Фланцы Ду 150: технические характеристики, типы, стандарты и применение
Фланец Ду 150 — это стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для монтажа разъемных соединений. Условный проход (Ду) 150 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Данный типоразмер широко распространен в магистральных и технологических трубопроводах среднего и высокого давления в нефтегазовой, химической, энергетической (тепло- и гидроэнергетика) и коммунальной отраслях.
Основные параметры и обозначение
Ключевыми параметрами фланца являются условный проход (Ду) и условное давление (Ру). Для Ду 150 наиболее распространенные ряды давлений: Ру 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 кгс/см² (или, в современных стандартах, МПа: 0.6; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 16.0 МПа). Полное обозначение фланца включает: тип, Ду, Ру, материал, стандарт исполнения. Пример: Фланец 1-150-16 ст. 20 ГОСТ 33259-2015 (Фланец стальной плоский приварной на Ду 150 мм, Ру 16 кгс/см², из стали марки 20).
Типы фланцев по ГОСТ, ГОСТ Р, ASME/ANSI
Конструктивное исполнение фланцев определяется стандартами и условиями эксплуатации.
По ГОСТ 33259-2015 (бывшие ГОСТ 12820-80, 12821-80 и др.)
- Тип 01 — Плоский приварной. Фланец надевается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Прост в изготовлении, применяется для трубопроводов низкого и среднего давления (как правило, до Ру 25).
- Тип 11 — Приварной встык (воротниковый). Приваривается встык одним стыковым швом в зоне конической горловины. Передача усилий от трубы к фланцу через горловину снижает концентрацию напряжений. Применяется для высоких давлений, переменных нагрузок, повышенных температур.
- Тип 21 — Свободный на приварном кольце. Состоит из двух частей: фланца и кольца одного давления и Ду. Кольцо приваривается к трубе, фланец остается свободным, что удобно для монтажа в труднодоступных местах и для дорогих материалов (фланец из углеродистой стали, кольцо из легированной).
- Тип 02, 03 — С соединительным выступом и впадиной (шип-паз), Тип 04, 05 — с выступом и впадиной под линзовую прокладку, Тип 06, 07 — под прокладку овального сечения. Используются для особых условий (высокие давления, токсичные среды).
- Weld Neck (WN) — аналог приварного встык.
- Slip-On (SO) — аналог плоского приварного, но с небольшой горловиной.
- Blind (BL) — заглушка для изоляции концов трубопровода.
- Threaded (THD) — резьбовой, для соединения без сварки.
- Масса указана ориентировочно для стали. Фактическая масса зависит от производителя и допусков.
- Углеродистые стали: Ст20, 25, 35 (по ГОСТ 33259). Применяются для воды, пара, инертных газов, нефтепродуктов при температурах от -40 до +450°С.
- Легированные стали: 09Г2С, 15Х5М, 10Г2. Для низких температур (до -70°С) и повышенных температур (до +600°С).
- Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304, 316. Для агрессивных сред: кислоты, щелочи, морская вода.
- Сплавы на основе никеля и цветные металлы: Хастеллой, Монель, титановые сплавы. Для особо агрессивных условий.
- Подготовка: Проверить поверхности фланцев и прокладки на отсутствие забоин, царапин и коррозии. Очистить их.
- Установка прокладки: Прокладка должна быть точно по размеру и типу поверхности, установлена ровно по центру.
- Совмещение фланцев: Болты/шпильки должны свободно входить в отверстия. Запрещается принудительное совмещение.
- Затяжка: Затяжка производится динамометрическим ключом по определенной схеме (крест-накрест) в несколько этапов (минимум в два) для равномерного обжатия прокладки. Значение момента затяжки регламентируется расчетом и указывается в проектной документации.
По ASME/ANSI B16.5 (имперская система)
Для Ду 150 соответствует размер NPS 6 (номинальный размер в дюймах). Давление: Class 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500. Основные типы:
Геометрические размеры и масса
Размеры фланцев Ду 150 строго регламентированы стандартами. Приведены выборочные данные по ГОСТ 33259-2015.
| Условное давление, Ру (кгс/см²) | Наружный диаметр фланца, D (мм) | Диаметр окружности болтов, Dб (мм) | Количество и диаметр болтов/шпилек | Диаметр болтовой окружности, d (мм) | Толщина фланца, h (мм) | Масса (кг), тип 01 / тип 11* |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 280 | 240 | 8 x М20 | 23 | 18 | 4.9 / 6.5 |
| 10 | 285 | 240 | 8 x М20 | 23 | 22 | 6.0 / 8.0 |
| 16 | 300 | 260 | 8 x М22 | 25 | 24 | 7.5 / 10.5 |
| 25 | 320 | 280 | 12 x М22 | 25 | 26 | 9.5 / 13.5 |
| 40 | 345 | 300 | 12 x М27 | 30 | 30 | 13.5 / 19.0 |
| 63 | 380 | 330 | 12 x М30 | 33 | 36 | 19.0 / 27.0 |
| 100 | 430 | 380 | 16 x М33 | 36 | 44 | 30.0 / 42.0 |
Материалы изготовления
Выбор материала определяется рабочей средой, давлением, температурой и коррозионной активностью.
