Фланцы приварные Ду 200: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец приварной Ду 200 – это тип соединительной детали трубопроводной арматуры, предназначенный для герметичного соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, емкостей), запорной и регулирующей арматуры в системах с условным проходом 200 мм. Основное конструктивное отличие заключается в способе монтажа: фланец приваривается к трубопроводу или штуцеру оборудования стыковым швом по его торцевой поверхности («встык»), что обеспечивает высокую механическую прочность и надежность соединения, особенно в условиях высоких давлений, температур и вибрационных нагрузок.

Конструктивные особенности и геометрия

Приварной фланец (в технической документации часто обозначаемый как фланец приварной встык, англ. Weld Neck Flange) состоит из двух ключевых элементов: юбки (воротника) с коническим переходом и тарелки (диска) с отверстиями под крепеж. Коническая юбка обеспечивает плавное распределение механических напряжений от диска к трубе, что значительно повышает усталостную прочность соединения при циклических нагрузках. Толщина юбки у основания соответствует толщине стенки трубы, к которой производится приварка. Диск фланца имеет строго регламентированную геометрию: наружный диаметр, диаметр окружности расположения отверстий, количество и диаметр крепежных отверстий, тип уплотнительной поверхности.

Для фланцев Ду 200 уплотнительная поверхность (исполнение) является критическим параметром. Наиболее распространенные типы:

• Исполнение 1 (выступ-впадина): На фланце выполнен кольцевой выступ, на ответном – соответствующая впадина. Прокладка размещается во впадине, что предотвращает ее смятие и смещение. Применяется при высоких давлениях.
• Исполнение 2 (шип-паз): Аналогично исполнению 1, но выступ и паз имеют прямоугольное сечение. Обеспечивает еще лучшую фиксацию прокладки.

Исполнение 3 (под линзовую прокладку): Имеет коническую поверхность для установки линзовой прокладки. Характерно для систем сверхвысокого давления.

Исполнение 4 (под прокладку овального сечения): Аналогично исполнению 3, но для прокладок овального сечения.

• Исполнение 5 (гладкое): Плоская поверхность. Применяется при низких и средних давлениях, часто с мягкими прокладками.
• Исполнение 6 (под прокладку с металлическим покрытием): Имеет фрезерованную канавку для установки прокладок спирально-навитого типа.

Нормативная база и основные стандарты

Производство и применение фланцев Ду 200 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих геометрию, материалы, технические требования и условия применения.

Основные стандарты на фланцы приварные Ду 200

Стандарт	Наименование	Ключевые параметры
ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12821-80)	Фланцы стальные приварные встык для трубопроводов и соединительных частей арматуры. Технические условия.	Основной действующий стандарт. Определяет типы, конструкцию, исполнения уплотнительных поверхностей, ряды условных давлений (Py от 0.1 до 20.0 МПа), размеры для Ду от 10 до 1600 мм.
ГОСТ 12815-80	Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0.1 до 20.0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²). Типы, исполнения уплотнительных поверхностей и соединительных размеров.	Устанавливает типы фланцев, исполнения уплотнительных поверхностей и таблицы соединительных размеров, обязательные для соблюдения при изготовлении по ГОСТ 33259.
ASME B16.5 / ASME B16.47	Pipe Flanges and Flanged Fittings (Американский стандарт).	Широко используется в нефтегазовой и химической промышленности мирового уровня. Определяет классы давления (Class 150, 300, 600 и т.д.), размеры, материалы. Ду 200 соответствует NPS 8.
EN 1092-1	Фланцы и их соединения. Круглые фланцы для труб, арматуры и соединений. Часть 1: Стальные фланцы, номинальное давление от PN 6 до PN 400.	Европейский стандарт. Определяет типы фланцев (тип 11 – приварной встык), исполнения поверхностей (форма B1, C, D и др.), номинальные давления (PN).

Материалы изготовления

Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность), требованиями стандартов и экономической целесообразностью.

• Углеродистые стали (Ст20, 25, 09Г2С): Наиболее распространены для работы с водой, паром, инертными газами, нефтепродуктами при температурах от -40 до +450°С.
• Легированные стали (15Х5М, 12Х18Н10Т): Применяются в условиях высоких температур (до +600°С) и умеренно агрессивных сред. Сталь 15Х5М – жаропрочная, для оборудования нефтепереработки.
• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304/316): Для агрессивных сред: кислот, щелочей, хлорсодержащих сред в химической, пищевой, фармацевтической отраслях.
• Дуплексные и супердуплексные стали (22Cr Duplex, 25Cr Super Duplex): Обладают высокой прочностью и стойкостью к коррозии под напряжением и в хлоридных средах. Используются в морской нефтедобыче.

Технические характеристики и размеры (на примере ГОСТ 33259-2015)

Для фланца приварного Ду 200 ключевыми размерами, определяющими взаимозаменяемость, являются:

• Условный проход (Ду, Dn): 200 мм.
• Наружный диаметр трубы (Dн), на которую устанавливается фланец: 219 мм (для основного ряда).
• Условное давление (Ру, Pn): Определяет толщину диска, диаметры и количество крепежных отверстий.

