Фланцы плоские Ду 150: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец плоский Ду 150 представляет собой кольцевую или дисковую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для герметичного соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, оборудования и приборов. Ключевая характеристика «Ду 150» обозначает условный проход, соответствующий внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода приблизительно 150 мм. Плоский фланец, в отличие от приварного встык, монтируется путем насадки на трубу и приварки двумя угловыми швами по периметру внешней поверхности трубы, без сварки в зоне внутреннего прохода.

Конструктивные особенности и геометрические параметры

Плоский фланец Ду 150 изготавливается в виде цельного кольца из металла. Его основные конструктивные элементы включают: внутренний диаметр (под посадку на трубу), наружный диаметр, толщину диска, диаметр окружности центров отверстий под крепеж (ДБ), количество и диаметр этих отверстий, а также конструкцию уплотнительной поверхности. Для Ду 150 наиболее распространенными типами уплотнительных поверхностей являются исполнение 1 (гладкая) и исполнение 2 (с соединительным выступом). Геометрические параметры строго регламентированы стандартами.

Типовые размеры плоского фланца Ду 150 по ГОСТ 12820-80 (для давления от 0.1 до 2.5 МПа) приведены в таблице:

Нормативная документация и материалы изготовления

Производство и поставка плоских фланцев Ду 150 в РФ осуществляется в соответствии с рядом межгосударственных и отраслевых стандартов.

• ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0.1 до 2.5 МПа». Основной стандарт, определяющий конструкцию, размеры и технические требования для наиболее широкого диапазона давлений.
• ГОСТ 12815-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0.1 до 20.0 МПа». Устанавливает типы уплотнительных поверхностей, допуски, общие требования и марки материалов.
• ОСТ 34-10-425-90 и ОСТ 108.021.105-80. Отраслевые стандарты для энергетического машиностроения и тепловых сетей, предъявляющие более жесткие требования к качеству металла и изготовлению для критических применений.

Материалы фланцев выбираются исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и должны соответствовать материалу трубопровода.

Марка стали по ГОСТ 12820-80	Область применения	Рабочая температура, °C
Ст3сп, Ст20	Водяные, паровые, воздушные трубопроводы общего назначения при неагрессивных средах.	От -30 до +300
09Г2С	Трубопроводы с низкими температурами (до -70°С) и повышенными нагрузками.	От -70 до +450
12Х18Н9Т, 10Х17Н13М2Т	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность, объекты с высокими требованиями к коррозионной стойкости.	До +600

Область применения в энергетике и промышленности

Плоские фланцы Ду 150 находят широкое применение в системах, где не требуются условия повышенной герметичности и стойкости к изгибающим моментам, характерные для фланцев приварных встык.

• Теплоэнергетика: Внутристанционные трубопроводы низкого и среднего давления, системы технического водоснабжения, дренажные и сбросные линии, вентиляционные воздуховоды.
• Водоснабжение и канализация: Магистральные и распределительные сети холодной и горячей воды, напорная канализация, соединения с насосным оборудованием и задвижками.
• Промышленные трубопроводы: Транспортировка неагрессивных газов, пара, масел и других жидкостей в пределах допустимых давлений.
• Присоединение приборов и оборудования: Монтаж расходомеров, датчиков давления, фильтров, гибких вставок через переходные фланцевые пары.

Технология монтажа и требования к сварке

Правильный монтаж плоского фланца Ду 150 критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.

1. Подготовка: Торец трубы должен быть ровно обрезан и зачищен от окалины и загрязнений. Проверяется геометрия фланца и отсутствие дефектов.
2. Насадка фланца: Фланец надевается на трубу таким образом, чтобы его торец выступал за край трубы на расстояние, равное толщине стенки трубы плюс 1-3 мм. Это необходимо для формирования качественного сварочного шва без перекрытия внутреннего прохода.
3. Центровка и прихватка: Фланец центрируется относительно оси трубы, проверяется перпендикулярность. Выполняется прихватка в 3-4 точках.
4. Сварка: Выполняется два угловых сварных шва: первый – со стороны внутреннего торца фланца к наружной поверхности трубы, второй – по периметру стыка фланца с торцом трубы. Важно исключить прожог и наплыв металла во внутренний просвет трубопровода. Требования к сварщикам и процедуре сварки регламентируются РД 153-34.1-003-01 и другими отраслевыми документами.
5. Комплектация крепежом: Используются болты, шпильки, гайки и шайбы, класс прочности которых соответствует расчетным нагрузкам. Крепеж должен быть подобран так, чтобы его концы выступали из гайки на 2-3 нитки резьбы.
6. Затяжка: Затяжка болтов/шпилек производится крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом в несколько проходов для обеспечения равномерного давления на прокладку.

