Фланцы плоские Ду 40
Фланцы плоские Ду 40: технические характеристики, стандарты и применение
Фланец плоский Ду 40 представляет собой соединительную деталь трубопроводной арматуры, резервуаров или аппаратов, предназначенную для монтажа посредством болтового соединения. Условный проход (Ду) 40 мм соответствует наружному диаметру присоединяемой трубы 45 мм (для стальных водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75). Плоский фланец характеризуется отсутствием конической ступицы (горловины) и представляет собой плоское кольцо с равномерно расположенными отверстиями под крепеж. Монтаж осуществляется наваркой фланца на трубу по периметру с двух сторон, что отличает его от фланца приварного встык.
Область применения и ограничения
Плоские фланцы на давление Ру 0.1-2.5 МПа (1-25 кгс/см²) изготавливаются по ГОСТ 12820-80 и применяются в системах, работающих в неагрессивных средах (вода, пар, неагрессивные газы и жидкости) при температуре от -30 до +300 °C. Основные сферы применения:
- Технологические трубопроводы низкого и среднего давления.
- Системы водоснабжения и теплоснабжения (тепловые сети, котельные).
- Вентиляционные и газовые системы.
- Подключение контрольно-измерительных приборов и датчиков (например, манометров через трехходовые краны).
- Соединение насосного и теплообменного оборудования.
- Два фланца (плоских), устанавливаемых на соединяемые элементы.
- Крепежные изделия: Шпильки (ГОСТ 9066-75) или болты (ГОСТ 7798-70) с гайками (ГОСТ 5915-70). Для Ду 40 обычно применяются 4 шпильки/болта. Класс прочности крепежа – не ниже 5.6, для ответственных соединений – 8.8.
- Уплотнительная прокладка: Размещается между уплотнительными поверхностями фланцев для обеспечения герметичности. Выбор прокладки критически важен.
- Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, раковин), очистка от загрязнений и старой прокладки.
- Центровка: Совмещение осей труб и отверстий под крепеж. Смещение отверстий недопустимо.
- Установка прокладки: Прокладка должна быть установлена ровно, без перекосов, строго по центру.
- Установка крепежа: Шпильки/болты должны свободно входить в отверстия. Резьбу необходимо смазать графитовой смазкой или иным антифрикционным составом.
- Затяжка: Затяжка производится крест-накрест (диагонально) в несколько приемов с использованием калиброванного инструмента (динамометрического ключа). Это обеспечивает равномерное прилегание прокладки и исключает перекос фланцев. Усилие затяжки регламентируется проектной документацией или расчетом.
- Плоский (ГОСТ 12820-80) vs Приварной встык (ГОСТ 12821-80): Фланец приварной встык имеет коническую горловину, которая приваривается к трубе встык. Такая конструкция обеспечивает лучшую работу при изгибе и вибрации, позволяет компенсировать монтажные напряжения. Плоский фланец дешевле и проще в изготовлении, но требует более точного монтажа и контроля сварки.
- Плоский vs Свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822-80): Свободный фланец состоит из кольца, которое приваривается к трубе, и собственно фланца, который остается свободным. Это удобно для монтажа в труднодоступных местах и для соединения с оборудованием, требующим частой разборки. Плоский фланец – цельная деталь, соединение неразборное по линии «фланец-труба».
- Неравномерная или недостаточная затяжка крепежных элементов.
- Несоответствие типа или материала прокладки рабочим параметрам среды (температура, давление, химическая агрессивность).
- Механическое повреждение уплотнительных поверхностей фланцев (риски, вмятины, коррозия).
- Перекос фланцев при монтаже (несоосность труб).
- Ослабление затяжки в процессе эксплуатации из-за вибрации или температурных деформаций (требует периодической подтяжки).
Важное ограничение: Плоские фланцы не рекомендуется применять в системах с высокими динамическими нагрузками, вибрацией, циклическими температурными расширениями, а также в условиях высокого давления (более 2.5 МПа для данного типа). В таких случаях предпочтение отдается фланцам приварным встык (ГОСТ 12821-80), имеющим более высокую прочность и стойкость к изгибающим моментам.
Конструктивные параметры и материалы изготовления
Основные геометрические параметры фланца плоского Ду 40 регламентированы ГОСТ 12820-80. Ключевые размеры включают наружный диаметр фланца (D), диаметр окружности расположения болтовых отверстий (D1), диаметр условного прохода (Dy), количество и диаметр отверстий под крепеж, а также толщину фланца (h). Материал изготовления должен соответствовать материалу присоединяемой трубы и условиям эксплуатации.
