Фланцы Ду 700: технические характеристики, стандарты, применение и монтаж

Фланец Ду 700 — это соединительная деталь трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и машин, предназначенная для герметичного соединения участков труб и присоединения к ним оборудования. Условный диаметр (Ду, DN) 700 мм указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода и является ключевым параметром, определяющим геометрию и область применения фланца. Изделия такого размера относятся к крупногабаритным и ответственными узлам, применяемым в магистральных и технологических системах высокого давления и производительности.

Основные стандарты и конструктивные исполнения

Производство и применение фланцев Ду 700 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов. Выбор стандарта определяет геометрию, типы уплотнительных поверхностей, материалы и допустимые давления.

ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12820-80 и 12821-80)

Наиболее распространенный стандарт для стальных плоских и приварных встык фланцев. Для Ду 700 актуальны оба типа.

• Плоский фланец (ПФ): Устанавливается с помощью двух сварных швов по окружности трубы. Применяется преимущественно на трубопроводах низкого и среднего давления (условное давление Ру, PN обычно до 2.5 МПа). Для Ду 700 требует точной подрезки трубы и качественной сварки.
• Фланец приварной встык (ВФ): Имеет коническую горловину, которая приваривается одним стыковым швом к торцу трубы. Конструкция обеспечивает лучшую герметичность, повышенную прочность и стойкость к изгибающим моментам, что критически важно для больших диаметров. Применяется в системах высокого давления (до 25 МПа и выше).

ГОСТ 28759.4-90 (на фланцы сосудов и аппаратов)

Стандарт распространяется на фланцы, изготавливаемые совместно с корпусом аппарата (приварные встык и на приварных кольцах). Исполнение 4 (с соединительным выступом) является наиболее распространенным для Ду 700 в химической и нефтеперерабатывающей отраслях.

Серия уплотнительных поверхностей

Для обеспечения герметичности стыка форма поверхности фланца должна соответствовать форме прокладки. Основные исполнения для Ду 700:

• Исполнение 1 (гладкая): С гладкой уплотнительной поверхностью. Применяется с мягкими прокладками (паронит, фторопласт) для низких давлений.

Исполнение 2 (выступ-впадина): Состоит из выступа на одном фланце и впадины на другом. Фиксирует прокладку, предотвращая ее выдувание. Применяется для средних давлений.

• Исполнение 3 (шип-паз): Аналогично выступу-впадине, но с более выраженной геометрией. Обеспечивает лучшую фиксацию эластичных и металлических прокладок.
• Исполнение 4 (под линзовую прокладку): Имеет коническую поверхность для установки линзовой прокладки. Применяется в высокотемпературных и высоконапорных системах (ТЭС, АЭС).
• Исполнение 5 (под прокладку овального сечения): Аналогично линзовой, но с овальным пазом. Обеспечивает максимальную герметичность в условиях сверхвысоких параметров рабочей среды.

Материалы изготовления

Выбор материала определяется рабочими параметрами среды (давление, температура, агрессивность) и нормативной документацией.

Таблица 1. Основные марки сталей для фланцев Ду 700

Марка стали	Стандарт	Область применения	Температурный диапазон, °C
Ст20, Ст3сп	ГОСТ 33259	Водопровод, пар низкого давления, неагрессивные среды.	-30 до +400
09Г2С	ГОСТ 33259	Магистральные трубопроводы, системы с низкими температурами (до -70°C).	-70 до +450
12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т	ГОСТ 33259, ГОСТ 28759.4	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность, высокотемпературный пар.	-196 до +600
15Х5М, 12ХМ	ГОСТ 33259	Трубопроводы перегретого пара (ТЭС), нефтеперерабатывающие установки (сероводородсодержащие среды).	-30 до +600

Ключевые геометрические параметры и масса

Габариты и масса фланца Ду 700 варьируются в зависимости от типа и условного давления (Py/Pn).

Таблица 2. Основные параметры фланцев Ду 700 по ГОСТ 33259-2015 (выборочно)

Тип фланца	Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, Dб (мм)	Количество и диаметр болтов	Толщина, h (мм)	Масса (кг, approx.)
Плоский (ПФ)	1.0	860	810	28хМ27	48	~145
	2.5	900	850	32хМ27	60	~220
Приварной встык (ВФ)	1.0	860	810	28хМ27	58	~195
	10.0	1030	980	40хМ36	115	~780

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы условным диаметром 700 мм являются ключевыми элементами магистральных и ответственных технологических систем.

• Энергетика: Магистрали питательной и циркуляционной воды на ТЭС и АЭС; трубопроводы пара средних параметров; системы технического водоснабжения; газо- и воздуховоды большого сечения.
• Нефтегазовая отрасль: Магистральные нефте- и продуктопроводы; технологические линии на НПЗ (например, выход с ректификационных колонн); системы сбора и транспорта попутного нефтяного газа.
• Химическая промышленность: Аппараты (реакторы, колонны, теплообменники) большого объема; магистрали для транспортировки сырья и продуктов химических процессов.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные водоводы; напорные коллекторы КНС и очистных сооружений; соединения с крупногабаритной запорной и регулирующей арматурой (задвижки Ду 700).

