Фланцы плоские Ду 15
Фланцы плоские Ду 15: конструкция, стандарты, применение и монтаж
Фланец плоский Ду 15 представляет собой соединительную деталь трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования в виде кольца или диска с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек. Основное назначение – создание разъемного герметичного соединения труб, присоединение к ним запорной, регулирующей или предохранительной арматуры, а также подключение к различным технологическим аппаратам. Условный проход (Ду) 15 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода и является одним из наиболее востребованных типоразмеров в системах тепло- и водоснабжения, технологических линиях малого давления, обвязке оборудования.
Конструктивные особенности и геометрические параметры
Плоский фланец отличается от фланца приварного встык (воротникового) отсутствием конической шейки для приварки встык. Он насаживается на трубу и приваривается двумя сварными швами: по периметру трубы (с торца) и по внутреннему диаметру фланца (со стороны внутреннего отверстия). Это определяет его основные особенности: относительно простую конструкцию, более низкую стоимость изготовления, но и меньшую прочность соединения по сравнению с приварными встык фланцами, особенно при изгибающих нагрузках.
Основные геометрические параметры фланца плоского Ду 15 регламентируются стандартами. Ключевые из них:
- Условный проход (Ду, DN): 15 мм.
- Наружный диаметр фланца (D): Размер внешнего контура фланцевого диска.
- Диаметр окружности расположения отверстий (D1): Диаметр, на котором центрированы отверстия под крепеж.
- Наружный диаметр уплотнительной поверхности (D2): Диаметр выступа или впадины для размещения прокладки.
- Внутренний диаметр фланца (d): Соответствует наружному диаметру трубы, на которую фланец насаживается. Для Ду 15 это, как правило, 18 мм (для трубы 18х2 или 18х2.5) или 22 мм (для трубы 22х2.5).
- Диаметр отверстий под крепеж (d0): Зависит от исполнения и давления.
- Количество отверстий: Обычно 4 отверстия для Ду 15.
- Толщина фланца (b или h): Важнейший параметр, напрямую связанный с рабочим давлением.
- Исполнение уплотнительной поверхности: Для плоских фланцев наиболее характерны Исполнение 1 (с соединительным выступом) и Исполнение 2 (с выступом-впадиной).
- ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные. Конструкция и размеры». Основной стандарт для фланцев, применяемых с условным давлением от Ру 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см²).
- ГОСТ 12815-80 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа. Общие технические требования». Определяет типы исполнений уплотнительных поверхностей, допуски, маркировку, материалы.
- ГОСТ 33259-2015 (на основе EN 1092-1) «Фланцы и их соединения. Круглые фланцы для труб, арматуры и присоединений. Часть 1. Стальные фланцы, номинальное давление от PN 6 до PN 400». Современный стандарт, гармонизированный с европейским, вводящий систему номинальных давлений PN (PN6, PN10, PN16, PN25, PN40).
- ОСТ 26-2043-79, ОСТ 34-10-425-90, ОСТ 36-1-19-81. Отраслевые стандарты для энергетического и химического машиностроения, часто предъявляющие более жесткие требования.
- Внутренние и наружные системы холодного и горячего водоснабжения (ХВС, ГВС).
- Системы отопления с температурой до 150°С и давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см²).
- Технологические трубопроводы низкого давления в пищевой, легкой промышленности.
- Обвязка насосного оборудования, теплообменников, емкостей.
- Системы вентиляции и пневмотранспорта.
- Не рекомендуется для систем с высокими циклическими нагрузками, вибрацией и знакопеременными температурами из-за концентрации напряжений в зонах сварки.
- По сравнению с приварными встык фланцами, создают большее гидравлическое сопротивление из-за наличия внутреннего сварного шва.
- Меньшая стойкость к изгибающим моментам.
- Как правило, не применяются на трубопроводах высокого давления (свыше PN40) и критически важных объектах атомной или основной энергетики, где используются фланцы приварные встык.
- Двух плоских фланцев (на ответных концах труб или арматуры).
- Крепежных элементов: болтов (например, М12х60 кл. пр. 5.8), гаек и шайб. Материал крепежа должен быть совместим с материалом фланца во избежание электрохимической коррозии.
- Уплотнительной прокладки. Для Ду 15 применяются:
- Паранит ПОН (для воды, пара до +450°С).
- Паронит общего назначения.
- Фторопластовые (ФУМ, PTFE) для агрессивных сред.
- Металлические (оцинкованная сталь, мягкая медь) для повышенных температур и давлений.
- Резиновые (для воды, воздуха при низких давлениях).
- Проверка фланцев на отсутствие дефектов, совпадение геометрических параметров.
- Насадка фланцев на трубы с обеспечением соосности. Торец трубы не должен выступать за плоскость уплотнительной поверхности фланца более чем на 0,5 мм.
- Прихватка и последующая сварка: сначала выполняют внутренний шов (со стороны внутреннего отверстия), затем – наружный по периметру трубы. Необходимо предотвратить коробление фланца от перегрева.
- Очистка уплотнительных поверхностей от окалины, краски, загрязнений.
- Установка прокладки строго по центру.
- Совмещение отверстий фланцев, установка болтов/шпилек.
- Затяжка крепежа крест-накрест (по диагонали) в несколько приемов динамометрическим ключом для обеспечения равномерного давления на прокладку. Момент затяжки регламентируется проектными документами.
- Маркировку (Ду, Ру, марка стали, клеймо производителя).
- Отсутствие раковин, трещин, задиров на уплотнительной поверхности.
- Параллельность уплотнительных плоскостей.
- Соосность отверстий под крепеж.
- Качество сварных швов (визуально и, при необходимости, методами неразрушающего контроля).
- 1 – Исполнение 1 (с соединительным выступом).
