Фланцы под приварку РУ(PN) 6 кгс/см2

Фланцы под приварку РУ(PN) 6 кгс/см²: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланцы под приварку с условным давлением РУ(PN) 6 кгс/см² (что соответствует приблизительно 0,6 МПа) являются одним из базовых элементов трубопроводных систем низкого давления в энергетике, нефтегазовой отрасли, коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях. Их основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков труб, арматуры, аппаратов и сосудов. Ключевая особенность «фланцев под приварку» заключается в методе их неразъемного крепления к трубопроводу посредством сварки, что гарантирует высокую надежность соединения и его стойкость к механическим и температурным нагрузкам.

Конструктивные особенности и типы фланцев под приварку PN 6

Для давления PN 6 наиболее распространены два типа фланцев под приварку, регламентированные отечественными стандартами:

• Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, ранее ГОСТ 12820-80): Данный фланец представляет собой плоское кольцо с равномерно расположенными отверстиями для шпилек или болтов. Монтаж осуществляется путем насадки фланца на трубу и приварки его двумя угловыми швами: снаружи по периметру трубы и изнутри. Конструктивно прост, но менее устойчив к изгибающим моментам по сравнению с другими типами. Чаще применяется на магистралях, не подверженных значительным вибрациям и перекосам.
• Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, ранее ГОСТ 12821-80): Отличается наличием конической горловины (воротника), которая приваривается встык к торцу трубы одним сварным швом. Такая конструкция обеспечивает более рациональное распределение механических напряжений, снижает концентрацию напряжений в зоне соединения и обеспечивает лучшую герметичность. Фланец встык рекомендуется для работы в условиях знакопеременных нагрузок, повышенных температур и на ответственных участках трубопроводов.

Основные параметры и материалы изготовления

Основные параметры фланцев РУ 6 регламентируются стандартами, включающими ряд условных проходов (Ду), размеры уплотнительных поверхностей, количество и диаметр отверстий под крепеж.

Таблица 1. Основные размеры фланцев под приварку PN 6 (выборочно, по ГОСТ 33259-2015)

Условный проход, Ду, мм	Наружный диаметр фланца, D, мм	Диаметр окружности болтов, Dб, мм	Количество отверстий, шт	Диаметр отверстий под болт/шпильку, d, мм	Толщина фланца, h, мм (плоский/встык)
50	165	125	4	18	18/18
100	220	180	8	18	20/20
200	340	295	8	23	24/24
400	565	515	16	27	30/32
600	780	725	20	30	36/38

Материалы изготовления: Выбор материала определяется рабочей средой, ее температурой, агрессивностью и требованиями нормативной документации. Для фланцев PN 6 применяются:

• Углеродистые стали: Ст20, 25 (обычные условия, вода, пар, инертные газы).
• Легированные стали: 09Г2С, 15Х5М (для низких температур или повышенных температур до +600°С).
• Коррозионно-стойкие стали: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (агрессивные среды: кислоты, щелочи).

Материал фланца, как правило, должен соответствовать материалу трубопровода для обеспечения равнопрочности сварного соединения и предотвращения электрохимической коррозии.

Уплотнительные поверхности

Тип уплотнительной поверхности (исполнение) определяет вид прокладки и степень герметичности соединения. Для PN 6 наиболее характерны:

• Исполнение 1 (гладкая): Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для нетоксичных сред.
• Исполнение 2 (с выступом – выступ-впадина): Выступ на одном фланце входит во впадину на другом, что обеспечивает точную центровку и удержание прокладки. Применяется для более высоких требований к герметичности.
• Исполнение 3 (с шипом – шип-паз): Аналогично исполнению 2, но с более глубоким пазом. Прокладка размещается в пазу и не подвержена выдуванию. Рекомендуется для токсичных, пожароопасных сред.
• Исполнение 4 (под линзовую прокладку): Для соединений, работающих при высоких температурах и давлениях.
• Исполнение 5 (под прокладку овального сечения): Аналогично линзовой, для высоких параметров.

Для давления PN 6 наиболее распространены исполнения 1 и 2.

Область применения в энергетике и смежных отраслях

Фланцы PN 6 находят применение в системах с относительно низкими рабочими параметрами:

• Системы технического водоснабжения и охлаждения ТЭЦ и АЭС.
• Трубопроводы низкого давления пара (вспомогательные линии).
• Воздухопроводы систем пневматики и вентиляции.
• Магистрали топливного газа низкого давления.
• Системы маслоснабжения турбин и насосов.
• Водопроводные и канализационные сети промышленных предприятий.
• Вспомогательные технологические линии в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Технология монтажа и контроль качества

Правильный монтаж – залог долговечности и герметичности фланцевого соединения.

