Фланцы плоские Ду 200

Фланцы плоские Ду 200: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец плоский стальной приварной Ду 200 представляет собой кольцевую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, оборудования и приборов. Ключевая особенность плоского фланца заключается в том, что при монтаже он свободно надевается на трубу и приваривается к ней двумя сварными швами: стыковым (встык) по периметру трубы и угловым (в торец) с внутренней стороны. Условный проход (Ду) 200 мм указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода, что соответствует наружному диаметру трубы 219 мм по ГОСТ 33259-2015 (трубы стальные бесшовные) или 225 мм по ГОСТ 10704-91 (трубы электросварные).

Основные стандарты и технические характеристики

В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом, регламентирующим параметры плоских фланцев, является ГОСТ 33259-2015 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250. Конструкция, размеры и общие технические требования». Данный стандарт гармонизирован с европейскими нормами EN 1092-1, что упрощает применение продукции в международных проектах. Для фланцев Ду 200 наиболее распространенными рядами номинальных давлений (PN) являются: PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40. С повышением давления увеличиваются толщина фланца, диаметр и количество крепежных отверстий, а также размеры уплотнительной поверхности.

Основные геометрические параметры плоского фланца Ду 200 включают:

• Наружный диаметр фланца (D): Внешний размер фланцевого диска.
• Диаметр окружности расположения отверстий (D1): Диаметр, на котором находятся центры крепежных отверстий.
• Количество и диаметр отверстий под крепеж (n x d): Определяет тип и размер болтов или шпилек.
• Толщина фланца (h): Зависит от давления и материала.
• Диаметр условного прохода (Ду): 200 мм.
• Тип уплотнительной поверхности: Для плоских фланцев это, как правило, исполнение 1 (гладкая поверхность) или исполнение 2 (с выступом-шипом).

Таблица 1. Основные размеры плоских фланцев по ГОСТ 33259-2015 (Ду 200, ряд давлений PN 6 — PN 40)

PN (Номинальное давление)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр окружности отверстий, D1 (мм)	Кол-во отверстий x диаметр, n x d (мм)	Толщина фланца, h (мм), не менее	Масса (кг), ориентировочно
6	340	295	8 x 18	20	8.5
10	340	295	8 x 18	22	9.3
16	340	295	8 x 22	24	10.2
25	355	310	12 x 22	26	12.8
40	380	330	12 x 26	30	16.5

Материалы изготовления и марки стали

Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируется стандартами. Для плоских фланцев Ду 200 применяются следующие основные марки сталей:

• Ст20, Ст3сп/пс: Углеродистые стали общего назначения. Применяются для трубопроводов с неагрессивными средами (вода, пар, воздух, азот) при температурах от -40 до +425°С.
• 09Г2С: Низколегированная сталь. Используется в условиях низких температур (до -70°С) и для ответственных конструкций, обладает повышенной прочностью.
• 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т: Коррозионно-стойкие (нержавеющие) аустенитные стали. Применяются для работы с агрессивными средами (кислоты, щелочи, растворы) в химической, нефтехимической, пищевой промышленности, а также при высоких температурах.
• 15Х5М Жаростойкая сталь, предназначенная для работы в высокотемпературных средах (нефтепереработка).

Материал фланца должен соответствовать материалу присоединяемого трубопровода или арматуры во избежание образования гальванических пар и коррозии.

Области применения в энергетике и промышленности

Плоские фланцы Ду 200 находят широкое применение в системах, где не требуются условия повышенной герметичности и динамических нагрузок, характерных для фланцев с соединением «шип-паз» или «выступ-впадина». Основные сферы использования:

• Теплоэнергетика: Соединения трубопроводов сетевой воды, конденсата, пара низкого и среднего давления в котельных, тепловых сетях, на ТЭЦ.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные и технологические трубопроводы большого диаметра на насосных станциях, очистных сооружениях.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии с неагрессивными средами при умеренных давлениях.
• Вентиляция и пневмотранспорт: Соединения воздуховодов высокого давления большого сечения.
• Общее машиностроение: Подключение вспомогательных систем (сжатый воздух, охлаждение).