- 15 – Условный проход Ду 15 мм.
- 25 – Условное давление Ру 25 кгс/см² (2,5 МПа).
- ст. 20 – Марка стали 20.
- ГОСТ 12820-80 – Стандарт на конструкцию и размеры.
Нормативная документация и стандарты
Производство и применение плоских фланцев Ду 15 в РФ и странах СНГ регулируется следующими основными стандартами:
Выбор стандарта зависит от проекта, отрасли (ЖКХ, нефтехимия, энергетика) и требований заказчика.
Материалы изготовления
Материал фланца выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и должен соответствовать материалу присоединяемого трубопровода или арматуры.
| Марка стали | Обозначение по ГОСТ | Область применения и особенности |
|---|---|---|
| Ст3сп, Ст3пс | 20, 25 | Для неагрессивных сред (вода, пар, воздух, инертные газы) при температурах от -30 до +425°С. Наиболее распространенный и экономичный вариант для коммунальной сферы. |
| 09Г2С | 09Г2С | Низколегированная сталь для работы при температурах до -70°С. Применяется в северном исполнении. |
| 12Х18Н10Т | 12Х18Н10Т | Коррозионно-стойкая аустенитная сталь. Для агрессивных сред (кислоты, щелочи, растворы) в химической и пищевой промышленности. |
| 15Х5М | 15Х5М | Жаростойкая сталь для сред с высокой температурой (до +600°С) – линии перегретого пара в энергетике. |
| 10Г2 | 10Г2 | Для повышенных давлений и нагрузок. |
Технические характеристики и подбор
Ключевой характеристикой является условное давление (Ру) или номинальное давление (PN). Для фланца Ду 15 оно определяет все остальные геометрические размеры: толщину, диаметры, количество и размер крепежных отверстий.
| Условное давление, Ру (кгс/см²) | Номинальное давление, PN | Наружный диаметр D, мм | Диаметр болтовой окружности D1, мм | Толщина фланца b, мм | Диаметр отверстий под болты d0, мм | Кол-во отверстий | Масса, кг (прибл.) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1; 2,5 | PN6 | 95 | 65 | 12 | 14 | 4 | 0,45 |
| 6 | PN10 | 95 | 65 | 14 | 14 | 4 | 0,52 |
| 10 | PN16 | 95 | 65 | 16 | 14 | 4 | 0,60 |
| 16; 25 | PN25; PN40 | 95 | 65 | 18 | 14 | 4 | 0,67 |
Важное замечание: При подборе фланца Ду 15 необходимо точно знать не только условный проход, но и наружный диаметр трубы, так как посадочное отверстие фланца (d) должно соответствовать ему с минимальным зазором для насадки. Распространенная ошибка – заказ фланца на Ду 15 без указания диаметра трубы (18 мм или 22 мм), что приводит к несовместимости.
Области применения и ограничения
Применение:
Ограничения и недостатки:
Комплектация фланцевого соединения и монтаж
Фланцевое соединение Ду 15 состоит из:
Порядок монтажа:
Контроль качества и дефекты
При приемке и эксплуатации необходимо контролировать:
Типичные дефекты: перекос фланцев при сварке, повреждение резьбы в отверстиях, неравномерная затяжка болтов, приводящая к протечкам, использование неподходящей или дефектной прокладки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается плоский фланец Ду 15 от фланца приварного встык (воротникового) того же диаметра?
Плоский фланец насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Фланец приварной встык имеет коническую шейку, которая приваривается одним стыковым швом, что обеспечивает лучшую работу под изгибом и вибрацией, а также меньшее гидравлическое сопротивление. Плоский фланец дешевле и проще в изготовлении, но имеет ограничения по применению в условиях высоких динамических нагрузок.
Как правильно расшифровать обозначение «Фланец 1-15-25 ст. 20 ГОСТ 12820-80»?
Какой крепеж используется для фланцев Ду 15 PN16?
Для большинства фланцев Ду 15 PN16 (Ру 16) по ГОСТ 12820-80 используется 4 болта М12. Длина болта рассчитывается как сумма толщин двух фланцев, двух гаек, шайб и запаса на резьбу (обычно 3-5 мм). Типовая длина – 60-70 мм. Класс прочности – не ниже 5.8. Для ответственных соединений применяют болты класса 8.8.
Можно ли использовать плоский фланец Ду 15 на трубопроводе с давлением 100 атмосфер (10 МПа)?
Нет, категорически не рекомендуется. Плоские фланцы по ГОСТ 12820-80 рассчитаны на максимальное давление Ру 25 кгс/см² (2,5 МПа). Для давления 10 МПа (100 кгс/см²) необходимо применять фланцы приварные встык по ГОСТ 12821-80 или иные специальные конструкции, рассчитанные и сертифицированные на такие параметры.
Что делать, если отверстия у двух соединяемых фланцев Ду 15 не совпадают?
Совпадение отверстий – обязательное условие. Несовпадение свидетельствует о:
1. Ошибке в поставке (фланцы разных стандартов или давлений).
2. Дефекте изготовления.
3. Повороте фланца относительно друг друга при сварке.
Исправление путем рассверливания или обработки отверстий запрещено, так как это нарушает расчетную прочность. Несоответствующие фланцы подлежат замене.
Как выбрать прокладку для фланцевого соединения Ду 15 на горячую воду (t=110°C)?
Для систем ГВС и отопления с температурой до 120-150°C наиболее распространенным и надежным выбором является прокладка из паронита общего назначения (ПОН) толщиной 1,5-2,0 мм. Она обеспечивает хорошую герметичность, стойкость к температуре и умеренному давлению. Альтернативой может служить фторопластовая (PTFE) прокладка, особенно если есть требования к чистоте среды.