Фланцы Ду 200

Фланцы Ду 200: технические характеристики, типы, применение и стандарты

Фланец Ду 200 представляет собой соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для создания разъемных соединений. Условный диаметр (Ду, DN) 200 мм указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода и составляет приблизительно 200 мм, при этом наружные диаметры и геометрические параметры фланца строго стандартизированы. Данный типоразмер широко распространен в магистральных трубопроводах, системах водоснабжения и теплоснабжения, нефтегазовой, химической и энергетической отраслях.

Основные технические параметры и стандарты

Ключевыми параметрами фланцев являются условный диаметр (Ду), условное давление (Ру/PN), тип исполнения уплотнительной поверхности и материал изготовления. Для Ду 200 эти параметры регламентируются следующими основными стандартами:

• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, 12821-80): Основной российский стандарт на фланцы стальные приварные плоские и воротниковые (приварные встык) для аппаратов, сосудов и трубопроводов на давление от Ру 0,1 до Ру 20,0 МПа (1-200 кгс/см²).
• ГОСТ 12815-80: Устанавливает типы исполнений уплотнительных поверхностей фланцев (от 1 до 9).
• EN 1092-1: Европейский стандарт, определяющий типы фланцев (например, Type 01 — плоский, Type 11 — воротниковый), ряд давлений (PN 6, 10, 16, 25, 40, 63, 100) и типы поверхностей (A, B, C, D, E, F, G).
• ASME B16.5 / ASME B16.47: Американские стандарты. ASME B16.5 охватывает диапазон до NPS 24″ (для NPS 8″ соответствует примерно Ду 200), классы давления от 150 до 2500. ASME B16.47 серии A и B — для больших диаметров.

Соответствие условного диаметра Ду (DN) и американского размера NPS (Nominal Pipe Size) для данного типоразмера: Ду 200 соответствует NPS 8. Важно помнить, что наружный диаметр трубы по ASME не равен 200 мм, а составляет 219.1 мм (8.625 дюйма) для стандартной трубы Schedule 40.

Типы фланцев Ду 200 и их конструктивные особенности

Выбор типа фланца определяется условиями эксплуатации, давлением, температурой, монтажными требованиями и частотой демонтажа соединения.

1. Фланец стальной плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01 по EN 1092-1)

Конструктивно представляет собой плоское кольцо с отверстиями под шпильки/болты. Монтаж осуществляется путем насадки фланца на трубу и приварки двумя угловыми швами с внешней и внутренней стороны. Применяется на трубопроводах низкого и среднего давления (как правило, до Ру 25 кгс/см² / PN 25), где температура не превышает 300-450°C в зависимости от марки стали. Основное преимущество — низкая стоимость и простота изготовления. Недостаток — концентрация напряжений в зоне сварки и невозможность применения при высоких циклических нагрузках.

2. Фланец стальной приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, тип 11 по EN 1092-1)

Имеет коническую горловину (воротник), которая приваривается встык к торцу трубы одним сварным швом. Это обеспечивает равномерное распределение механических напряжений, повышенную прочность и гибкость соединения. Рекомендован для работы в условиях высоких давлений (вплоть до Ру 200/PN 200), температурных перепадов, вибрационных и ударных нагрузок. Является основным типом для критических магистралей в энергетике и нефтехимии.

3. Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015)

Состоит из двух элементов: собственно фланца (свободная часть) и приварного кольца. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец остается незакрепленным, что позволяет легко совмещать отверстия под болты при монтаже и демонтаже, особенно в стесненных условиях или при частой ревизии арматуры. Применяется с рубашками, в химических установках, для футерованных труб. Экономически выгоден при использовании фланцев из дорогих коррозионно-стойких сталей, так как кольцо может быть из более дешевого материала.

4. Фланец резьбовой

Имеет внутреннюю резьбу для навинчивания на трубу с соответствующей наружной резьбой. Применяется редко для Ду 200 из-за сложности нарезания резьбы на трубах большого диаметра и недостаточной прочности соединения при высоких давлениях. Может использоваться в низконапорных системах, для монтажа в труднодоступных местах без сварки.

Исполнения уплотнительных поверхностей (ГОСТ 12815-80)

Тип поверхности определяет вид и эффективность прокладочного материала.

• Исполнение 1 (выступ-впадина): Состоит из выступа на одном фланце и впадины на другом. Фиксирует прокладку, предотвращая ее вытеснение. Применяется для давлений Ру 10-200 кгс/см².
• Исполнение 2 (шип-паз): Аналогично, но с более глубоким пазом. Обеспечивает еще лучшую фиксацию мягких прокладок (тефлон, асбест).
• Исполнение 3 (под линзовую прокладку): С конической выточкой под металлическую линзовую прокладку. Для высоких давлений и температур (Ру 64-200 кгс/см²).
• Исполнение 4 (под прокладку овального сечения): С фрезерованной канавкой под металлическую прокладку овального сечения. Для сверхвысоких параметров среды (Ру 100-200 кгс/см²).
• Исполнение 5 (гладкая): Плоская поверхность. Используется с мягкими неметаллическими прокладками при давлениях до Ру 25 кгс/см².
• Исполнение 6, 8, 9: Под различные типы прокладок, включая фторопластовые.

Материалы изготовления

Выбор материала определяется агрессивностью среды, давлением и температурой.

