Фланцы Ду 80 Ру 16
Фланцы Ду 80 Ру 16: технические характеристики, стандарты и применение
Фланец Ду 80 Ру 16 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для монтажа участков труб, присоединения оборудования, приборов и другой аппаратуры. Обозначение расшифровывается следующим образом: Ду 80 – условный проход 80 мм, что соответствует наружному диаметру трубы около 89 мм (для стальных труб по ГОСТ 10704-91), а Ру 16 – условное давление 16 кгс/см² (1,6 МПа) при температуре рабочей среды до 200°C. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленных трубопроводных системах среднего давления.
Основные стандарты и конструктивные исполнения
Производство фланцев Ду 80 Ру 16 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих их геометрию, технические требования, материалы и допуски. Выбор стандарта зависит от типа соединения, технологии изготовления и сферы применения.
Стальные плоские приварные фланцы по ГОСТ 12820-80
Данные фланцы представляют собой плоское кольцо, которое свободно надевается на трубу и приваривается двумя сварными швами по окружности (к трубе и к ступице). Для Ду 80 Ру 16 основные геометрические параметры следующие:
- Наружный диаметр фланца (D): 195 мм
- Диаметр окружности расположения болтов (D₁): 160 мм
- Количество и диаметр отверстий под крепеж: 8 отверстий диаметром 18 мм
- Диаметр болтовой окружности (D₆): 148 мм
- Толщина фланца (b): 20 мм
- Диаметр условного прохода (Dу): 80 мм
- Масса: приблизительно 3.4 кг (из стали 20)
- Наружный диаметр фланца (D): 200 мм
- Высота ступицы (h): 46 мм
- Диаметр ступицы у основания: 129 мм
- Количество и диаметр отверстий под крепеж: 8 отверстий диаметром 18 мм
- Толщина фланца (b): 20 мм
- Масса: приблизительно 4.9 кг (из стали 20)
- Пара фланцев: Два идентичных фланца, установленных на концах соединяемых элементов.
- Крепежные изделия: Шпильки, болты, гайки и шайбы. Для Ру 16, как правило, используются шпильки М16. Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев (например, сталь 35 для фланцев из Ст20).
- Уплотнительная прокладка: Обеспечивает герметизацию стыка. Выбор прокладки критически важен для надежности соединения.
- Теплоэнергетика и ЖКХ: Тепловые сети (подающие и обратные линии), системы теплоснабжения зданий, трубопроводы горячей воды и пара низкого давления.
- Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы пожаротушения, водоподготовки, трубопроводы с нефтепродуктами низкого давления.
- Химическая и пищевая промышленность: Транспортировка неагрессивных и агрессивных сред (с применением фланцев из нержавеющей стали).
- Судостроение и машиностроение: Системы вентиляции, гидравлические системы, трубопроводы общего назначения.
- Водоснабжение и канализация: Магистральные и распределительные сети, насосные станции.
- Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок), очистка от загрязнений и старой прокладки.
- Установка прокладки: Прокладка размещается строго по центру, без перекосов.
- Совмещение фланцев: Отверстия под шпильки должны совпадать. Запрещается использование монтажных ломиков для совмещения отверстий.
- Установка крепежа: Шпильки/болты должны входить в отверстия свободно, без перекоса. На шпильки накручиваются гайки (желательно с применением смазки, например, графитовой).
- Затяжка: Затяжка производится крест-накрест (диагонально) в несколько приемов с использованием калиброванного динамометрического ключа. Это обеспечивает равномерное прилегание прокладки. Момент затяжки для болтов М16 из стали 35 для давления Ру 16 составляет примерно 200 Н·м, но должен уточняться по технологическим картам.
- Маркировка: Наличие клейма с указанием условного давления (Ру), условного прохода (Ду), марки стали и товарного знака производителя.
- Геометрия: Проверка толщины, диаметров, разметки отверстий, перпендикулярность торцевой поверхности оси отверстия под трубу.
- Качество поверхности: Отсутствие трещин, раковин, закатов, расслоений металла. Шероховатость уплотнительной поверхности должна соответствовать требованиям стандарта (обычно Ra 2.5 – Ra 6.3).
- Типичные дефекты: Несоосность отверстий, разная толщина фланца по окружности, повреждение резьбы в свободных фланцах, несоответствие материала.
- В системах с высокими циклическими нагрузками (вибрация, пульсации давления).
- При частых термических циклах (нагрев-остывание).
- В условиях низких температур (ниже -40°C).
- Для трубопроводов с опасными средами.
Стальные приварные встык (воротниковые) фланцы по ГОСТ 12821-80
Фланцы с конической ступицей (воротником), привариваемые встык одним сварным швом. Такая конструкция обеспечивает более высокую прочность и жесткость соединения, лучшую работу при знакопеременных нагрузках и перепадах температур. Геометрия для Ду 80 Ру 16:
Фланцы стальные свободные на приварном кольце по ГОСТ 12822-80
Конструкция состоит из двух элементов: свободного фланца (кольца) и приварного кольца. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец остается незакрепленным, что позволяет легко совмещать отверстия под болты при монтаже, особенно на поворотах или в труднодоступных местах. Параметры свободного фланца и кольца для Ду 80 Ру 16 идентичны плоскому фланцу по ГОСТ 12820-80.
