Фланцы плоские Ду 50

Фланцы плоские Ду 50: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец плоский стальной приварной Ду 50 представляет собой кольцевой или дисковый элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, сосудов), запорной и регулирующей арматуры, а также для организации ревизионных лючков. Условный проход (Ду) 50 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемой трубы. Плоский фланец характеризуется отсутствием конической ступицы (горловины) и монтируется путем приварки по контуру к торцу трубы или патрубка с двух сторон. Данный тип является одним из наиболее распространенных в инженерных системах низкого и среднего давления.

Конструктивные особенности и отличия от других типов

Основная геометрическая особенность плоского фланца – его торец, предназначенный для соединения, и плоскость для приварки. В отличие от фланца стального приварного встык (воротникового), который приваривается одним стыковым швом в зоне конической горловины, плоский фланец насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами: по внешнему и внутреннему контуру. Это определяет его ключевые эксплуатационные характеристики: более низкую стойкость к изгибающим моментам и вибрациям по сравнению с воротниковым типом, но при этом более простую технологию изготовления и монтажа, а также меньшую стоимость.

Основные стандарты и технические требования

В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом, регламентирующим параметры плоских фланцев, является ГОСТ 33259-2015 (ранее применялся ГОСТ 12820-80). Данный стандарт устанавливает конструктивные размеры, типы уплотнительных поверхностей, ряд давлений и технические требования для фланцев, изготавливаемых из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей.

Для фланцев Ду 50 ключевыми параметрами являются:

• Условный проход (Ду/DN): 50 мм.
• Условное давление (Ру/PN): Ряд давлений включает значения: 0.1 (1), 0.25 (2.5), 0.6 (6), 1.0 (10), 1.6 (16), 2.5 (25) МПа (кгс/см²). Наиболее распространены исполнения на Ру 1.6 и 2.5 МПа.
• Наружный диаметр фланца (D): Зависит от давления. Например, для Ру 1.6 МПа – 165 мм, для Ру 2.5 МПа – 175 мм.
• Диаметр окружности расположения болтов (D_б): Для Ру 1.6 МПа – 125 мм, для Ру 2.5 МПа – 135 мм.
• Количество и диаметр крепежных отверстий: Обычно 4 отверстия. Диаметр болта/шпильки: для Ру 1.6 МПа – М16, для Ру 2.5 МПа – М16 или М20 (в зависимости от исполнения).
• Тип уплотнительной поверхности (исполнение): Определяет геометрию поверхности, контактирующей с прокладкой. Основные типы для плоских фланцев:
  • Исполнение 1: Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для низких давлений.
  • Исполнение 2: Поверхность с выступом (шип-паз). Обеспечивает лучшую фиксацию прокладки, применяется для средних давлений.
  • Исполнение 3: Поверхность с впадиной (паз). Соответствует выступу исполнения 2 для создания соединения «шип-паз».
  • Исполнение 9: Под линзовую прокладку (для высоких давлений и температур, более характерно для воротниковых фланцев).

Таблица основных размеров фланцев плоских Ду 50 по ГОСТ 33259-2015 (выдержка)

Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, Dб (мм)	Количество отверстий, n	Диаметр отверстий под болт, d (мм)	Диаметр ступицы/внутренний диаметр, D2 (мм)	Толщина, h (мм)
1.6 (16)	165	125	4	18	62	18
2.5 (25)	175	135	4	18	62	20
4.0 (40)	195	145	4	23	62	22

Материалы изготовления

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

• Углеродистые стали обыкновенного качества (Ст3сп, Ст3пс): Для общепромышленных трубопроводов с неагрессивными средами (вода, пар, воздух) при температурах от -30 до +425°C.
• Легированные стали (09Г2С, 15Х5М): 09Г2С – для низких температур (до -70°C) и повышенных нагрузок; 15Х5М – для сред, работающих при высоких температурах (до +600°C).
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х18Н10): Для агрессивных сред (кислоты, щелочи, пищевые продукты), а также для систем с высокими требованиями к чистоте среды. Рабочие температуры от -196 до +600°C в зависимости от марки.

Область применения в энергетике и смежных отраслях

Фланцы плоские Ду 50 находят широкое применение в системах, где давление не превышает 2.5-4.0 МПа, а циклические нагрузки и вибрации умеренны:

• Теплоэнергетика: Вспомогательные трубопроводы насыщенного пара низкого давления, системы подпитки и химводоочистки (ХВО), дренажные и продувочные линии, трубопроводы сетевой воды в тепловых сетях.
• Водоснабжение и канализация: Магистральные и распределительные сети холодной и горячей воды, напорная канализация, насосные станции.
• Промышленные трубопроводы: Технологические линии сжатого воздуха, азота, инертных газов, неагрессивных жидкостей в химической, нефтегазовой, пищевой промышленности.
• Вентиляция и пневмотранспорт: Фланцевые соединения на участках воздуховодов высокого давления.