Прокладки и уплотнительные поверхности
Герметичность соединения обеспечивается прокладкой, сжимаемой между уплотнительными поверхностями фланцев. Тип поверхности указан в стандарте.
| Обозначение типа | Описание | Применение | Исполнение по старому ГОСТ 12815-80 |
|---|---|---|---|
| A | Гладкая. Плоская поверхность. | Низкое давление, нетоксичные среды, с мягкими прокладками (резина, паронит). | Исполнение 1 |
| B | С выступом (шипом). Высота выступа 1-2 мм. | Наиболее распространенный тип. Используется с фторопластовыми, металлизированными и паронитовыми прокладками для средних и высоких давлений. | Исполнение 2 |
| F | С впадиной (пазом). | Парная к выступу (шип-паз). Для повышенных давлений, обеспечивает фиксацию прокладки. | Исполнение 3 |
| E | С шипом под линзовую прокладку. | Для высоких давлений (свыше 6.3 МПа) и температур, часто в энергетике. | Исполнение 4 |
| D | С пазом под линзовую прокладку. | Парная к типу E. | Исполнение 5 |
Монтаж фланцевого соединения Ду 150
Порядок сборки критичен для обеспечения герметичности и долговечности.
Контроль качества и маркировка
Каждый фланец должен иметь маркировку, включающую: товарный знак производителя, марку материала, условный проход (150), условное давление (Ру), тип исполнения поверхности, номер плавки (для трассовых изделий). Изготовление ведется по нормативным документам (ГОСТ, ТУ). Контролируются: химический состав материала, механические свойства (предел прочности, ударная вязкость), геометрические размеры, твердость, качество сварных швов (для приварных типов), отсутствие дефектов (УЗК, рентген).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается фланец Ду 150 от фланца DN 150?
Ничем не отличается. DN (Diameter Nominal) — это международное обозначение условного прохода, аналог российского Ду. Оба термина для размера 150 мм означают одно и то же.
Как подобрать прокладку для фланца Ду 150 Ру 16?
Необходимо знать тип уплотнительной поверхности фланца (например, Исполнение 2 «выступ-впадина»). Для Ру 16 и среды (вода, пар, масло) часто применяется паронитовая прокладка ПОН-2.0 толщиной 2-3 мм по ГОСТ 15180-86 или металлическая овального/восьмигранного сечения для высоких параметров. Размер прокладки должен соответствовать таблицам стандартов на фланцы для данного Ду и Ру.
Можно ли соединить фланец по ГОСТ с фланцем по ASME на Ду 150/NPS 6?
Прямое соединение, как правило, невозможно из-за различий в геометрических размерах (диаметр окружности болтов, количество и размер крепежных отверстий, толщина). Для такого соединения требуется переходная конструкция — переходник (адаптер) или глухая фланцевая заглушка с разными стандартами на сторонах.
Как правильно выбрать тип фланца: плоский или приварной встык?
Плоский приварной (тип 01) выбирают для ненагруженных соединений, трубопроводов с низким и средним давлением (обычно до Ру 25), при монтаже в легкодоступных местах. Приварной встык (тип 11) обязателен для трубопроводов высокого давления (Ру 40 и выше), при циклических нагрузках, вибрации, резких перепадах температур, а также для труб из хрупких материалов, где концентрация напряжений от сварки недопустима.
Что означает «исполнение 2» для фланца Ду 150?
Это устаревшее, но до сих пор распространенное обозначение типа уплотнительной поверхности по ГОСТ 12815-80. «Исполнение 2» означает поверхность с соединительным выступом (шипом). В современном ГОСТ 33259-2015 этому соответствует тип поверхности «B».
Какой крепеж применяется для фланцев Ду 150?
Применяются шпильки (предпочтительнее) или болты с гайками. Класс прочности крепежа должен быть не ниже 5.6, а для ответственных соединений — 8.8 или выше. Диаметр и длина шпилек строго регламентированы стандартом на фланцы для каждого Ру. Например, для Ду 150 Ру 16 это 8 шпилек М22х(расчетная длина). Под гайки обязательно устанавливаются шайбы.
Каковы требования к сварке фланцев к трубе?
Сварка должна выполняться квалифицированными сварщиками по утвержденным технологическим картам (ТК). Для плоских фланцев — два угловых шва по периметру трубы. Для фланцев встык — стыковой шов с полным проваром. После сварки необходим визуальный и измерительный контроль (ВИК), а для ответственных соединений — неразрушающий контроль (НК) сварных швов (радиографический или ультразвуковой).
Заключение
Фланцы Ду 150 являются критически важными элементами трубопроводных систем. Их корректный выбор, учитывающий давление, температуру, среду, тип соединения и материал, а также соблюдение технологий монтажа и затяжки, напрямую влияют на надежность, безопасность и безаварийную эксплуатацию всего технологического комплекса. Работа с данной продукцией требует строгого следения актуальным стандартам и проектной документации.