Выбор прокладочных материалов

Герметичность фланцевого соединения Ду 150 обеспечивается прокладочным материалом, выбираемым в зависимости от параметров среды.

Тип прокладки	Материал	Рабочая температура, °C	Давление, МПа	Среды
Безасбестовые (паронит)	АПГ, ПМБ	-40…+450	До 4.0	Вода, пар, газы, масла.
Фторопластовые (ФУМ)	Фторопласт-4	-200…+200	До 10.0	Агрессивные химические среды.
Металлические оребренные	Оцинкованная сталь, нерж. сталь	До +600	До 20.0	Перегретый пар, высокие давления.
Резиновые	Резина техническая	До +100	До 1.0	Вода, воздух.

Контроль качества и дефектация

При приемке и перед монтажом фланцы Ду 150 подвергаются визуальному и измерительному контролю.

• Визуальный осмотр на отсутствие раковин, трещин, задиров, расслоений металла.
• Контроль геометрии: толщины, диаметров, разметка и диаметр отверстий под крепеж, шероховатость уплотнительной поверхности.
• Проверка маркировки: она должна включать номинальное давление (Ру), условный проход (Ду), марку стали, товарный знак изготовителя.
• Проверка сварочных швов после монтажа (визуально-измерительный контроль, при необходимости – капиллярная или ультразвуковая дефектоскопия).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем плоский фланец принципиально отличается от фланца приварного встык?

Плоский фланец насаживается на трубу и приваривается по внешнему контуру, создавая менее прочное соединение, устойчивое в основном к растягивающим нагрузкам. Фланец приварной встык (ГОСТ 12821-80) имеет коническую горловину и приваривается стыковым швом в зоне высокой концентрации напряжений, что обеспечивает равнопрочность соединению с трубой и лучшую стойкость к изгибающим моментам и вибрациям. Приварные встык фланцы применяются при более высоких давлениях и температурах.

Какое максимальное давление выдерживает плоский фланец Ду 150?

Максимальное допустимое рабочее давление определяется не только типом фланца, но и материалом, температурой среды и классом прокладки. Для стандартного фланца из Ст20 по ГОСТ 12820-80 номинальное давление составляет 2.5 МПа (25 бар) при температуре до 300°C. При использовании более прочных марок стали (например, 09Г2С) и соответствующих прокладок, в рамках других стандартов (ОСТ), давление может быть ограничено возможностями трубопровода, но сам фланец, как правило, не применяется для систем высокого давления (свыше 6.4 МПа).

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 150?

Крепеж подбирается по диаметру отверстий в фланце (d) и длине. Длина шпильки рассчитывается как сумма толщин двух фланцев, двух прокладок, двух гаек, плюс запас на выход резьбы (3-5 мм). Класс прочности крепежа (например, 5.8, 8.8) должен соответствовать нагрузкам. Для систем с перепадом температур критически важна одинаковая марка материала крепежа и фланцев во избежание температурных деформаций. Затяжка динамометрическим ключом обязательна.

Можно ли использовать плоский фланец Ду 150 для соединения с арматурой, имеющей фланец приварной встык?

Да, такое соединение допустимо и широко распространено. Оба фланца имеют одинаковые присоединительные размеры (Ду, Ру, D, Dб, количество отверстий) по ГОСТ 12815-80. Однако, при сборке такого узла необходимо учитывать разную толщину фланцев. Это компенсируется подбором длины крепежа и может потребовать использования переходных или усиленных прокладок для обеспечения равномерного уплотнения.

Каковы основные причины разгерметизации фланцевых соединений на плоских фланцах Ду 150?

• Неравномерная затяжка крепежа (перекос).
• Использование несоответствующей или дефектной прокладки.
• Превышение рабочих параметров среды (температуры, давления).
• Некорректный монтаж (несоосность труб, нарушение технологии сварки, приводящее к короблению фланца).
• Естественная усадка прокладочного материала (требует подтяжки соединения после первых часов работы).
• Коррозия уплотнительных поверхностей или крепежа.

Существуют ли альтернативы плоским фланцам для труб Ду 150?

Да, в зависимости от условий монтажа и эксплуатации могут применяться:

• Фланцы приварные встык (воротниковые): Для высоких давлений/температур и вибрирующих линий.
• Фланцы свободные на приварном кольце: Упрощают монтаж и центровку, особенно при частых разборках или сложном доступе к сварке.
• Бесфланцевые соединения: Муфтовые, цапковые, под приварку, а также соединения типа «труба в трубу» с сваркой встык.