Фланцы Ду 100 Ру 10: технические характеристики, стандарты, материалы и применение

Фланец Ду 100 Ру 10 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования. Обозначение расшифровывается следующим образом: Ду 100 – условный проход, соответствующий номинальному диаметру приблизительно 100 мм; Ру 10 – условное давление, равное 10 кгс/см² (≈1,0 МПа) при температуре рабочей среды до 200°C. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленных трубопроводных системах среднего давления.

Стандарты и конструктивные исполнения

Производство фланцев Ду 100 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих их геометрию, технические требования и материалы. Выбор стандарта зависит от типа соединения, рабочей среды и исторически сложившихся норм проектирования.

• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80): Фланцы стальные плоские приварные. Применяются для присоединения арматуры и оборудования к трубопроводам путем приварки по контуру к торцу трубы. Отличаются простотой изготовления.
• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12821-80): Фланцы стальные приварные встык (воротниковые). Имеют коническую горловину, которая приваривается встык к трубе. Такая конструкция обеспечивает лучшую распределенную нагрузку, снижает механические напряжения и рекомендуется для систем, работающих при повышенных давлениях, циклических нагрузках и в широком температурном диапазоне.
• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12822-80): Фланцы стальные свободные на приварном кольце. Состоят из двух элементов: фланца и кольца. Фланец свободно вращается на кольце, что облегчает монтаж и совмещение отверстий под болты. Экономически выгодны при использовании с дорогостоящими легированными сталями или для обвязки оборудования, требующего частого демонтажа.
• ГОСТ 28759.4-90 (ЕН 1092-1): Фланцы сосудов и аппаратов стальные номинальным диаметром Ду 100 мм. Используются в котлостроении и аппаратостроении.
• ASME/ANSI B16.5: Международный стандарт, распространенный в нефтегазовой отрасли. Соответствующий типоразмер – Class 150 (для сопоставимых условий).

Основные геометрические параметры (по ГОСТ 33259-2015)

Для фланцев Ду 100 Ру 10 ключевые размеры строго нормированы. В таблице приведены данные для плоского (П) и приварного встык (С) фланцев.

Параметр	Обозначение	Значение для фланца Ду 100 Ру 10	Примечание
Условный проход	Dу	100 мм	Номинальный диаметр
Наружный диаметр фланца	D	215 мм	Для исполнений 1 и 2
Диаметр окружности болтов	Dб	180 мм
Наружный диаметр трубы	Dн	108 мм (ряд 2) или 114 мм (ряд 1)	По ГОСТ 33259
Количество отверстий	n	8	Стандартно
Диаметр отверстий под болты/шпильки	d	18 мм	Под крепеж М16
Толщина фланца	b	16 мм (плоский), 20 мм (встык)	Может незначительно варьироваться
Диаметр уплотнительной поверхности	Dвн	138 мм	Для исполнения 1 (с соединительным выступом)
Высота/длина горловины	h / S1	16 мм / 14 мм (для встык)	Зависит от исполнения

Материалы изготовления и выбор марки стали

Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность), а также требованиями стандартов и технических условий проекта.

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп, Ст3пс – для воды, пара, инертных газов и нефтепродуктов при температуре от -30 до +425°C.
• Качественные углеродистые стали: Сталь 20, 25 – для аналогичных сред с повышенными требованиями к прочности, температура до 450°C.
• Легированные стали: 09Г2С (для низких температур до -70°C), 15Х5М (жаропрочная, для сред с температурой до 600°C, устойчива к сероводородной коррозии).
• Нержавеющие стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304/316 – для агрессивных сред (кислоты, щелочи, высокочистые продукты), пищевой и фармацевтической промышленности.

Комплектация фланцевого соединения Ду 100 Ру 10

Герметичное соединение формируется не только фланцами, но и комплектом крепежа и уплотнения.

• Крепежные изделия: Как правило, используются шпильки М16х(длина) с шестигранными гайками в соответствии с ГОСТ. Длина шпильки рассчитывается исходя из толщины фланцев, прокладки и запаса на выход резьбы (обычно 2-3 нитки). Для Ру 10 материал крепежа – сталь 35 или 20Х13.
• Прокладки:
  • Паранит: ПОН, ПМБ. Универсальный материал для воды, пара, нефти при температуре до 450°C.
  • Фторопласт (FUM-лента, прокладки): Для агрессивных сред и низких температур.
  • Металлические прокладки овального или восьмигранного сечения: Из мягких сталей (латунь, медь, мягкая сталь) или легированных (08Х18Н10Т) для повышенных давлений и температур.
  • Спирально-навитые прокладки (СНП): Комбинированные металлографитовые. Обеспечивают высокую герметичность, рекомендуются для ответственных соединений и систем с перепадом температур.

