Фланцы приварные Ду 15

Фланцы приварные встык (воротниковые) Ду 15: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец приварной встык (ГОСТ 33259-2015, ранее тип 11 по ГОСТ 12821-80), часто именуемый воротниковым, представляет собой соединительную деталь трубопроводной арматуры с кольцевым выступом в форме конуса (воротником), который приваривается к трубе одним стыковым сварным швом. Для условного прохода Ду 15 (номинальный диаметр 15 мм) данные фланцы являются одним из наиболее распространенных типов соединений в ответственных системах высокого давления и температуры.

Конструктивные особенности и принцип монтажа

Ключевой особенностью приварного встык фланца является наличие конической горловины (воротника), геометрия которой соответствует наружному диаметру трубы. Монтаж осуществляется путем стыковой сварки торца воротника с торцом трубы. Данный тип соединения обеспечивает:

• Прочность: Стыковой шов по своей прочности равен или превышает прочность основного металла трубы, что критически важно для систем высокого давления.
• Снижение концентрации напряжений: Плавный переход от фланца к трубе через воротник минимизирует локальные напряжения, повышая усталостную стойкость соединения.
• Точность центрирования: Воротник обеспечивает естественное совмещение осей фланца и трубы, упрощая монтаж.
• Удобство обслуживания: При необходимости фланец может быть отрезан и заменен без значительного укорачивания трубопровода.

Для Ду 15 высота воротника и толщина стенки строго регламентированы стандартами в зависимости от номинального давления.

Основные стандарты и технические параметры

В Российской Федерации и странах СНГ основным стандартом является ГОСТ 33259-2015 (межгосударственный) «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250». Он гармонизирован с европейским стандартом EN 1092-1. Ранее использовался ГОСТ 12821-80. Для энергетической отрасли также актуален стандарт АТК (нормали).

Основные параметры фланца Ду 15 определяются условным давлением (PN). Давление указывает на максимальное избыточное рабочее давление (в бар при 20°C), которое может выдержать соединение.

Таблица 1. Основные размеры приварных встык фланцев по ГОСТ 33259-2015 (выдержка для Ду 15)

Условный проход, Ду (мм)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр окружности болтов, D1 (мм)	Количество и диаметр болтов	Диаметр уплотнительной поверхности, d (мм)	Толщина фланца, C (мм)	Высота воротника, H (мм)
15	95	65	4 x M12	35	14	38
	95	65	4 x M12	35	16	40
	105	75	4 x M16	35	18	42
	115	82	4 x M16	35	22	46
Примечание: Ряды соответствуют разным PN: PN16, PN40, PN100, PN160 соответственно. Конкретные размеры могут незначительно варьироваться в зависимости от исполнения уплотнения (B, D, F и др.).

Таблица 2. Соответствие условного давления (PN) и классов давления (Class)

Стандарт	Ряд давлений (для Ду 15)	Примерное соответствие Class (ASME/ANSI)	Типовое применение в энергетике
ГОСТ 33259-2015 / EN 1092-1	PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160, PN250	PN40 ≈ Class 300, PN100 ≈ Class 600	Вспомогательные трубопроводы, системы химводоочистки, маслосистемы.
АСМЕ/ANSI B16.5	Не применяется	Class 150, 300, 600, 900, 1500, 2500	Основные и вспомогательные трубопроводы ТЭС и АЭС (при импортном оборудовании).
АТК (нормали энергетиков)	Специфические ряды для высоких параметров пара/воды	Определяется параметрами среды	Основные трубопроводы высокого и сверхвысокого давления (питательные, паровые).

Материалы изготовления

Выбор материала фланца Ду 15 определяется рабочими параметрами среды (давление, температура), ее агрессивностью и требованиями стандартов. Материал должен быть совместим с материалом трубы и болтов.

• Углеродистые стали: Ст20, 25 (по ГОСТ 33259). Применяются для неагрессивных сред (вода, пар, нефтепродукты) при температурах до 425-450°C.
• Легированные стали: 09Г2С, 15Х5М, 12Х18Н10Т. Используются для сред с повышенной температурой (до 600°C) или умеренно агрессивных сред. Сталь 15Х5М жаростойкая, применяется в нефтепереработке.
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (AISI 304, 316). Для агрессивных сред, пищевой и химической промышленности, систем особо чистой воды в энергетике.

Маркировка материала наносится на боковую поверхность фланца.

Типы уплотнительных поверхностей

Для обеспечения герметичности стыка между фланцами используются прокладки, форма которых определяется типом уплотнительной поверхности фланца Ду 15.