Основные соединительные размеры фланцев приварных Ду 200 по ГОСТ 12815-80/ГОСТ 33259-2015

Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр окружности болтов, Dб (мм)	Количество и диаметр отверстий под крепеж	Толщина фланца, h (мм), ориентировочно
1.0 (10 кгс/см²)	335	295	8 отв. под М20	20
1.6 (16 кгс/см²)	345	300	8 отв. под М20	22
2.5 (25 кгс/см²)	360	310	12 отв. под М20	26
4.0 (40 кгс/см²)	385	330	12 отв. под М24	30
6.3 (63 кгс/см²)	415	350	16 отв. под М24	36
10.0 (100 кгс/см²)	445	380	16 отв. под М27	44

Области применения

Фланцы Ду 200 широко используются в магистральных и технологических трубопроводах среднего и крупного диаметра в следующих отраслях:

• Энергетика: Трубопроводы питательной воды, пара среднего и высокого давления, конденсатопроводы на ТЭЦ и АЭС.
• Нефтегазовая промышленность: Магистральные и промысловые нефте- и газопроводы, установки подготовки и переработки.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии с агрессивными и токсичными средами, где важна герметичность.
• Судостроение: Системы топливоподачи, охлаждения, балластные системы на крупных судах.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные водоводы, напорные коллекторы КНС и очистных сооружений.

Технология монтажа и контроль качества

Правильный монтаж – залог долговечности и герметичности фланцевого соединения.

1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, раковин). Подготовка торца трубы (строжка под сварку, очистка).
2. Приварка: Фланец центрируется на трубе. Выполняется стыковой сварной шов между юбкой фланца и трубой. Для ответственных объектов применяется сварка в защитных газах (TIG, MIG) или электродами. Требуется предварительный подогрев для толстостенных фланцев и легированных сталей.
3. Контроль сварного шва: Обязателен визуальный и измерительный контроль (ВИК), неразрушающий контроль (ультразвуковой – УЗК, радиографический – РК) согласно требованиям технологической документации.
4. Сборка соединения: Установка прокладки (тип прокладки должен соответствовать исполнению уплотнительной поверхности). Совмещение фланцев. Установка крепежных изделий (шпильки, гайки, шайбы). Крепеж должен быть того же класса прочности, что и фланец.
5. Затяжка: Затяжка болтов/шпилек должна производиться динамометрическим ключом или гидронатяжителями по определенной схеме (крест-накрест) с усилием, указанным в нормативной документации, для обеспечения равномерного обжатия прокладки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем приварной фланец (встык) отличается от плоского приварного?

Плоский приварной фланец (ГОСТ 12820-80) насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами (с внутренней и наружной стороны), что создает концентрацию напряжений и менее надежно при изгибающих нагрузках и переменных режимах. Фланец приварной встык, за счет конической юбки и стыкового шва, обеспечивает более равномерное распределение напряжений и применяется для более высоких параметров среды.

Как расшифровать маркировку «Фланец 1-200-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015»?

• 1 – Исполнение уплотнительной поверхности (выступ-впадина).
• 200 – Условный проход (Ду), мм.
• 16 – Условное давление (Ру), кгс/см² (соответствует 1.6 МПа).
• ст. 09Г2С – Марка стали (низколегированная конструкционная).
• ГОСТ 33259-2015 – Стандарт изготовления.

Как подобрать прокладку для фланца Ду 200?

Тип прокладки определяется исполнением уплотнительной поверхности фланца и параметрами среды. Для исполнения 1 и 2 – плоские прокладки (паронит, фторопласт, металл). Для исполнения 5 (гладкого) – могут использоваться мягкие прокладки (резина, картон). Для исполнения 6 – спирально-навитые прокладки (СНП). Для исполнений 3 и 4 – линзовые или прокладки овального сечения. Размер прокладки (внутренний/наружный диаметр) должен соответствовать размерам, указанным в стандартах на фланцевые соединения.

Каковы основные причины разгерметизации фланцевого соединения Ду 200?

• Неравномерная или недостаточная затяжка крепежных элементов.
• Несоответствие типа или материала прокладки рабочим условиям (температура, среда).
• Механические повреждения уплотнительных поверхностей (царапины, вмятины).
• Несоосность соединяемых трубопроводов, создающая дополнительные изгибающие моменты.
• Некорректно выполненный сварной шов, приведший к короблению фланца или неперпендикулярности его плоскости оси трубы.

Как перевести давление Ру (МПа/кгс/см²) в Class (ASME)?

Прямого перевода не существует, так как системы стандартов основаны на разных принципах. Однако для ориентировочного подбора можно использовать таблицы соответствия по температурным режимам. Например, для комнатной температуры: Ру 1.6 МПа (~16 кгс/см²) примерно соответствует Class 150, Ру 2.5 МПа – Class 150/300, Ру 4.0 МПа – Class 300, Ру 6.3 МПа – Class 400, Ру 10.0 МПа – Class 600. Для точного перевода необходимо обращаться к специальным сводным таблицам или расчетам на конкретные параметры.

Заключение

Фланец приварной Ду 200 является высоконадежным, универсальным и стандартизированным элементом трубопроводных систем, рассчитанных на широкий диапазон рабочих условий. Его правильный выбор, основанный на анализе стандартов, материалов, геометрических и уплотнительных характеристик, в сочетании с квалифицированным монтажом и контролем, обеспечивает долговечную и безопасную эксплуатацию энергетического, нефтегазового и промышленного оборудования. Понимание нюансов конструкции и нормативной базы позволяет специалистам оптимизировать проектные решения и минимизировать риски аварийных ситуаций на объектах.