Фланцы Ду 250: технические характеристики, стандарты и применение в энергетике

Фланец Ду 250 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для условного прохода 250 мм. Буквенное обозначение «Ду» (Диаметр условный) указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода. В энергетической, нефтехимической, коммунальной и других отраслях промышленности фланцы данного типоразмера являются критически важными компонентами, обеспечивающими герметичность, прочность и разъемность магистралей, работающих под давлением, с высокими температурами и агрессивными средами.

Основные стандарты и конструктивные исполнения

Производство и применение фланцев Ду 250 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих их геометрию, материалы, допуски и условия применения.

• ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, 12821-80): Основной стандарт на стальные плоские и приварные встык фланцы. Определяет типы, конструкцию, размеры, ряд давлений (от Ру 0,1 до 20 МПа) и технические требования.
• ГОСТ 12815-80: Устанавливает ряд давлений (от Ру 0,1 до 20 МПа), условные проходы, типы исполнений поверхностей уплотнения и их конструктивные размеры для фланцев арматуры, соединительных частей и оборудования.
• ASME/ANSI B16.5: Международный стандарт, распространенный на объектах, построенных по американским нормам. Определяет классы давления (Class 150, 300, 600 и т.д.) для фланцев NPS 10 (что соответствует примерно Ду 250).
• EN 1092-1: Европейский стандарт, определяющий типы фланцев (например, Type 01 – приварной встык, Type 05 – плоский приварной), номинальные давления (PN 6, 10, 16, 25, 40 и т.д.) и материалы.

Типы фланцев Ду 250 и их применение

Выбор типа фланца зависит от параметров рабочей среды, условий монтажа и требований к обслуживанию.

• Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01): Надевается на трубу и приваривается двумя угловыми швами по окружности. Применяется в системах с умеренным давлением (как правило, до Ру 2,5 МПа) и температурой. Требует точной обрезки трубы встык.
• Фланец приварной встык (воротниковый, ГОСТ 33259-2015, тип 11): Имеет коническую горловину, которая приваривается встык к трубе одним сварным швом. Равнопрочность соединения с трубой, оптимальное распределение механических напряжений. Рекомендован для систем высокого давления, переменных нагрузок, повышенных и высоких температур. Является основным типом в энергетике для паропроводов и трубопроводов питательной воды.
• Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, тип 21/22): Состоит из свободного фланца и приварного кольца. Упрощает монтаж и центровку отверстий под болты, позволяет вращать фланец. Широко используется при частых разборках, монтаже в труднодоступных местах, а также для соединения с аппаратами из цветных металлов или дорогостоящих сталей (кольцо изготавливается из материала аппарата, а свободный фланец – из конструкционной стали).
• Фланец резьбовой: Присоединяется к трубе с помощью резьбы без сварки. Применяется в основном для монтажа в условиях, где сварка нежелательна или невозможна (взрывоопасные среды), а также на трубопроводах низкого давления.

Исполнения уплотнительных поверхностей (по ГОСТ 12815-80)

Тип поверхности уплотнения определяет выбор прокладки и степень герметичности соединения.

Исполнение	Описание	Тип прокладки	Типичное применение
Исполнение 1	Гладкая уплотнительная поверхность.	Мягкая (паронит, резина, фторопласт).	Низкое и среднее давление, неагрессивные среды, вода, воздух.
Исполнение 2	Выступ-впадина (шип-паз). Выступ на одном фланце, впадина на другом.	Плоская металлическая или мягкая прокладка.	Повышенные давления, опасные среды. Обеспечивает точную центровку и предотвращает выдавливание прокладки.
Исполнение 3	Соединение «шип-паз» с углублением под прокладку.	Плоская металлическая прокладка.	Аналогично исполнению 2, но с более надежным удержанием прокладки.
Исполнение 4	Под линзовую прокладку.	Линзовая прокладка.	Высокие давления и температуры (паропроводы, технологические линии в энергетике и химии).
Исполнение 5	Под прокладку овального сечения.	Прокладка овального сечения.	Сверхвысокие параметры среды (критическое и сверхкритическое давление в энергоблоках).
Исполнение 9	Шип-паз под фторопластовую прокладку.	Прокладка из фторопласта-4.	Агрессивные химические среды.