Марка стали (ГОСТ, EN)	Область применения	Рабочая температура, °C
Ст20, Ст3сп (S235JR)	Водяные, паровые, воздушные неагрессивные среды низкого давления.	-30 до +400
09Г2С (P355GH)	Магистральные трубопроводы, тепловые сети. Повышенная прочность при низких температурах.	-70 до +450
12Х18Н10Т (AISI 321), 10Х17Н13М2Т (AISI 316Ti)	Агрессивные среды: кислоты, щелочи, продукты нефтепереработки. Коррозионно-стойкие стали.	-196 до +600
15Х5М (AISI 501), 13CrMo4-5	Трубопроводы высоких температур (перегретый пар, нефтепродукты). Жаропрочные стали.	до +600-650

Геометрические параметры и чертеж (на примере ГОСТ 33259-2015, воротниковый фланец Ду200 Ру16)

Основные размеры для фланца Ду 200 (NPS 8) класса давления Ру 16 (PN 16):

• Наружный диаметр фланца (D): 350 мм
• Диаметр окружности расположения болтов (D1): 295 мм
• Количество и диаметр отверстий под болты: 8 отверстий диаметром 26 мм (под болт М24)
• Толщина фланца (h): 26 мм
• Высота воротника (H): 56 мм (зависит от исполнения)
• Диаметр условного прохода (Dу): 200 мм

Примечание: Точные размеры необходимо сверять по актуальным таблицам стандартов в зависимости от типа, давления и исполнения.

Монтаж и затяжка фланцевых соединений Ду 200

Качество соединения зависит от правильности монтажа. Последовательность операций:

1. Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, коррозии), чистоты резьбы шпилек/болтов.
2. Установка прокладки: Прокладка (паронит, спирально-навитая, металлическая) центрируется по внутреннему или наружному диаметру.
3. Совмещение: Фланцы совмещаются без перекоса. Болты/шпильки устанавливаются и наживляются вручную.
4. Затяжка: Ключевой этап. Затяжка производится крест-накрест (диаметрально противоположными болтами) в несколько проходов с постепенным увеличением момента. Для Ду 200 обязателен динамометрический ключ. Момент затяжки рассчитывается исходя из типа прокладки, давления и материала болтов. Например, для болтов М24 класса прочности 8.8 при использовании спирально-навитой прокладки момент может составлять 450-500 Н·м. Перетяжка так же опасна, как и недотяжка, так как ведет к деформации фланца или разрушению прокладки.

Контроль качества и дефекты

Фланцы подлежат входному контролю: проверка сертификатов, визуальный осмотр, измерение геометрии (штангенциркулем, шаблонами), ультразвуковой или магнитопорошковый контроль для выявления внутренних дефектов (трещин, расслоений). Распространенные дефекты: отклонения в размерах, несоосность отверстий, повреждение уплотнительной поверхности, маркировки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 200 от фланца DN 200?

Ничем. DN (Diameter Nominal) — это международное обозначение условного диаметра, эквивалентное российскому Ду (Условный диаметр). Оба обозначения для данного случая означают номинальный диаметр 200 мм.

Можно ли соединить фланец по ГОСТ с фланцем по EN или ASME?

Прямое соединение, как правило, невозможно из-за различий в геометрических параметрах: наружный диаметр фланца (D), диаметр болтовой окружности (D1), количество и размер крепежных отверстий, типы уплотнительных поверхностей. Для соединения таких фланцев необходимо использовать переходные (адаптерные) фланцы или специальные переходные плиты.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 200 Ру 16?

Выбор зависит от среды и температуры. Для воды/пара до +120°C часто используют паронитовые прокладки ПОН (общего назначения). Для более высоких температур, агрессивных сред или повышенных требований к герметичности применяют спирально-навитые прокладки (СНП) с заполнителем из фторопласта или графита и внешним ограничительным кольцом. Для исполнения «шип-паз» или «выступ-впадина» прокладка должна соответствовать его геометрии.

Какой крепеж применяется для фланцев Ду 200?

Для Ру 16 (PN 16) обычно применяются шпильки (предпочтительнее, так как исключают проворачивание болта при затяжке) или болты с шестигранной головкой. Размер крепежа: для Ду 200 Ру 16 — М24. Класс прочности не ниже 8.8 для стандартных применений, для ответственных узлов — 10.9. Обязательно использование упругих шайб (гровер) и смазки резьбы для обеспечения равномерной затяжки.

Что означает маркировка на фланце «200-16 ст.20 ГОСТ 33259-81»?

Эта маркировка расшифровывается следующим образом: Условный диаметр (Ду) 200 мм, условное давление (Ру) 16 кгс/см², материал — сталь марки 20, изготовлен в соответствии с ГОСТ 33259-81 (ныне заменен на ГОСТ 33259-2015).

Каковы основные причины протечек во фланцевых соединениях Ду 200?

• Неравномерная или недостаточная затяжка болтов (шпилек).
• Использование неподходящей или некачественной прокладки.
• Дефекты (коробление, царапины) на уплотнительных поверхностях фланцев.
• Несоосность соединяемых трубопроводов, создающая дополнительные напряжения.
• Неправильный подбор фланца по параметрам (давление, температура) или материалу, ведущий к его деформации или коррозии.

Заключение

Фланцы Ду 200 являются критически важными элементами трубопроводных систем большого диаметра. Их корректный подбор, учитывающий тип, исполнение уплотнительной поверхности, материал, стандарт и рабочие параметры среды, определяет надежность и безопасность всей технологической линии. Строгое соблюдение регламентов монтажа, в особенности процедуры многоходовой затяжки с контролем момента, а также проведение регулярного технического обслуживания и диагностики (подтяжка соединений, замена прокладок) являются обязательными условиями для обеспечения долговечной и безаварийной эксплуатации фланцевых соединений в энергетике и промышленности.