Фланцы плоские Ду 80: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец плоский стальной приварной Ду 80 – это стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для создания разъемных соединений. Цифровое обозначение «Ду 80» указывает на условный проход, соответствующий внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода в 80 мм. Плоский фланец характеризуется отсутствием конической ступицы (воротника) и монтируется путем приварки по периметру к торцу трубы или штуцера с двух сторон. Данный тип фланцев широко применяется в системах низкого и среднего давления, где не требуются соединения с повышенной прочностью, характерные для фланцев с шейкой под приварку.

Конструктивные особенности и геометрические параметры

Плоский фланец Ду 80 представляет собой кольцевую пластину с центральным отверстием под проход среды и равномерно расположенными по окружности отверстиями под крепежные элементы (шпильки или болты). Ключевые геометрические параметры строго регламентированы государственными стандартами. Основные из них для фланца Ду 80:

• Условный проход (Ду, DN): 80 мм.
• Наружный диаметр трубы, на которую монтируется фланец: 89 мм (для трубной системы) или 88 мм (для арматуры по ГОСТ 12815).
• Давление условное (Ру, PN): Ряд рабочих давлений, для которых рассчитан фланец (0.1; 0.25; 0.6; 1.0; 1.6; 2.5 МПа). Геометрия, особенно диаметр и количество болтов, меняется в зависимости от Ру.
• Диаметр окружности расположения болтов (Дб): Расстояние между осями противоположных крепежных отверстий.
• Количество и диаметр отверстий под крепеж: Определяется типом исполнения и давлением.
• Толщина фланца (b): Зависит от давления и материала.
• Исполнение уплотнительной поверхности: Для плоских фланцев чаще всего применяется Исполнение 1 (гладкая поверхность с соединительным выступом) и Исполнение 2 (гладкая поверхность без выступа).

Нормативная документация и стандарты

Производство и технические требования к плоским фланцам Ду 80 в России и странах СНГ регулируются следующими основными стандартами:

• ГОСТ 12820-80: Фланцы стальные плоские приварные. Устанавливает конструкцию, размеры и технические требования для фланцев, применяемых с трубопроводной арматурой и оборудованием на давление от 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. Делит фланцы на 9 исполнений по конструкции уплотнительной поверхности. Для плоских фланцев актуальны Исполнение 1 и 2.
• ГОСТ 12821-80: Фланцы стальные приварные встык (с шейкой). Важно для понимания альтернативы, когда требуется соединение для более высоких давлений/температур.
• ОСТ 26-426-79, ОСТ 24.125.01-89: Отраслевые стандарты для сосудов и аппаратов, химического и нефтегазового оборудования.

Международные аналоги: DIN EN 1092-1 (тип 01 – плоский фланец), ASME/ANSI B16.5 Class 150 (Slip-On). Однако прямая взаимозаменяемость не всегда возможна из-за различий в размерах и допусках.

Таблица 1. Основные размеры плоского фланца Ду 80 по ГОСТ 12820-80 (выдержка)

Условное давление, Ру (МПа)	Наружный диаметр фланца, D (мм)	Диаметр болтовой окружности, Дб (мм)	Количество отверстий, n	Диаметр отверстий под болт, d (мм)	Толщина фланца, b (мм), не менее
0.1	195	160	8	18	16
0.6	195	160	8	18	18
1.0	200	170	8	18	20
1.6	200	170	8	18	22
2.5	200	170	8	18	24

Материалы изготовления и марки стали

Выбор материала фланца определяется рабочими параметрами среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируется стандартами. Для плоских фланцев Ду 80 применяются следующие марки сталей:

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп5, Ст3пс5 – для эксплуатации при температуре от -30 до +300°C в неагрессивных средах (вода, пар, инертные газы).
• Низколегированные стали: 09Г2С – для работы при температурах до -70°C (низкотемпературное исполнение) или для повышенных нагрузок.
• Легированные стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т – для коррозионно-активных сред (кислоты, щелочи, растворы), а также для высоких температур (до 600°C).

Материал фланца должен соответствовать материалу присоединяемого трубопровода или быть близким по механическим и коррозионным свойствам во избежание образования гальванических пар.

Область применения и ограничения

Плоские фланцы Ду 80 находят применение в различных отраслях промышленности:

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Системы теплоснабжения (тепловые сети, котельные), водоснабжения и канализации на параметры до 2.5 МПа и 300°C.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии с неагрессивными средами при низком и среднем давлении.
• Пищевая промышленность: Линии транспортировки жидкостей и паров.
• Вентиляция и пневмотранспорт: Соединение участков воздуховодов высокого давления.

Ограничения: Плоские фланцы не рекомендуется применять в системах с высокими циклическими нагрузками, в зонах с повышенной вибрацией, для температур ниже -70°C (за исключением специальных марок сталей) и выше +300°C для углеродистых сталей. Их прочность уступает фланцам с шейкой под приварку из-за характера передачи нагрузки и концентрации напряжений в зоне сварного шва.

