Фланец Ду 50 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для герметичного соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, фильтров), а также для монтажа заглушек, переходов и контрольно-измерительных приборов. Условный проход (Ду, DN) 50 мм соответствует номинальному диаметру приблизительно 2 дюйма и является одним из наиболее распространенных типоразмеров в промышленных и коммунальных сетях. Основная функция фланца — создание разъемного соединения, обеспечивающего возможность сборки, разборки, ревизии и ремонта участка трубопровода без его разрушения.
Полное обозначение фланца включает в себя ряд параметров, определяющих его геометрию, исполнение и рабочие характеристики.
Фланец с внутренним отверстием, равным или несколько превышающим наружный диаметр трубы. Монтаж осуществляется путем приварки по периметру трубы с двух сторон: по торцу и в районе ступицы. Применяются на трубопроводах низкого и среднего давления (как правило, до PN25). Отличаются простотой изготовления и монтажа.
Имеют коническую ступицу (воротник), которая приваривается встык к торцу трубы. Радиус перехода от воротника к диску фланца обеспечивает высокую прочность и жесткость соединения. Данный тип рекомендуется для работы в условиях высоких давлений, переменных нагрузок и повышенных температур, так как обеспечивает лучший распределение механических напряжений по сравнению с плоским фланцем.
Состоят из двух элементов: собственно фланца (свободного) и приварного кольца. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец остается незакрепленным, что позволяет легко совмещать отверстия под крепеж при монтаже, особенно в стесненных условиях или при частых ревизиях. Широко применяются для соединения с арматурой из цветных металлов, в футерованных трубопроводах, а также в системах, требующих регулярной разборки.
Предназначены для защиты трубопроводных систем от электрохимической коррозии, вызванной блуждающими токами, а также для обеспечения электроизоляции участков трубопровода. Конструктивно представляют собой комплект, включающий фланцы с изолирующими прокладками, втулками и шайбами, полностью исключающими электрический контакт между соединяемыми элементами. Обязательны для установки на трубопроводах, пересекающих границы защищенных и незащищенных зон катодной защиты.
| Тип фланца | Наружный диаметр фланца, D | Диаметр окружности болтов, Dб | Количество и диаметр отверстий под болты | Толщина фланца, h | Диаметр уплотнения, Dy |
|---|---|---|---|---|---|
| Плоский (тип 01) | 165 мм | 125 мм | 4 x Ø18 мм | 18 мм | 110 мм |
| Приварной встык (тип 11) | 165 мм | 125 мм | 4 x Ø18 мм | 22 мм | 110 мм |
| Свободный (тип 03) с кольцом (тип 04) | 165 мм | 125 мм | 4 x Ø18 мм | 20 мм (фланец), 14 мм (кольцо) | 110 мм |
Выбор марки стали для фланца Ду 50 регламентируется стандартами и должен соответствовать материалу трубы или быть более коррозионно-стойким.
| Марка стали (материал) | Область применения | Предельные рабочие параметры (ориентировочно) |
|---|---|---|
| Ст20, Ст3сп5 | Водопровод, пар низкого давления, неагрессивные жидкости и газы (воздух, азот) при температуре от -40 до +425°C. | До PN160 при соответствующих температурах. |
| 09Г2С | Трубопроводы, работающие при низких температурах (до -70°C), а также в условиях повышенного давления. Широко используется в северном исполнении. | До PN160, t от -70 до +450°C. |
| 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (нержавеющая сталь) | Агрессивные среды: кислоты, щелочи, растворы солей, пищевые продукты, среды с высокими требованиями к чистоте. Трубопроводы АЭС. | До PN160, t от -253 до +600°C. |
| 15Х5М | Трубопроводы, работающие в средах с повышенной температурой (перегретый пар, нефтепродукты) до +600°C. | До PN160. |
Герметичность и надежность соединения обеспечивается полным комплектом деталей.
Правильный монтаж критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.
Основные методы контроля: визуальный осмотр на отсутствие перекосов, проверка динамометрическим ключом момента затяжки, гидравлические или пневматические испытания на герметичность. Распространенные дефекты: несоосность фланцев (параллельное или угловое смещение), превышение зазора между фланцами, повреждение уплотнительной поверхности, использование несоответствующего или бракованного крепежа, неравномерная затяжка.
Основное отличие — в геометрических размерах и, как следствие, в допустимом рабочем давлении. Фланец PN40 имеет большую толщину (h), больший наружный диаметр (D) и, часто, большее количество отверстий под крепеж большего диаметра. Например, для фланца Ду 50 приварного встык по ГОСТ: при PN16 толщина 22 мм, наружный диаметр 165 мм, 4 отверстия под шпильки М16; при PN40 толщина 26 мм, наружный диаметр 185 мм, 4 отверстия под шпильки М20. Материал исполнения также может быть более высокого класса.
Выбор прокладки определяется тремя факторами: исполнением уплотнительной поверхности фланца (по ГОСТ 33259), параметрами рабочей среды (давление, температура, химический состав) и требованиями нормативной документации на конкретный объект. Для исполнений 1-4 стандартно применяются спирально-навитые прокладки (СНП). Для исполнений 21-24, 41-44 — плоские неметаллические. Необходимо сверяться с таблицами совместимости материалов прокладки со средой.
Да, такое соединение возможно, но с учетом ряда условий. Во-первых, геометрические параметры (Ду, Ру, исполнение) должны полностью совпадать. Во-вторых, необходимо учитывать разницу в коэффициентах линейного расширения, что может быть критично для температурных циклов. В-третьих, крепеж должен быть подобран с учетом риска электрохимической коррозии. Часто в таких случаях используют крепеж из нержавеющей стали или с защитными покрытиями.
Для давления 10 МПа (≈100 атм) однозначно рекомендуется применять фланцы приварные встык (тип 11). Они обеспечивают высокую прочность соединения за счет плавного перехода от воротника к диску и сварного шва встык, который легче контролировать. Плоские приварные фланцы (тип 01) для таких давлений, как правило, не используются.
«Юбочный» фланец — это разговорное название фланца приварного встык (воротникового, типа 11) из-за характерной конической ступицы, напоминающей юбку. Применяется на всех ответственных трубопроводах: магистральных, технологических, работающих под высоким давлением, при повышенных температурах, в условиях вибрации и знакопеременных нагрузок. Для Ду 50 это стандартный выбор для энергетических и нефтехимических объектов.
Маркировка наносится на наружную боковую поверхность фланца или на торец. Она должна включать: товарный знак или наименование изготовителя, условный проход (Ду 50), условное давление (PN), исполнение уплотнительной поверхности, марку материала. Например: «ВТЗ ДУ-50-PN16 ст.20 исп.2». Отсутствие маркировки или ее нечитаемость — повод для отбраковки изделия.