Фланцы Ду 150 Ру 16: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец Ду 150 Ру 16 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и машин. Его основное назначение – создание разъемного, герметичного и прочного соединения участков трубопроводов, а также присоединение к ним оборудования. Обозначение «Ду 150» указывает на условный проход, соответствующий номинальному внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в 150 мм. «Ру 16» обозначает условное давление в 16 кгс/см² (или 1,6 МПа), при котором фланец может эксплуатироваться при температуре рабочей среды до 200°C для стальных исполнений. При изменении температуры допустимое рабочее давление пересчитывается.

Конструктивные особенности и геометрические параметры

Фланец Ду 150 представляет собой диск или кольцо с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек. Центральное отверстие (проход) соответствует Ду 150. Ключевыми геометрическими параметрами являются:

• Наружный диаметр фланца (D): определяет общие габариты изделия.
• Диаметр окружности расположения отверстий (D1): критический параметр для совмещения с ответным фланцем.
• Количество и диаметр отверстий под крепеж (n x d): для Ду 150 Ру 16, как правило, составляет 8 отверстий под крепеж диаметром 23 мм (для болтов/шпилек М20).
• Толщина фланца (b или h): варьируется в зависимости от типа и материала.
• Тип уплотнительной поверхности (исполнение): определяет форму и профиль поверхности, контактирующей с прокладкой.

Типы фланцев по ГОСТ, ОСТ и другим стандартам

Для параметров Ду 150 Ру 16 применяются несколько основных типов фланцев, регламентированных стандартами.

Фланцы стальные плоские приварные (ГОСТ 33259-2015, а также ранее ГОСТ 12820-80)

Фланец представляет собой плоское кольцо, которое надевается на трубу и приваривается двумя угловыми швами по окружности. Наиболее распространенный и экономичный тип для умеренных давлений.

Фланцы стальные приварные встык (воротниковые) (ГОСТ 33259-2015, ранее ГОСТ 12821-80)

Имеют коническую переходную часть (воротник) с торцевым скосом под сварку встык. Применяются для работы в условиях высоких давлений, переменных нагрузок и низких температур, так как обеспечивают более высокую прочность соединения по сравнению с плоскими.

Фланцы стальные свободные на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, ранее ГОСТ 12822-80)

Состоят из двух частей: фланца и приварного кольца. Фланец свободно вращается вокруг кольца, что значительно упрощает монтаж (совмещение отверстий) при сборке сложных узлов, особенно в стесненных условиях или при частых разборках.

Фланцы изолирующие (фланцевые соединения) (ГОСТ Р 58975-2020)

Специализированные фланцы с изолирующими прокладками и втулками, предназначенные для защиты трубопроводов от электрохимической коррозии, вызванной блуждающими токами. Обязательны к установке на границах участков трубопроводов.

Исполнения уплотнительных поверхностей

Выбор исполнения критически важен для обеспечения герметичности соединения при заданных параметрах среды.

• Исполнение 1 (гладкая): Поверхность без выступов. Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для низких и средних давлений.

Исполнение 2 (выступ-впадина): Состоит из концентрического выступа на одном фланце и соответствующей впадины на другом. Фиксирует прокладку, предотвращая ее вытеснение. Применяется для более высоких давлений, с прокладками из паронита, фторопласта, металла.

Исполнение 3 (шип-паз): Аналогично выступу-впадине, но с более четкой геометрией. Обеспечивает лучшую фиксацию тонких прокладок (металлических, спирально-навитых).

Исполнение 4 (под линзовую прокладку): Имеет сферическую поверхность для установки линзовой прокладки. Применяется в высокотемпературных и высоконапорных системах (например, в энергетике).

Исполнение 5 (под прокладку овального сечения): Имеет фрезерованную канавку для металлической прокладки овального сечения. Используется в условиях сверхвысоких давлений и температур.

Исполнение 9 (под фторопластовую прокладку): С конической поверхностью для установки прокладки из фторопласта-4, химически стойкой к агрессивным средам.

Материалы изготовления

Материал фланца выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, химическая агрессивность) и должен соответствовать материалу трубопровода.

• Углеродистые стали (Ст20, Ст3сп): Для общепромышленных применений с неагрессивными средами (вода, пар, воздух, нефтепродукты) при температурах от -40 до +475°C.
• Легированные стали (09Г2С): Для работы при низких температурах (до -70°C) и повышенных нагрузках.
• Нержавеющие стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304, 316): Для агрессивных сред (кислоты, щелочи), пищевой и фармацевтической промышленности, систем с высокими требованиями к чистоте.