Технология монтажа и контроль качества

Правильный монтаж – залог герметичности и долговечности фланцевого соединения. Порядок работ:

1. Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, раковин, рисок). Очистка поверхностей от загрязнений и окалины.
2. Центровка и прихватка: Фланец надевается на трубу, обеспечивается его перпендикулярность оси трубы. Выполняется предварительная прихватка в 2-3 точках.
3. Сварка: Выполняется два непрерывных угловых сварных шва: первый – со стороны торца трубы (внутренний), второй – с обратной стороны фланца (наружный). Для ответственных соединений применяется дуговая сварка в защитных газах (TIG, MIG) или ручная дуговая сварка (MMA) соответствующими электродами. Важно избегать перегрева, приводящего к короблению фланца.
4. Обработка: Зачистка швов, удаление шлака. Контроль сварных швов визуально-измерительным методом, при необходимости – неразрушающими методами контроля (капиллярная или магнитопорошковая дефектоскопия).
5. Сборка соединения: Установка прокладки (материал и тип должны соответствовать рабочей среде). Совмещение фланцев, установка крепежа. Затяжка болтов/шпилек должна производиться крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом с моментом, указанным в технологической документации, для обеспечения равномерного обжатия прокладки.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами соединений

Преимущества фланцев плоских Ду 50:

• Относительно низкая стоимость изготовления.
• Простота монтажа и демонтажа, обеспечивающая ремонтопригодность узла.
• Широкая номенклатура и доступность на рынке.
• Унификация размеров по ГОСТ, что обеспечивает взаимозаменяемость.

Недостатки:

• Большие габариты и масса по сравнению с приварными муфтами или сварными соединениями.
• Потенциальная точка возможной утечки (требует контроля затяжки и состояния прокладки).
• Меньшая надежность при знакопеременных и вибрационных нагрузках, чем у фланцев встык.
• Необходимость в регулярном обслуживании (подтяжка крепежа).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается плоский фланец от воротникового (приварного встык) для Ду 50?

Плоский фланец насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Воротниковый фланец имеет коническую горловину, которая стыкуется с торцом трубы и приваривается одним стыковым швом. Это делает воротниковый фланец более прочным, стойким к изгибу и вибрации, что критично для трубопроводов высокого давления и ответственных объектов. Плоский фланец проще и дешевле, но рассчитан на меньшие нагрузки.

Как правильно подобрать прокладку для фланцевого соединения Ду 50 Ру 1.6?

Выбор прокладки зависит от среды, температуры и давления. Для воды, пара до 120°C и воздуха часто применяют паронитовые прокладки (ПОН, ПМБ). Для агрессивных сред – прокладки из фторопласта (ФУМ), терморасширенного графита (ТРГ) с армированием. Для пищевых сред – резиновые (EPDM, Silicone). Важно, чтобы наружный и внутренний диаметр прокладки соответствовали размерам уплотнительной поверхности фланца (по ГОСТ или чертежу).

Можно ли использовать фланец плоский Ду 50 Ру 1.6 для работы при давлении 2.0 МПа?

Нет, это недопустимо. Условное давление (Ру) – это максимальное избыточное рабочее давление при температуре 20°C, на которое рассчитан фланец. Эксплуатация с превышением этого параметра опасна разгерметизацией или разрушением соединения. Для давления 2.0 МПа следует выбирать фланец с ближайшим большим значением ряда давлений – Ру 2.5 МПа.

Как маркируется фланец плоский из стали 09Г2С на Ду 50, Ру 1.6 с исполнением 2?

Согласно ГОСТ, условное обозначение будет: Фланец 1-50-1.6 09Г2С ГОСТ 33259-2015. Цифра «1» перед условным проходом обозначает тип фланца (плоский приварной). Исполнение уплотнительной поверхности (2) в данной маркировке не указывается, но оно должно быть отражено в сопроводительной документации и на чертеже.

Каков порядок затяжки болтов на фланце Ду 50?

Затяжка должна производиться равномерно крест-накрест (по звездочке) в несколько приемов. Например, для 4-х болтов: первый проход – 30% от момента затяжки, второй – 60%, третий – 100%. Это предотвращает перекос фланца и обеспечивает равномерное обжатие прокладки по всей окружности. Момент затяжки (в Н·м) определяется материалом крепежа, типом прокладки и должен браться из нормативной документации (паспорта на оборудование, ГОСТ 34233.4-2017).

Какие существуют альтернативы фланцевому соединению для труб Ду 50?

Основные альтернативы: сварное стыковое соединение (неразъемное, самое надежное и компактное), резьбовое соединение (муфты, сгоны – для низких давлений и малых диаметров), быстроразъемные соединения (БРС, хомуты типа «Camlock» – для часто собираемых/разбираемых линий). Выбор зависит от требований к герметичности, разъемности, давлению и стоимости монтажа.