.3 мм (для серии 3, что соответствует 4 дюймам). В отечественной практике также широко используется ГОСТ 12820-80, устанавливающий параметры для плоских фланцев на рабочее давление от 0.1 до 2.5 МПа (от 1 до 25 кгс/см²).

Технические характеристики по ГОСТ 12820-80 для Ру 1.6 МПа (16 кгс/см²)

В таблице приведены основные геометрические параметры плоского фланца Ду 100 для наиболее распространенного давления Ру 1.6 МПа.

Материалы изготовления и марки стали

Выбор материала фланца определяется рабочими параметрами среды (давление, температура), ее агрессивностью и требованиями нормативной документации. Для плоских фланцев Ду 100 применяются следующие марки сталей:

• Ст20, Ст3сп – углеродистые стали общего назначения. Применяются для трубопроводов неагрессивных сред (вода, пар, воздух) при температуре от -30 до +300°С.
• 09Г2С – низколегированная сталь для работы при температурах до -70°С. Широко используется в энергетике и северном исполнении.
• 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т – коррозионно-стойкие (нержавеющие) аустенитные стали. Применяются для агрессивных сред, в пищевой и химической промышленности. Имеют ограничения по применению в средах, вызывающих межкристаллитную коррозию.
• 15Х5М – жаропрочная легированная сталь, применяемая в энергетике для трубопроводов с высокотемпературным теплоносителем (до 600°С).

Материал фланца должен соответствовать материалу соединяемых элементов трубопровода во избежание электрохимической коррозии.

Область применения и ограничения

Плоские фланцы Ду 100 нашли широкое применение в системах:

• Водоснабжения и тепловых сетей (в основном на Ру 1.6 МПа).
• Вентиляции и воздуховодов высокого давления.
• Паропроводов низкого и среднего давления.
• Технологических трубопроводов промышленных предприятий, не относящихся к категориям повышенной опасности.
• Подключения контрольно-измерительных приборов и арматуры (задвижек, клапанов, фильтров).

Важное ограничение: плоские фланцы не рекомендуется применять в системах с высокими циклическими нагрузками, вибрацией, в условиях резких перепадов температур, а также для трубопроводов высокого давления (категории выше Ру 10 МПа). Это связано с конструктивной особенностью крепления: сварные швы работают на срез, а сам фланец воспринимает изгибающие моменты. Для таких условий предпочтительнее фланцы приварные встык (ГОСТ 12821-80), которые обеспечивают более равномерное распределение нагрузок.

Монтаж и требования к сварке

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

1. Подготовка: Проверка геометрии фланца и состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок). Торец трубы должен быть обрезан под 90° и зачищен.
2. Насадка фланца: Фланец надевается на трубу. Важно убедиться, что торец трубы выступает на 3-5 мм за плоскость фланца со стороны уплотнения.
3. Предварительная стыковка: Совмещение отверстий фланцев. Крепеж (шпильки, болты, гайки, шайбы) должен соответствовать классу прочности, указанному в проекте (например, 8.8).
4. Приварка: Выполняется два сварных шва: первый – со стороны трубы, соединяющий торец трубы с внутренним диаметром фланца; второй – по периметру ступицы с обратной стороны. Требуется контроль качества швов (визуальный, капиллярный).
5. Затяжка: Затяжка болтовых соединений производится крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом с усилием, указанным в нормативной документации, чтобы обеспечить равномерное обжатие прокладки.

Выбор прокладок для фланцевого соединения Ду 100

Тип прокладки определяется рабочими параметрами и исполнением уплотнительной поверхности фланца.

Тип прокладки	Материал	Исполнение поверхности фланца	Рабочие параметры (примерно)	Применение
Безасбестовая (паронит)	АПБ, КПП	Исп. 1, 3	t до +600°C, Ру до 10 МПа	Универсальное, экологичное
Резиновая	Резина масло-бензостойкая (МБС), кислотощелочестойкая	Исп. 3	t до +100°C, Ру до 1 МПа	Водопровод, агрессивные жидкости
Фторопластовая (ФУМ)	Фторопласт-4	Исп. 3	t до +150°C, Ру до 2.5 МПа	Агрессивные химические среды
Металлическая овального сечения	Сталь 08Х18Н10Т	Исп. 3	t до +600°C, Ру до 20 МПа	Высокие давления и температуры
Спирально-навитая (СНП)	Комбинация металла и filler-а	Исп. 1, 2	t до +600°C, Ру до 25 МПа	Высокие и сверхвысокие параметры, вибрация

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается плоский фланец Ду 100 от фланца приварного встык (воротникового)?

Плоский фланец насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Фланец приварной встык имеет коническую ступицу и приваривается одним стыковым швом, что обеспечивает лучшую усталостную прочность и снижает концентрацию напряжений. Воротниковые фланцы применяются для более высоких давлений, температур и в условиях вибрации.

Как расшифровать маркировку «Фланец 1-100-16 ст. 09Г2С ГОСТ 12820-80»?

• 1 – Исполнение уплотнительной поверхности (выступ-впадина).
• 100 – Условный проход (Ду) в мм.
• 16 – Условное давление (Ру) в кгс/см² (1.6 МПа).
• ст. 09Г2С – Марка стали.
• ГОСТ 12820-80 – Стандарт на конструкцию и размеры.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 100 на Ру 16?

Для данного соединения по ГОСТ 12820-80 требуется 8 шпилек (или болтов с гайками) М16. Длина шпильки рассчитывается как суммарная толщина двух фланцев, двух гаек, двух шайб и запас на резьбу (обычно 3-5 мм). Класс прочности крепежа должен быть не ниже 8.8. Для ответственных соединений или при использовании СНП применяют шпильки класса прочности 10.9.

Можно ли использовать плоский фланец Ду 100 для соединения с арматурой, имеющей фланец по другому стандарту (например, EN 1092-1)?

Да, но это требует применения переходных комплектов или специальных переходных фланцев (адаптеров). Ключевые параметры для сопряжения: диаметр окружности расположения болтов (ДБО), количество и диаметр отверстий, тип уплотнения. Несовпадение даже одного параметра делает прямое соединение невозможным. Часто фланцы DIN/EN имеют ДБО 190 мм для DN 100 PN 16, в то время как по ГОСТ 12820-80 ДБО составляет 180 мм.

Каковы основные дефекты фланцев и как их выявить перед монтажом?

• Деформация (искривление) плоскости: Проверяется поверочной линейкой и щупом. Неплоскостность не должна превышать допусков по ГОСТ.
• Повреждение уплотнительной поверхности: Забоины, глубокие риски, раковины. Допустимы неглубокие следы обработки.
• Несоосность отверстий под крепеж: Проверяется калиброванным щупом.
• Некондиционный материал: Подтверждается сертификатом или паспортом на изделие.

Существуют ли альтернативы сварке при монтаже плоских фланцев?

Для стальных фланцев сварка является основным и наиболее надежным методом монтажа. Альтернативой могут служить свободные фланцы на приварном кольце (ГОСТ 12822-80), где к трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, что удобно для монтажа в труднодоступных местах. Для неметаллических трубопроводов используются фланцы под приварку в раструб или на резьбе.