Основные геометрические параметры для фланцев Ду 150 Ру 16 (на примере ГОСТ 33259-2015)

Тип фланца	D, мм	D1, мм	b, мм	n x d	Масса, кг (прибл.)
Плоский приварной (Исп.1)	285	240	24	8 x 23	~6.5
Приварной встык (Исп.1)	295	240	32	8 x 23	~10.5
Свободный на кольце (фланец/кольцо)	285 / 195	240	20 / 14	8 x 23	~4.5 / ~2.5

Комплектация фланцевого соединения Ду 150 Ру 16

Для сборки узла необходимы:

• Фланцы (пара) – одинакового типа, исполнения и материала.
• Крепеж – шпильки (ГОСТ 9066-75), гайки (ГОСТ 8966-75) или болты с гайками. Для Ру 16 обычно применяются шпильки М20х(длина). Материал крепежа (например, сталь 35, 20Х13, 09Г2С) должен соответствовать условиям эксплуатации.
• Прокладка – выбор зависит от исполнения уплотнительной поверхности и среды:
  • Паронитовые (ПОН, ПМБ): Для воды, пара, нефтепродуктов, инертных газов.
  • Спирально-навитые (СПД): Универсальны, для широкого диапазона давлений и температур.
  • Фторопластовые (ФУМ, FEP): Для агрессивных химических сред.
  • Металлические (оцинкованная сталь, 08Х18Н10Т): Для высоких температур и давлений.

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 150 Ру 16 находят широкое применение в системах, работающих в диапазоне средних давлений:

• Теплоэнергетика: Сети технологической воды, конденсатопроводы, линии низконапорного пара, системы химводоочистки.
• Нефтегазовая отрасль: Технологические трубопроводы установок первичной переработки, вспомогательные линии.
• Химическая промышленность: Трубопроводы для неагрессивных и умеренно агрессивных сред при соответствующих материалах исполнения.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные и технологические трубопроводы насосных станций, очистных сооружений.
• Общепромышленное применение: Системы вентиляции, пневмотранспорта, воздухопроводы компрессорных установок.

Монтаж и затяжка фланцевого соединения

Правильный монтаж – залог герметичности и долговечности соединения.

1. Подготовка: Проверить фланцы на отсутствие дефектов, очистить уплотнительные поверхности от загрязнений и старой прокладки. Проверить геометрию (отсутствие «восьмерки»).
2. Установка прокладки: Прокладка устанавливается строго по центру, без перекосов. Не допускается установка двух прокладок или применение поврежденной прокладки.
3. Совмещение: Ответные фланцы совмещаются, шпильки/болты должны свободно входить в отверстия.
4. Затяжка крепежа: Затяжка производится динамометрическим ключом в определенной последовательности – крест-накрест. Это предотвращает перекос фланцев. Момент затяжки регламентируется проектной документацией и зависит от типа прокладки и крепежа. Например, для паронитовой прокладки и шпилек М20 из стали 35 момент затяжки может составлять 200-250 Н·м.
5. Контроль: После запуска системы в рабочий режим необходимо провести контроль соединения на предмет течей. При необходимости производится подтяжка (как правило, после одного-двух тепловых циклов).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ру от Руг?

Ру (условное давление) – номинальное давление при температуре до 200°C. Руг (рабочее давление) – максимальное избыточное давление при конкретной рабочей температуре. Для фланца Ру 16 рабочее давление при температуре 300°C будет ниже 16 кгс/см². Зависимость Ру/температура указана в стандартах (ГОСТ 33259-2015).

Можно ли соединить фланец с исполнением 2 с фланцем с исполнением 1?

Нет, это недопустимо. Уплотнительные поверхности пары фланцев должны быть абсолютно идентичны по исполнению и геометрии для обеспечения заданной герметичности и предотвращения повреждения прокладки.

Какой крепеж предпочтительнее: болты или шпильки?

Для ответственных соединений, особенно в энергетике, предпочтение отдается шпилькам с шестигранными гайками. Шпильки обеспечивают более равномерное распределение нагрузки, менее склонны к срыву резьбы при многократной затяжке и удобнее в монтаже в стесненных условиях.

Как выбрать материал фланца для трубопровода с горячей водой (t=150°C, P=12 кгс/см²)?

Для таких параметров подойдет фланец из углеродистой стали Ст20 или Ст3сп. Исполнение уплотнительной поверхности – 1 или 2 с паронитовой прокладкой. Тип фланца – плоский приварной (для экономии) или приварной встык (для повышенной надежности).

Требуется ли повторная подтяжка фланцевых соединений после монтажа?

Да, особенно для соединений, работающих в циклическом режиме (нагрев-охлаждение) или с мягкими прокладками (паронит, резина). Подтяжку следует производить на холодном трубопроводе после остановки, в соответствии с регламентом технического обслуживания.

Что такое фланец «в исполнении А» или «Б» по старому ГОСТ 12815-80?

Это устаревшее, но еще встречающееся обозначение исполнений уплотнительных поверхностей. «Исполнение А» соответствует современному «Исполнению 2» (выступ-впадина), а «Исполнение Б» – «Исполнению 1» (гладкая). При заказе необходимо указывать актуальное обозначение по ГОСТ 33259-2015.

Заключение

Фланцевое соединение Ду 150 Ру 16 является типовым, но критически важным элементом трубопроводных систем среднего давления. Его надежность определяется строгим соблюдением стандартов при выборе типа, исполнения и материала фланца, корректным подбором комплектующих (крепеж, прокладка) и соблюдением технологии монтажа. Понимание нюансов, заложенных в маркировке и конструкциях, позволяет специалистам обеспечивать долговечную и безопасную эксплуатацию инженерных сетей в энергетике и промышленности.