Фланцы Ду 600

Фланцы Ду 600: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец Ду 600 представляет собой соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для создания разъемных соединений. Цифровое обозначение «Ду 600» указывает на условный проход, соответствующий внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в миллиметрах (в данном случае приблизительно 600 мм). Фланцы данного типоразмера применяются на магистральных трубопроводах большого диаметра в энергетике (тепловые и атомные электростанции), нефтегазовой, химической промышленности, водоснабжении и водоотведении, где требуется обеспечение высокой герметичности и прочности при значительных рабочих параметрах среды.

Конструктивные особенности и геометрические параметры

Фланец Ду 600 — это массивная кольцевая деталь, изготавливаемая преимущественно методом горячей штамповки или центробежного электрошлакового литья с последующей механической обработкой. Конструктивно он содержит центральное отверстие под проход среды, равное или несколько превышающее Ду, и равномерно расположенные по окружности отверстия под шпильки или болты. Ключевые геометрические параметры, регламентируемые стандартами, включают: наружный диаметр фланца (D), диаметр окружности расположения отверстий под крепеж (D1), количество и диаметр отверстий под шпильки (n x d), толщину присоединительного фланца (h), а также конструкцию уплотнительной поверхности.

Для фланцев Ду 600 критически важна точность изготовления, особенно соосность отверстий под крепеж и качество обработки уплотнительных поверхностей, так как даже незначительные перекосы при монтаже могут привести к разгерметизации соединения, работающего под высоким давлением.

Основные типы фланцев по ГОСТ, ГОСТ Р, ASME/ANSI

Выбор типа фланца определяется проектными требованиями, параметрами рабочей среды и нормативной документацией.

По ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80, 12821-80) и ГОСТ Р 54432-2011:

• Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01): Надевается на трубу и приваривается двумя угловыми швами по окружности. Применяется при умеренных давлениях (как правило, до 2.5 МПа для Ду 600). Относительно прост в изготовлении и монтаже.
• Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, тип 11): Имеет коническую переходную шейку, которая приваривается встык к трубе. Равнопрочность соединения с трубой и оптимальное распределение механических напряжений делают его предпочтительным для высоких давлений (до 10.0 МПа и выше для Ду 600), циклических нагрузок и критических объектов.
• Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, тип 02 + 03): Состоит из свободного фланца и приварного кольца. Позволяет легко совмещать отверстия под болты при монтаже, исключает проворот. Экономически выгоден при использовании фланцев из дорогих материалов (легированные, нержавеющие стали), так как кольцо изготавливается из того же материала, что и труба, а свободный фланец — из конструкционной стали.

По американскому стандарту ASME/ANSI B16.5:

• Weld Neck Flange (WN): Аналог приварного встык фланца. Наиболее распространен для ответственных применений.
• Slip-On Flange (SO): Аналог плоского приварного. Надевается на трубу с зазором и приваривается внутренним и внешним швом.
• Blind Flange (BL): Глухой фланец без центрального отверстия. Используется для заглушения концов трубопроводов, люков, отверстий аппаратов на Ду 600.

Исполнения уплотнительных поверхностей

Тип уплотнительной поверхности определяет выбор прокладки и герметичность соединения. Для Ду 600 наиболее распространены:

• Исполнение 1 (или тип A): Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, фторопласт) при низких и средних давлениях.
• Исполнение 2 (или тип B): Поверхность с выступом (выступ-впадина). Выступ на одном фланце входит в соответствующую впадину на другом, обеспечивая точную центровку и удержание прокладки. Применяется для повышенных давлений.
• Исполнение 3 (или тип D/E): Поверхность с шипом и пазом (шип-паз). Обеспечивает еще более надежное фиксирование прокладки, используется для токсичных, агрессивных или дорогостоящих сред.
• Исполнение 4 (или тип F): Под линзовую прокладку. Характерно для соединений высокого давления (свыше 10 МПа) в энергетике.
• Исполнение 5 (или тип C): Под прокладку овального или восьмигранного сечения. Применяется в соединениях сверхвысокого давления, характерных для нефтегазодобычи.

Материалы изготовления

Материал фланца выбирается исходя из рабочих параметров (давление, температура) и свойств транспортируемой среды (коррозионная активность). Основные группы:

• Углеродистые стали: Ст20, 25Л, 35Л. Для общепромышленного применения при температурах от -40 до +450°C.

Легированные стали: 09Г2С, 13ХФА, 12Х18Н9Т (нержавеющая). Для низких температур (до -70°C), повышенных температур или умеренно агрессивных сред.

• Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали: 20Х13, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304/316. Для агрессивных сред в химической, пищевой, фармацевтической отраслях.

Таблица основных размеров фланцев Ду 600 по ГОСТ 33259-2015 (тип 11, исполнение 2)

Условный проход, Ду (мм)	Давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, D1 (мм)	Кол-во и диаметр отверстий, n x d (мм)	Толщина фланца, h (мм)	Масса (кг, ~)
600	1.0	785	735	32 x 30	46	115
	1.6	805	755	32 x 30	52	135
	2.5	825	775	36 x 33	60	170
	4.0	860	810	40 x 36	72	240

Особенности монтажа и затяжки соединения Ду 600

Монтаж фланцевых соединений такого диаметра требует применения специального оборудования и строгого соблюдения технологии.

• Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок), чистоты отверстий под крепеж. Подбор прокладки (спирально-навитая, металлическая овального сечения, графитовая и т.д.) в соответствии с исполнением поверхности и средой.
• Сборка: Совмещение фланцев без перекосов. Установка прокладки строго по центру. Ввод шпилек (предпочтительнее болтов, так как обеспечивают более равномерную затяжку), накручивание гаек вручную.
• Затяжка: Обязательное использование калиброванного динамометрического инструмента (гидравлические натяжители, мультипликаторы моментов). Затяжка производится по определенной схеме (крест-накрест или по часовой стрелке от одного отверстия) в несколько этапов (минимум в три прохода) до достижения расчетного усилия предварительной и окончательной затяжки. Это исключает перекос фланца и обеспечивает равномерное обжатие прокладки по всей окружности.
• Контроль: После монтажа и в процессе эксплуатации необходим периодический контроль затяжки соединения, особенно после тепловых циклов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 600 от фланца PN 10/16/25 на тот же диаметр?

Ду (условный проход) — это номинальный внутренний диаметр. PN (номинальное давление) — это номинальное допустимое давление при температуре 20°C. Фланец Ду 600 может изготавливаться на разные PN (например, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40). С увеличением PN при одном и том же Ду увеличиваются геометрические параметры фланца (толщина, диаметры, количество и размер крепежа), а также его масса и прочность. Выбор осуществляется по проектному рабочему давлению.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ду 600?

Крепеж (шпильки, гайки, шайбы) подбирается по стандарту в зависимости от материала фланца и рабочих условий. Для фланцев Ду 600, работающих под давлением, используется крепеж класса прочности не ниже 5.6, а чаще 8.8 или 10.9 по ГОСТ или ASTM A193 B7/B16. Диаметр и длина шпилек определяются по таблицам стандартов на фланцы. Длина должна обеспечивать выход конца шпильки из гайки на 1-2 нитки резьбы после окончательной затяжки.

Какие прокладки рекомендуются для фланцев Ду 600 на высоких параметрах (P>10 МПа, T>450°C)?

Для таких условий применяются металлические прокладки: спирально-навитые (СНП) с наполнителем из графита или асбеста, а также цельнометаллические прокладки овального или восьмигранного сечения (для исполнения 5). В энергетике на паропроводах высокого давления традиционно используются линзовые прокладки.

Требуется ли термообработка фланцев после сварки?

Для фланцев из углеродистых сталей, приваренных к трубопроводу, работающему под давлением при температуре выше 450°C, или для фланцев из легированных сталей, как правило, требуется местный или общий высокий отпуск (термообработка) для снятия сварочных напряжений. Необходимость и режим термообработки регламентируются нормами расчета на прочность (например, ПНАЭ Г-7-002-86) и указаны в проектной документации.

Как маркируются фланцы и что должно быть указано в сертификате?

На теле фланца должна быть нанесена несмываемой краской или клеймением маркировка, включающая: товарный знак изготовителя, условный проход (Ду), номинальное давление (Ру или PN), марку материала, номер плавки (для ответственных применений), тип исполнения поверхности. В сертификате соответствия (паспорте) дополнительно указываются результаты неразрушающего контроля (УЗК, рентген), механические испытания материала, данные о термообработке.

Заключение

Фланцы Ду 600 являются критически важными элементами ответственных трубопроводных систем. Их корректный выбор, основанный на анализе стандартов, параметров среды, материала и типа уплотнения, а также строгое соблюдение технологий монтажа и затяжки — обязательные условия для обеспечения долговечной, безопасной и герметичной эксплуатации магистралей в энергетике и промышленности. Пренебрежение техническими требованиями к данным соединениям может привести к серьезным авариям с значительными экономическими и экологическими последствиями.