Монтаж и требования к сварке

Качество фланцевого соединения напрямую зависит от соблюдения технологии монтажа. Порядок установки плоского фланца Ду 200 на трубу:

1. Подготовка: Проверка геометрии фланца и трубы, зачистка кромок от окалины, ржавчины и загрязнений. Торец трубы должен быть обрезан строго перпендикулярно оси.
2. Насадка фланца: Фланец надевается на трубу таким образом, чтобы фаска на внутреннем отверстии фланца была направлена в сторону торца трубы.
3. Прихватка и центровка: Фланец прихватывается к трубе в 2-3 точках, обеспечивая соосность отверстий под крепеж и перпендикулярность плоскости фланца оси трубы. Допустимое отклонение — не более 0.5 мм на 100 мм диаметра.
4. Сварка: Выполняется два сварных шва:
   • Первый шов — стыковой, снаружи, по периметру соединения трубы и фланца.
   • Второй шов — угловой, изнутри, в месте прилегания торца фланца к наружной поверхности трубы.

   Сварка должна производиться квалифицированным персоналом по технологическим картам. Для ответственных объектов обязателен визуальный и измерительный контроль, а также неразрушающий контроль (например, ультразвуковой) сварных швов.

5. Сборка фланцевого соединения: Между уплотнительными поверхностями устанавливается прокладка (паронитовая, фторопластовая, спирально-навитая). Крепеж (болты, шпильки) затягивается равномерно крест-накрест динамометрическим ключом с усилием, указанным в проектной документации, для обеспечения равномерного давления на прокладку.

Преимущества и недостатки плоских фланцев по сравнению с другими типами

Преимущества:

• Более низкая стоимость по сравнению с приварными встык (воротниковыми) фланцами из-за меньшей металлоемкости и простоты изготовления.
• Простота монтажа на прямолинейных участках трубопровода.
• Широкий ряд типоразмеров и доступность на складах.

Недостатки:

• Меньшая прочность и надежность соединения по сравнению с воротниковыми фланцами, особенно при циклических нагрузках (вибрация, перепады температуры).
• Наличие двух сварных швов увеличивает объем сварочных работ и зону термического влияния.
• Не рекомендуется для применения в условиях высоких знакопеременных нагрузок, в сейсмически активных зонах, на трубопроводах с высокой температурой (выше 300°С) и давлением (выше PN 40), где предпочтительны фланцы приварные встык.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем плоский фланец отличается от воротникового (приварного встык)?

Плоский фланец свободно надевается на трубу и приваривается по окружности и с торца. Воротниковый фланец имеет коническую горловину (воротник) и приваривается к трубе одним стыковым швом, что обеспечивает лучшую усталостную прочность, снижает концентрацию напряжений и предпочтительно для тяжелых условий эксплуатации.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 200 PN 16?

Для фланца Ду 200 PN 16 с уплотнительной поверхностью исполнения 1 (гладкой) наиболее распространены прокладки из паронита марки ПОН (общего назначения) толщиной 1.5 или 3 мм. Наружный диаметр прокладки равен D (340 мм), внутренний — диаметру трубы (219 мм). Для агрессивных сред применяются фторопластовые (FKM) или спирально-навитые прокладки (SPD) с графитовым или PTFE наполнителем.

Каким нормативным документом регламентируется затяжка болтов фланцевого соединения?

Рекомендуемые моменты затяжки указаны в ГОСТ 33259-2015 (Приложение Б) или в стандарте ASME PCC-1. Затяжка должна осуществляться динамометрическим ключом по определенной схеме (крест-накрест) в несколько проходов для равномерного обжатия прокладки.

Можно ли использовать плоский фланец Ду 200 для соединения с арматурой, имеющей фланец исполнения «шип-паз»?

Нет, напрямую это невозможно. Уплотнительные поверхности должны быть одинаковыми. Для стыковки потребуется переходной фланец или замена одного из элементов соединения. Плоский фланец (исполнение 1) совместим только с таким же плоским или с фланцем «выступ» (RF) при использовании соответствующей прокладки.

Как маркируется плоский фланец из стали 09Г2С для Ду 200 и PN 25?

Пример условного обозначения по ГОСТ 33259-2015: Фланец 1-200-25 09Г2С ГОСТ 33259-2015. Где: 1 — исполнение уплотнительной поверхности (гладкая), 200 — условный проход (Ду), 25 — номинальное давление (PN), 09Г2С — марка стали.

Заключение

Плоские фланцы Ду 200 являются массовым и экономичным решением для разъемных соединений трубопроводных систем среднего диаметра, работающих в широком диапазоне давлений (до PN 40) и температур. Их корректный подбор по стандарту, материалу и давлению, а также строгое соблюдение технологий сварки и сборки — обязательные условия для создания герметичного, надежного и долговечного соединения. При проектировании новых или модернизации существующих систем необходимо проводить анализ рабочих условий для обоснованного выбора между плоскими и воротниковыми фланцами, учитывая все факторы нагрузки и требования безопасности.