Области применения и монтаж

Фланцы Ду 100 Ру 10 находят применение в следующих отраслях:

• Теплоэнергетика: Обвязка котлов, трубопроводы тепловых сетей (подающая и обратная линии), технологические линии ТЭЦ.
• Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические трубопроводы, системы пожаротушения, водоподготовки.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Трубопроводы для неагрессивных и агрессивных сред (с выбором соответствующего материала фланца и прокладки).
• Жилищно-коммунальное хозяйство: Магистральные и распределительные сети теплоснабжения и водоснабжения.
• Судостроение: Системы балласта, топлива, охлаждения.

Ключевые моменты монтажа: Перед сборкой необходимо проверить чистоту уплотнительных поверхностей, отсутствие забоин и радиальных рисок. Прокладка должна быть установлена ровно, без перекосов. Затяжка болтов/шпилек производится динамометрическим ключом крест-накрест (по диагонали) в несколько приемов для обеспечения равномерного давления на прокладку. Рекомендуется применять график затяжки, указанный в проектной документации или стандартах.

Контроль качества и дефекты

При приемке партии фланцев проверяется:

• Наличие маркировки (Ду, Ру, марка стали, клеймо производителя).
• Соответствие геометрических размеров чертежу или стандарту (штангенциркулем, шаблонами).
• Качество уплотнительной поверхности (отсутствие раковин, трещин, задиров).
• Механические свойства и химический состав (по сертификатам или путем выборочных испытаний в лаборатории).

Распространенные дефекты: нарушение геометрии (овальность отверстий, непараллельность торцов), песчаные раковины на поверхности, трещины, несоответствие марки материала.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ру 10 от Ру 16 для одного Ду 100?

Основное отличие – в толщине и, иногда, наружном диаметре фланца. Фланец Ру 16 рассчитан на более высокое давление (1,6 МПа), поэтому он массивнее: толщина (b) у плоского фланца Ру 16 составит 18 мм против 16 мм у Ру 10, а наружный диаметр (D) – 215 мм у Ру 10 и 225 мм у Ру 16. Крепеж также может быть более мощным (шпильки М16 для Ру 10 и М20 для Ру 16). Использовать фланец с меньшим рабочим давлением, чем требуется по проекту, категорически запрещено.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 100 Ру 10?

Выбор зависит от среды:
Вода, пар до 120°C – резиновая или паронитовая.
Перегретый пар, нефтепродукты до 450°C – паронит ПОН.
Агрессивные химические среды – фторопласт или прокладка из соответствующей нержавеющей стали.
Ответственные соединения с риском тепловых циклов – спирально-навитая прокладка (СНП).
Важно, чтобы наружный и внутренний диаметр прокладки соответствовали размерам уплотнительной поверхности фланца (по ГОСТ или чертежу).

Можно ли соединять фланцы, изготовленные по разным стандартам (ГОСТ и ASME)?

Прямое соединение фланцев ГОСТ и ASME, как правило, невозможно из-за различий в геометрии (диаметр окружности болтов, количество и размер отверстий, конструкция уплотнения). Для такого соединения необходимо использовать переходные патрубки (адаптеры) или специальные переходные фланцы. В критически важных системах такая практика не рекомендуется без детального инженерного расчета.

Как маркируется фланец Ду 100 Ру 10 из нержавеющей стали?

Маркировка должна содержать: тип фланца (например, Фланец 1-100-10), обозначение исполнения поверхности (Исп.1, Исп.2 и т.д.), марку стали (например, 12Х18Н10Т), клеймо ОТК. Пример: Фланец 1-100-10 12Х18Н10Т ГОСТ 33259-2015.

Каков порядок затяжки болтов на фланцевом соединении Ду 100?

Затяжка выполняется в минимум три приема крест-накрест (диагонально). Для фланца с 8 отверстиями:
1. Первый проход – 30% от момента затяжки.
2. Второй проход – 60%.
3. Окончательный проход – 100%.
После запуска системы в рабочем режиме рекомендуется выполнить контрольную подтяжку (при необходимости) после первого теплового цикла.

Что такое «исполнение» уплотнительной поверхности фланца и какое применяется для Ду 100 Ру 10?

Исполнение определяет тип поверхности контакта с прокладкой. Наиболее распространены:
Исполнение 1: С соединительным выступом (шип-паз). Часто используется для сред высокого давления.
Исполнение 2: С выступом-впадиной.
Исполнение 3: С шипом.
Исполнение 4: С пазом.
Исполнение 5: Под линзовую прокладку.
Исполнение 6: Под прокладку овального сечения.
Исполнение 7, 8, 9: Гладкие с различными видами фрезеровки.
Для систем Ру 10 чаще всего применяются исполнения 1, 2 или 3 в зависимости от требований проекта и среды.