Материалы изготовления и марки стали
Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и нормативной документацией. Основные марки сталей:
| Марка стали | Стандарт | Область применения | Рабочая температура, °C |
|---|---|---|---|
| Ст20, 20пс | ГОСТ 12816-80 | Вода, пар, нейтральные жидкости и газы. Наиболее распространенный материал для общепромышленного применения. | -40 до +400 |
| 09Г2С | ГОСТ 12816-80 | Низколегированная сталь для работы при низких температурах (до -70°C) и повышенных нагрузках. | -70 до +400 |
| 12Х18Н10Т | ГОСТ 12816-80 | Коррозионно-стойкая аустенитная сталь. Применяется в агрессивных средах (кислоты, щелочи), пищевой и химической промышленности. | -196 до +600 |
| 15Х5М | ГОСТ 12816-80 | Жаростойкая легированная сталь. Предназначена для сред с высокой температурой (дымовые газы, перегретый пар). | -40 до +600 |
Комплектация фланцевого соединения Ду 80 Ру 16
Герметичное фланцевое соединение формируется из нескольких обязательных элементов:
Типы уплотнительных прокладок для Ру 16
| Тип прокладки | Материал | Стандарт | Применение |
|---|---|---|---|
| Плоская неметаллическая | Паронит ПОН, ПМБ, резина, фторопласт | ГОСТ 15180-86, ГОСТ 15180-86 | Вода, пар, воздух, неагрессивные среды. Паронит выдерживает температуру до +450°C. |
| Плоская металлическая | Оцинкованная сталь 08кп, 10, 20 | ГОСТ 15180-86 | Повышенные температуры и давления. Часто используется в теплоэнергетике. |
| Линзовая | Сталь 08Х18Н10Т, 10Г2 | ГОСТ 12822-80 | Высокое давление (до 100 МПа и более). Для Ру 16 применяется редко, характерна для высоких давлений. |
| Овального или восьмигранного сечения | Мягкая сталь, латунь, медь | — | Высокотемпературные и высоконапорные среды в нефтехимии. Требует высокого качества поверхностей фланцев. |
Области применения фланцев Ду 80 Ру 16
Данный типоразмер широко используется в различных отраслях промышленности для монтажа технологических трубопроводов:
Монтаж и затяжка фланцевого соединения
Качество монтажа напрямую влияет на герметичность и долговечность соединения. Порядок работ:
Контроль качества и дефекты
При приемке и эксплуатации фланцев необходимо обращать внимание на следующие параметры:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение фланцев по ГОСТ от серии ASME/ANSI?
Фланцы ГОСТ (российские/евразийские стандарты) и ASME/ANSI (американские) имеют принципиальные различия в геометрических параметрах (наружные диаметры, диаметры болтовых окружностей, количество и размер крепежных отверстий), системе обозначений (PN vs Class) и ряде конструктивных особенностей. Фланец Ду 80 Ру 16 (PN16) не является взаимозаменяемым с фланцем ASME Class 150 того же номинального диаметра из-за различий в размерах. Прямая замена невозможна без использования переходных элементов.
Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 80 Ру 16?
Выбор прокладки осуществляется по следующим критериям: рабочая среда (химический состав, агрессивность), температура и давление. Для воды, пара и воздуха до +450°C чаще всего применяют паронитовые прокладки (ПОН). Для агрессивных сред – фторопластовые (ФУМ) или паронит специальных марок. Размер прокладки должен точно соответствовать размерам уплотнительной поверхности фланца (D₃ и D₄ по ГОСТ 12815-80).
Можно ли использовать фланец Ру 16 для более высокого давления, например, 25 кгс/см²?
Категорически не рекомендуется. Условное давление Ру 16 указывает на максимальное допустимое рабочее давление при температуре 200°C. Эксплуатация при более высоком давлении может привести к разрушению фланца, разрыву прокладки или выдавливанию крепежа, что создаст аварийную ситуацию. Для давления 25 кгс/см² необходимо применять фланцы, рассчитанные на Ру 25 (PN25).
Какой тип фланца предпочтительнее: плоский (ГОСТ 12820-80) или приварной встык (ГОСТ 12821-80)?
Приварной встык фланец (воротниковый) является более надежным и прочным соединением за счет конструкции ступицы и типа сварного шва. Он рекомендуется для применения:
Плоские фланцы проще в изготовлении и монтаже, их целесообразно использовать в статических системах с постоянными параметрами, например, в водопроводных сетях.
Как маркируются фланцы из нержавеющей стали?
Фланцы из коррозионно-стойких сталей (например, 12Х18Н10Т) должны иметь маркировку, включающую не только Ру и Ду, но и марку стали. На изделие наносится клеймо или несмываемой краской указывается марка. Это критически важно для идентификации материала в условиях, где смешение с углеродистой сталью недопустимо (пищевая, фармацевтическая, химическая промышленность).
Каков порядок затяжки болтов на фланцевом соединении Ду 80?
Затяжка должна производиться равномерно по окружности в минимум 3 прохода крест-накрест (по звездочке). Рекомендуемая последовательность: первый проход – предварительная затяжка с моментом ~30% от конечного; второй проход – ~70%; третий проход – 100% расчетного момента. После пуска системы под рабочую температуру часто требуется выполнить дополнительную подтяжку (тепловую подтяжку) после остывания, так как материалы имеют разный коэффициент теплового расширения.