• Исполнение B (выступ-впадина): Одна из поверхностей имеет выступ, другая — соответствующую впадину. Обеспечивает точную центровку прокладки, предотвращая ее выкрашивание. Применяется для сред высокого давления.
• Исполнение D (шип-паз): Аналогично B, но с прямоугольным сечением. Обеспечивает еще лучшую фиксацию прокладки, часто используется для токсичных и дорогостоящих сред.
• Исполнение E (под линзовую прокладку): Имеет коническую поверхность для установки линзовой прокладки. Характерно для энергетики высоких параметров (АТК).
• Исполнение F (под прокладку овального сечения): Аналогично E, но для овальных прокладок. Также характерно для энергетики.
• Исполнение A (гладкая): Плоская поверхность. Для низких давлений (PN6, PN10), обычно с неметаллическими прокладками.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Фланцы Ду 15 находят применение в системах, требующих высокой надежности соединения при малом диаметре трубопровода:

• Контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИПиА): Подключение импульсных линий манометров, датчиков расхода и давления к основным трубопроводам.
• Системы смазки и гидравлики: Соединения в масляных системах турбин, насосов.
• Вспомогательные трубопроводы: Линии продувки, дренажа, воздуха, технической воды.
• Системы химводоочистки (ХВО): Трубопроводы реагентов, кислот и щелочей, где часто используются фланцы из нержавеющей стали.
• Паровая арматура вспомогательного назначения: Обвязка редукционно-охладительных установок (РОУ), конденсатоотводчиков.
• Химическая и нефтегазовая промышленность: Магистрали малого диаметра для агрессивных или токсичных сред.

Порядок монтажа и контроль качества сварки

Монтаж фланца приварного встык Ду 15 является ответственной операцией. Последовательность работ:

1. Подготовка: Проверка маркировки фланца и трубы, зачистка кромок от загрязнений, окалины, обезжиривание.
2. Прихватка: Центрирование фланца на трубе с обеспечением соосности. Выполнение 2-3 прихваточных швов.
3. Сварка: Выполнение основного стыкового шва по всей окружности. Для ответственных объектов применяется аргонодуговая (TIG) сварка корневого прохода с последующей ручной дуговой (MMA) или полуавтоматической (MIG/MAG) сваркой.
4. Контроль: Визуальный и измерительный контроль (ВИК) шва, проверка на отсутствие трещин, подрезов, прожогов. Для систем высокого давления обязателен неразрушающий контроль (НК): ультразвуковой (УЗК) или радиографический (РК).
5. Опрессовка: Участок трубопровода испытывается давлением, в 1.25-1.5 раза превышающим рабочее, для проверки герметичности соединения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем фланец приварной встык (воротниковый) отличается от плоского приварного?

Плоский приварной фланец (ГОСТ 33259, тип 01) насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами (с внутренней и наружной стороны). Он дешевле и проще в изготовлении, но создает значительную концентрацию напряжений в зоне сварки и менее надежен при переменных нагрузках, вибрации и высоком давлении. Воротниковый фланец со стыковым швом лишен этих недостатков и является предпочтительным для энергетических объектов.

Как правильно расшифровать маркировку «Фланец 15-100 ст. 20 ГОСТ 33259-2015»?

• 15 – Условный проход (Ду) 15 мм.
• 100 – Номинальное давление PN100 (≈ 100 бар).
• ст. 20 – Материал – сталь марки 20.
• ГОСТ 33259-2015 – Стандарт изготовления.
• Дополнительно может указываться тип исполнения уплотнительной поверхности (например, B).

Как подобрать болты (шпильки) и прокладки для фланцевого соединения Ду 15 PN40?

Для Ду 15 PN40 по ГОСТ 33259 требуется 4 болта (шпильки) М12. Класс прочности болтов должен быть не ниже 8.8. Длина шпильки рассчитывается: толщина двух фланцев + толщина прокладки + высота двух гаек + запас на резьбу (обычно 3-5 мм). Прокладка выбирается по типу уплотнения (чаще B или D) и материалу среды. Для пара и воды при температуре до 450°C применяются паронитовые прокладки ПОН, для более высоких температур – металлические (оцинкованная сталь, 08Х18Н10Т) или терморасширенный графит.

Можно ли использовать фланец Ду 15 PN40 для работы при давлении 60 бар и температуре 500°C?

Нет, это недопустимо без дополнительного расчета. Номинальное давление PN указывается для температуры 20°C. С ростом температуры допустимое рабочее давление для того же фланца снижается из-за уменьшения прочности материала. Для стали 20 рабочая температура ограничена 425-450°C. При 500°C необходимо применять фланец из легированной стали (например, 15Х5М) и выполнять пересчет допустимого давления по соответствующим таблицам стандартов или нормам расчета на прочность.

Что важнее при выборе: соответствие ГОСТ или фактическое качество изделия?

Оба параметра критически важны. Соответствие ГОСТ гарантирует, что геометрические размеры, материал, механические свойства и методы контроля соответствуют установленным техническим требованиям. Однако наличие сертификата ГОСТ не отменяет необходимости входного контроля: визуальный осмотр на отсутствие раковин, трещин, проверка геометрии, ультразвуковой контроль заготовки (по требованию). Для особо ответственных объектов рекомендуется закупка у производителей, имеющих сертификаты системы менеджмента качества и допуски на поставку для энергетики и опасных производств.

Заключение

Фланец приварной встык Ду 15, несмотря на малый размер, является высокоответственным элементом трубопроводных систем в энергетике и промышленности. Его правильный выбор, основанный на анализе рабочих параметров среды (P, T), коррозионной активности и цикличности нагрузок, определяет надежность и безопасность всего участка трубопровода. Ключевыми факторами являются строгое соответствие стандартам (ГОСТ 33259, АТК, ASME), корректный подбор материала и типа уплотнения, а также соблюдение технологии монтажа и контроля сварных соединений. Использование качественных фланцевых соединений малого диаметра является неотъемлемой частью культуры строительства и эксплуатации безотказных инженерных систем.