Материалы изготовления

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

Марка стали (по ГОСТ, ASTM)	Категория	Рабочая температура, °C	Основное применение для Ду 250
Ст20, 25 (A105)	Углеродистая качественная конструкционная	От -40 до +475	Трубопроводы воды, пара низкого давления, инертных сред.
09Г2С (A516 Gr.60/70)	Низколегированная для сварных конструкций	До -70 до +475	Магистральные трубопроводы, конструкции, работающие при отрицательных температурах.
12Х18Н10Т (AISI 321, 304H)	Аустенитная коррозионно-стойкая жаропрочная	До +600	Трубопроводы агрессивных сред (кислоты, щелочи), пищевая промышленность.
15Х5М (A335 P5, A182 F5)	Легированная теплоустойчивая хромомолибденовая	До +600	Паропроводы высоких параметров, нефтеперерабатывающие установки (устойчивость к водороду).
10Х9МФБ (A335 P91, A182 F91)	Высоколегированная жаропрочная	До +650	Трубопроводы сверхвысокого давления и температуры в современной энергетике (паропроводы на сверхкритические параметры).

Ключевые геометрические параметры и размеры (на примере ГОСТ 33259-2015)

Для фланца Ду 250 основные размеры варьируются в зависимости от условного давления (Ру). Приведены выборочные данные для фланца приварного встык (тип 11).

Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, Dб (мм)	Диаметр болтов/шпилек	Количество болтов/шпилек, шт.	Толщина фланца, h (мм)
1.0	370	330	М20	12	24
2.5	405	360	М24	12	28
6.3	430	390	М24	16	38
10.0	470	430	М27	16	48
16.0	500	455	М30	20	55

Особенности монтажа и затяжки фланцевых соединений Ду 250

Качество монтажа напрямую влияет на герметичность и долговечность соединения. Для фланцев большого диаметра процесс требует строгого соблюдения технологии.

• Подготовка поверхностей: Уплотнительные поверхности должны быть очищены от загрязнений, масла, ржавчины и не иметь забоин, рисок.
• Центровка: Отверстия под болты должны совпадать без перекоса. Запрещается втягивание соединения болтами, так как это создает дополнительные напряжения.
• Выбор крепежа: Применяются шпильки или болты класса прочности не ниже 5.6, а для ответственных соединений – 8.8 и выше. Материал крепежа должен быть совместим с материалом фланца во избежание электрохимической коррозии.
• Прокладки: Тип и материал прокладки (паронит, спирально-навитая, металлическая линзовая, овального сечения) должны строго соответствовать исполнению уплотнения и параметрам среды.
• Метод затяжки: Для Ду 250 обязательна последовательная (крест-накрест) затяжка болтов/шпилек в несколько ступеней (минимум 3) с использованием калиброванного динамометрического инструмента. Рекомендуется применение гидравлических натяжителей шпилек для обеспечения равномерного и точного усилия предварительной затяжки, указанного в нормативной документации (РД, СНиП, инструкция завода-изготовителя).

Контроль качества и дефектация

При приемке и перед монтажом фланцы Ду 250 подвергаются визуальному и измерительному контролю, а также неразрушающему контролю (НК) по требованиям технических условий.

• Визуальный и измерительный контроль (ВИК): Проверка маркировки (Ду, Ру, марка стали, клеймо производителя), геометрических размеров (по таблицам ГОСТ), состояния уплотнительных и присоединительных поверхностей, отсутствия трещин, раковин, задиров.
• Ультразвуковой контроль (УЗК): Для выявления внутренних дефектов (расслоения, неметаллические включения) в теле фланца, особенно в зоне перехода горловины.
• Контроль твердости: Проверка по Бринеллю или Роквеллу для подтверждения марки стали и правильности термообработки.
• Магнитопорошковый или капиллярный контроль (МПК/ПВК): Для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов на ответственных фланцах.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ду 250 от DN 250 и PN 16?