Особенности монтажа и контроля

Монтаж фланцевых соединений Ду 700 требует строгого соблюдения технологических регламентов из-за высокой ответственности узла.

Подготовка и центровка

Торцы труб должны быть подготовлены (скошены под сварку) и очищены. Фланцы центрируются по наружному диаметру и болтовой окружности. Зазор между уплотнительными поверхностями после предварительной стяжки должен быть равномерным по всей окружности. Перекосы недопустимы.

Стяжка крепежными изделиями

Применяются болты, шпильки, гайки и шайбы класса прочности не ниже 5.6, а для ответственных соединений — 8.8 или выше. Стяжка должна выполняться динамометрическим инструментом по определенной схеме (крест-накрест) в несколько этапов до достижения расчетного момента затяжки. Это обеспечивает равномерное обжатие прокладки.

Контроль качества

• Визуальный и измерительный контроль (ВИК): Проверка геометрии, состояния поверхностей, маркировки.
• Ультразвуковой контроль (УЗК): Выявление внутренних дефектов (расслоений, пор, трещин) в теле фланца, особенно в зоне перехода горловины.
• Контроль твердости (ТВ): Проверка соответствия механических свойств материала.
• Контроль герметичности: Проводится после монтажа методами гидро- или пневмоиспытаний в соответствии с проектными требованиями.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ду от DN и PN от Ру?

Ду (условный диаметр) и DN (номинальный диаметр) — это, по сути, одно и то же, обозначение номинального размера соединения в миллиметрах (ГОСТ) или безразмерной величиной (ISO). PN (Nominal Pressure) и Ру (условное давление) — это номинальные (условные) давления, выраженные в барах (PN) или МПа (Ру). PN 16 соответствует Ру 1.6 МПа. При подборе аналогов необходимо учитывать соответствие не только числового значения, но и температуры, на которую оно приведено.

Можно ли использовать плоский фланец вместо приварного встык для Ду 700 на давление 2.5 МПа?

Теоретически, стандарты допускают это для указанного давления. Однако на практике для диаметра 700 мм даже при средних давлениях предпочтение отдается фланцам приварным встык из-за их значительно более высокой стойкости к изгибающим нагрузкам и вибрации, которые неизбежны в крупногабаритных системах. Решающее слово должно оставаться за проектной документацией и расчетом на прочность.

Как правильно выбрать тип прокладки для фланца Ду 700?

Выбор зависит от параметров среды и типа уплотнительной поверхности:

• Для воды, воздуха неагрессивных сред при Ру до 2.5 МПа и t до 100°C на поверхность исполнения 1 или 2 применяют паронитовые прокладки (ПОН, ПМБ).
• Для масла, топлива — прокладки из фторопласта (ФУМ) или маслобензостойкой резины.
• Для агрессивных сред (кислоты, щелочи) — прокладки из терморасширенного графита (ТРГ) с металлической окантовкой или фторопласта.
• Для пара высоких параметров (t >450°C, P >4.0 МПа) на поверхностях исполнения 4 или 5 применяют цельнометаллические линзовые или прокладки овального сечения из стали 12Х18Н10Т или 13ХФА.

Каковы основные причины разгерметизации крупногабаритных фланцевых соединений?

• Неравномерная затяжка крепежа: Приводит к перекосу и неравномерному обжатию прокладки.
• Несоосность соединяемых патрубков: Создает дополнительные изгибающие напряжения.
• Некорректный подбор или установка прокладки: Несоответствие материла, повреждение при монтаже.
• Ползучесть материала (крип): Актуально для высокотемпературных систем, требует периодической подтяжки соединения.
• Вибрация и пульсации в трубопроводе: Ослабляют затяжку со временем.

Существуют ли альтернативы фланцевому соединению для труб Ду 700?

Да, альтернативой могут служить:

• Сварное соединение (стыковой шов): Наиболее надежный и герметичный метод для неразъемных соединений. Применяется на магистральных трубопроводах, где разборка не планируется.
• Муфтовое соединение с обжимным кольцом (Viking Johnson и аналоги): Позволяет быстро создать разъемное соединение без сварки, компенсирует небольшие несоосности. Часто используется для соединения с арматурой или в ремонтных работах.
• Фланцы на отбортовке: Для тонкостенных труб, но для Ду 700 и высоких давлений применяются редко.

Выбор зависит от требований к разборности, наличия сварки, условий монтажа и бюджета проекта.

Заключение

Фланцевое соединение Ду 700 представляет собой сложный инженерный узел, правильный выбор, изготовление и монтаж которого определяют надежность и безопасность всей крупногабаритной трубопроводной системы. Ключевыми факторами являются строгое соответствие стандартам, корректный подбор материала и типа уплотнения, а также соблюдение технологии монтажа с применением соответствующего контрольно-измерительного оборудования. Использование фланцев Ду 700 требует профессионального подхода на всех этапах — от проектирования до ввода в эксплуатацию и технического обслуживания.