Таблица 1. Основные размеры фланцев плоских Ду 40 по ГОСТ 12820-80 (выдержка)
| Условный проход, Ду, мм | Давление, Ру, МПа (кгс/см²) | Наружный диаметр фланца, D, мм | Диаметр болтовой окружности, D1, мм | Количество отверстий, шт. | Диаметр отверстий под болт/шпильку, d, мм | Толщина фланца, h, мм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 40 | 0.1 (1) | 130 | 100 | 4 | 14 | 12 |
| 0.25 (2.5) | 130 | 100 | 4 | 14 | 14 | |
| 0.6 (6) | 130 | 100 | 4 | 14 | 16 | |
| 1.0 (10) | 130 | 100 | 4 | 18 | 18 | |
| 40 | 1.6 (16) | 130 | 100 | 4 | 18 | 20 |
| 40 | 2.5 (25) | 150 | 110 | 4 | 18 | 22 |
Таблица 2. Распространенные материалы изготовления по ГОСТ, ОСТ, ТУ
| Марка стали | Стандарт на материал | Область применения | Примечание |
|---|---|---|---|
| Ст3сп, Ст3пс | ГОСТ 14637, ГОСТ 535 | Ненагруженные узлы с неагрессивными средами при t до +300°C | Наиболее распространенный и экономичный вариант для коммунальной энергетики. |
| 20, 25 | ГОСТ 1050 | Трубопроводы пара и горячей воды (t до +450°C), ответственные узлы. | Повышенная прочность и стойкость к ползучести. |
| 09Г2С, 17Г1С | ГОСТ 19281, ГОСТ 5520 | Трубопроводы при низких температурах (до -70°C), магистральные сети. | Низколегированная сталь, высокая стойкость к хладноломкости. |
| 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т | ГОСТ 5632 | Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность. | Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали. |
Комплектация фланцевого соединения Ду 40
Герметичное соединение с использованием плоского фланца Ду 40 формируется набором деталей:
Таблица 3. Типы уплотнительных прокладок для фланцев Ду 40
| Тип прокладки | Материал | Температурный диапазон | Давление, Ру | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Плоская неметаллическая | Паронит ПОН, ПМБ, Резина, Фторопласт, Картон асбестовый | От -70 до +450°C (зависит от материала) | До 2.5 МПа | Вода, пар, воздух, слабоагрессивные среды. Паронит – универсальный материал для энергетики. |
| Плоская металлическая | Медь, Алюминий, Оцинкованная сталь, Нерж. сталь | До +600°C | До 6.3 МПа (в составе с другими типами) | Высокие температуры и давления. Часто используются в виде оребренных или зубчатых прокладок. |
| Спирально-навитая (СНП) | Комбинация: металлическая лента (08Х18Н10Т) + наполнитель (графит, асбест) | От -250 до +600°C | До 20.0 МПа | Ответственные соединения с циклическими нагрузками, высокими параметрами. Обеспечивает эффект самогерметизации. |
Монтаж и контроль качества соединения
Правильный монтаж фланцевого соединения Ду 40 включает последовательность операций:
Контроль качества: После монтажа соединение подвергается визуальному контролю (отсутствие зазоров), а при необходимости – гидравлическому или пневматическому испытанию на герметичность. Особое внимание уделяется качеству сварного шва при приварке плоского фланца к трубе: шов должен быть сплошным, без непроваров и подрезов.
Сравнение с другими типами фланцев Ду 40
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Как правильно обозначить фланец плоский Ду 40 при заказе?
Заказное обозначение должно включать: наименование, тип, условный проход, условное давление, материал исполнения, стандарт. Пример: «Фланец плоский 1-40-10 ст. 20 ГОСТ 12820-80», где «1» – исполнение уплотнительной поверхности (с соединительным выступом), «40» – Ду, «10» – Ру 1.0 МПа (10 кгс/см²).
2. Можно ли использовать фланец плоский Ду 40 для соединения с арматурой, имеющей фланец приварной встык?
Да, при условии соответствия основных параметров: условного прохода (Ду), условного давления (Ру), диаметра болтовой окружности (D1), количества и диаметра отверстий под крепеж, а также типа уплотнительной поверхности (исполнения). Геометрия фланцев (плоский или встык) на стыковку не влияет.
3. Какое максимальное давление выдерживает фланец плоский Ду 40 из стали 20?
Согласно ГОСТ 12820-80, плоский фланец из стали 20 может применяться для всех давлений, предусмотренных стандартом: от 0.1 до 2.5 МПа. Однако рабочее давление конкретного узла определяется не только фланцем, но и характеристиками трубы, прокладки, крепежа и температурой среды. При температуре выше +425°C несущая способность стали 20 снижается.
4. Какой тип прокладки является оптимальным для фланцевого соединения Ду 40 на трубопроводе горячей воды (t=110°C, P=1.0 МПа)?
Для данных параметров стандартным и наиболее надежным выбором является прокладка из паронита марки ПОН (общего назначения) толщиной 2-3 мм. Она обеспечивает герметичность, устойчива к температуре и умеренно агрессивной среде сетевой воды.
5. Почему при затяжке фланцевого соединения крепеж рекомендуется затягивать «крест-накрест»?
Диагональная (крестообразная) схема затяжки обеспечивает равномерное прижатие уплотнительной прокладки по всему периметру. Последовательная затяжка соседних болтов приводит к неравномерному сжатию прокладки и образованию зазора в диаметрально противоположной части соединения, что ведет к утечке.
6. Каковы основные причины разгерметизации фланцевого соединения Ду 40?
7. Как правильно выбрать длину шпильки для фланцев Ду 40?
Длина резьбовой части шпильки должна обеспечивать выход гайки на 1-2 нитки резьбы за ее пределы после полной затяжки. Общая длина шпильки рассчитывается как сумма: толщина двух фланцев (2*h), толщина двух гаек, толщина прокладки и запас на выход резьбы. Для стандартных условий можно ориентироваться на длину, указанную в стандартных таблицах комплектации фланцевых соединений.