Ду 250 и DN 250 – это обозначения одного и того же номинального (условного) диаметра по разным системам стандартов (ГОСТ и ISO/EN соответственно). PN 16 – это номинальное (условное) давление, выраженное в барах. Фланец с маркировкой «Ду 250 PN 16» предназначен для трубопровода номинальным диаметром 250 мм и рассчитан на номинальное давление 16 бар (1,6 МПа) при определенной температуре.

Как перевести Ру 2,5 МПа в класс давления по ANSI (Class)?

Прямого арифметического перевода не существует, так как системы стандартов основаны на разных принципах. Однако, по практическому соответствию для температур до ~200°C, Ру 2,5 МПа приблизительно соответствует Class 300. Для точного подбора аналога необходимо сравнивать таблицы допустимых рабочих давлений в зависимости от температуры по ГОСТ 33259-2015 и ASME B16.5.

Какой тип фланца предпочтительнее для паропровода высокого давления на ТЭЦ?

Для паропроводов высокого и сверхвысокого давления с температурой свыше 400°C безусловно предпочтителен фланец приварной встык (воротниковый) из теплоустойчивой стали (например, 15Х5М или 10Х9МФБ). Исполнение уплотнительной поверхности, как правило, 4 (под линзовую прокладку) или 5 (под прокладку овального сечения) по ГОСТ 12815-80. Плоский приварной фланец в таких условиях не применяется.

Почему для фланцевых соединений Ду 250 критически важна правильная затяжка?

Неравномерная или недостаточная затяжка приводит к перекосу, утечке среды и, в конечном итоге, к разгерметизации. Избыточная затяжка может вызвать пластическую деформацию фланца, шпилек или прокладки, что также ведет к потере герметичности под нагрузкой. Большой диаметр (и, соответственно, большое количество шпилек) усугубляет риск неравномерности. Только многоступенчатая затяжка с контролируемым усилием гарантирует создание равномерного давления на прокладку по всей окружности.

Можно ли использовать фланец из стали 09Г2С для соединения с аппаратом из нержавеющей стали 12Х18Н10Т?

Да, это допустимо. Наиболее рациональным решением в этом случае будет применение свободного фланца на приварном кольце. Приварное кольцо изготавливается из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и приваривается к аппарату, а свободный фланец (из более дешевой 09Г2С) остается незакрепленным. Это обеспечивает коррозионную стойкость в зоне сварки и позволяет экономить дорогостоящий материал.

Как часто необходимо проводить ревизию и подтяжку фланцевых соединений Ду 250?

Периодичность ревизии устанавливается графиком планово-предупредительного ремонта (ППР) предприятия и зависит от условий эксплуатации: параметров среды, цикличности нагрузок, вибрации. Как правило, соединения на высокотемпературных линиях проверяют после каждого останова (остывания и повторного пуска), так как происходит релаксация напряжений в крепеже. Визуальный контроль на предмет течей должен осуществляться постоянно в ходе обходов.

Заключение

Фланцы Ду 250 являются высокоответственными элементами трубопроводных систем в энергетике и промышленности. Их корректный подбор, учитывающий давление, температуру, химический состав среды, стандарт и материал, является фундаментом надежности. Строгое соблюдение технологий монтажа, в особенности процедуры контролируемой затяжки, и регулярный контроль технического состояния – обязательные условия для обеспечения герметичности, безопасности и длительного срока службы фланцевого соединения. Применение современных материалов (стали типа P91) и методов монтажа (гидронатяжение) позволяет использовать данные соединения даже в условиях сверхкритических параметров рабочей среды.