Технология монтажа и сварки

Правильный монтаж – залог герметичности и долговечности фланцевого соединения. Последовательность операций:

1. Подготовка: Проверка геометрии фланца и трубы. Зачистка торца трубы и поверхности фланца в зоне приварки от загрязнений, окалины, ржавчины.
2. Сборка: Фланец надевается на трубу. Необходимо обеспечить соосность отверстий под болты на парных фланцах и выдержать расстояние между ними для последующей установки прокладки.
3. Прихватка: Фланец прихватывается к трубе в 2-3 точках для фиксации положения.
4. Сварка: Выполняется два угловых сварных шва: один со стороны трубы, второй – с торца фланца. Требуется обеспечить полный провар без перегрева, чтобы избежать коробления фланца. Тип шва – тавровый.
5. Очистка и контроль: Удаление шлака, брызг металла, визуальный контроль качества шва.
6. Сборка соединения: Установка прокладки (паронитовой, фторопластовой, металлической в зависимости от среды). Совмещение фланцев, установка болтов/шпилек с шайбами. Равномерная затяжка крепежа крест-накрест динамометрическим ключом до достижения рекомендуемого момента затяжки.

Комплектация фланцевого соединения Ду 80

Для создания герметичного узла необходим полный комплект:

• Фланец плоский стальной Ду 80 – 2 шт.
• Крепежные изделия: Болты (ГОСТ 7798), шпильки (ГОСТ 9066) с гайками (ГОСТ 5915) и шайбами (ГОСТ 6402). Класс прочности не ниже 5.6, для ответственных соединений – 8.8. Диаметр и длина подбираются по таблицам стандартов.
• Прокладка: Материал и тип (сплошная, воротниковая, линзовая) выбираются по ГОСТ 15180 или отраслевым нормам в зависимости от среды и давления. Для воды и пара при Ру до 1.6 МПа часто используют паронит ПОН.

Сравнение с фланцами других типов (Ду 80)

Таблица 2. Сравнительная характеристика фланцев Ду 80

Параметр	Фланец плоский (ГОСТ 12820)	Фланец с шейкой под приварку (ГОСТ 12821)	Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 12822)
Конструкция	Плоское кольцо, приварка по торцу	Коническая ступица, приварка встык	Комплект из фланца и кольца
Прочность соединения	Ниже	Высокая	Средняя
Стоимость	Низкая	Высокая	Средняя
Сложность монтажа	Простой	Требуется квалифицированная сварка встык	Сложнее (сварка кольца)
Область применения	Низкие/средние давления, неагрессивные среды	Высокие давления/температуры, ответственные узлы	Частые разборки, труднодоступные места, цветные металлы

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как правильно обозначить плоский фланец Ду 80 в технической документации?

Полное условное обозначение включает: наименование, тип, Ду, Ру, материал, стандарт. Пример: Фланец 1-80-1.6 Ст3сп5 ГОСТ 12820-80. Где: 1 – исполнение по ГОСТ 12815, 80 – Ду, 1.6 – Ру в МПа, Ст3сп5 – марка стали.

2. Как подобрать болты для фланцевого соединения Ду 80 на Ру 1.6 МПа?

По ГОСТ 12820-80 для Ду 80 Ру 1.6 требуется 8 болтов М16. Длина болта рассчитывается: толщина двух фланцев (2×22=44мм) + толщина прокладки (2мм) + высота гайки (≈13мм) + запас на резьбу (3-5мм). Итого ≈62-64мм. Применяют болт М16х65. Затяжку производят динамометрическим ключом с моментом, указанным в нормативной документации.

3. Можно ли использовать плоский фланец Ду 80 для соединения с арматурой, имеющей фланец с шейкой под приварку?

Да, это стандартная практика. Главное условие – совпадение геометрических параметров (Ду, Ру, Дб, количество и диаметр отверстий) и исполнения уплотнительной поверхности. Материалы должны быть совместимы по рабочим условиям.

4. В чем главный недостаток плоского фланца по сравнению с фланцем с шейкой?

Основной недостаток – концентрация напряжений в зоне углового сварного шва и отсутствие плавного перехода (шейки), который перераспределяет нагрузку. Это делает соединение более чувствительным к вибрациям, циклическим нагрузкам и усталостным разрушениям.

5. Как контролировать качество сварного шва при монтаже плоского фланца?

Обязателен визуальный контроль (ВИК) на отсутствие трещин, непроваров, прожогов. Для ответственных соединений применяют неразрушающий контроль: капиллярный (ПВК) для выявления поверхностных дефектов или ультразвуковой (УЗК) для выявления внутренних. Требования регламентируются РД, СНиП или техническим регламентом проекта.

6. Какая прокладка рекомендуется для фланцев Ду 80 на паре с температурой 150°C и давлением 1.0 МПа?

Для данных параметров оптимальна прокладка из паронита марки ПОН (общего назначения) по ГОСТ 15180-86 толщиной 1.5 или 2.0 мм. Для более высоких температур или агрессивных сред рассматривают фторопластовые (ФУМ) или металлические (оцинкованная сталь, нержавеющая сталь) прокладки.

Заключение

Фланец плоский стальной приварной Ду 80 остается востребованным, экономичным и технологичным решением для создания разъемных соединений в широком спектре инженерных систем, работающих в диапазоне низких и средних давлений. Его корректное применение, основанное на понимании конструкции, ограничений, стандартов и правил монтажа, обеспечивает надежность и герметичность трубопровода на протяжении всего срока службы. Выбор в пользу данного типа фланца должен быть технически и экономически обоснован проектом, учитывающим все параметры рабочей среды и условия эксплуатации.