1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ду, Ру, материал, исполнение), очистка уплотнительных и сварочных поверхностей от загрязнений, окалины, ржавчины.
2. Приварка фланца к трубе:
   • Для плоских фланцев: обеспечение соосности отверстий под крепеж с другими фланцами системы. Прихватка и последующая сварка двумя швами.
   • Для фланцев встык: точная подгонка торца трубы под угол скоса горловины. Стыковая сварка с проваром на всю толщину стенки.

   Сварка должна выполняться квалифицированным персоналом по утвержденным технологическим картам. Материал сварочных электродов или проволоки должен соответствовать материалу фланца и трубы.

3. Сборка фланцевого соединения:
   • Установка прокладки, соответствующей исполнению фланца и рабочей среде.
   • Совмещение фланцев, установка болтов/шпилек, навинчивание гаек.
   • Затяжка крепежа динамометрическим ключом по определенной схеме (крест-накрест) для обеспечения равномерного прижатия прокладки. Момент затяжки регламентируется и рассчитывается, чтобы не допустить перетяжки, ведущей к деформации фланца, или недотяжки, вызывающей течь.
4. Контроль качества: Визуальный и измерительный контроль сварных швов (возможна проверка на отсутствие дефектов методами неразрушающего контроля – УЗК, капиллярная дефектоскопия). Проверка герметичности соединения после монтажа (опрессовка).

Преимущества и недостатки фланцев под приварку PN 6

Преимущества:

• Высокая прочность и надежность сварного соединения.
• Хорошая герметичность при правильном монтаже.
• Широкая номенклатура типоразмеров и материалов.
• Относительная простота монтажа и демонтажа (по сравнению с цельносварными стыками) для обслуживания арматуры или оборудования.
• Стандартизация, обеспечивающая взаимозаменяемость.

Недостатки:

• Трудоемкость монтажа (требуется квалифицированная сварка).
• Большие габариты и масса по сравнению с фитингами под сварку встык.
• Возможность ослабления соединения при температурных деформациях трубопровода (требует правильного расчета и установки опор).
• Необходимость периодической подтяжки болтовых соединений в некоторых условиях эксплуатации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается обозначение «РУ 6» от «PN 6»?

Оба обозначения указывают на условное давление. «РУ» – российское обозначение (условное давление), «PN» – международное (Nominal Pressure). Исторически в России использовалось давление в кгс/см², где 6 кгс/см² ≈ 0,6 МПа. По современным стандартам (ГОСТ 33259-2015) используется ряд значений PN в МПа: PN 6 соответствует 0,6 МПа. В профессиональной среде эти обозначения для данного давления часто считают синонимами.

Можно ли использовать фланец PN 6 для работы при давлении 10 атм (≈1 МПа)?

Категорически не рекомендуется. Условное давление – это максимальное избыточное давление при температуре 20°C, при котором допустима длительная работа. Эксплуатация при более высоком давлении создает риск разрушения соединения. Для давления 1 МПа следует выбирать фланцы с более высоким номиналом, например, PN 10 или РУ 10.

Как правильно выбрать материал фланца для трубопровода горячей воды (t=90°C, P=5 атм)?

Для таких параметров подойдет фланец из углеродистой стали Ст20 или Ст25. Эти марки сталей рассчитаны на работу при температурах до +425°C и полностью удовлетворяют требованиям по давлению. Необходимо также убедиться, что материал трубы аналогичен или близок по характеристикам.

В чем принципиальная разница между плоским и приварным встык фланцем для PN 6? Какой выбрать?

Основная разница – в методе сварки и стойкости к нагрузкам. Плоский фланец дешевле и проще в изготовлении, но создает больший изгибающий момент в зоне сварки. Фланец встык дороже, но обеспечивает плавный переход напряжений от трубы к фланцу, более устойчив к вибрациям и перекосам. Выбор: для статических, неподверженных вибрации линий можно использовать плоские; для ответственных, динамически нагруженных участков, а также при частых монтажно-демонтажных работах предпочтительнее фланцы встык.

Какие прокладки следует использовать для фланцев PN 6?

Выбор прокладки зависит от исполнения уплотнительной поверхности и рабочей среды:

• Исполнение 1 (гладкое): Мягкие прокладки из паронита общего назначения (ПОН), резины, фторопласта (ФУМ).
• Исполнение 2 и 3 (выступ-впадина, шип-паз): Как правило, используются прокладки из того же материала, что и для исполнения 1, но соответствующей формы (овального сечения или с металлической окантовкой – спирально-навитые прокладки).

Для систем с горячей водой и паром низкого давления часто применяют паронитовые прокладки.

Требуется ли термообработка сварного соединения фланца с трубой?

Для фланцев из углеродистых сталей (Ст20) при сварке с трубами из аналогичных сталей и при толщине стенок, характерных для давления PN 6, термообработка (отпуск для снятия сварочных напряжений), как правило, не является обязательной. Однако она может требоваться по условиям конкретного технологического регламента или при использовании легированных сталей, склонных к закалке в зоне термического влияния. Всегда необходимо руководствоваться требованиями проектной и нормативной документации (СП, ПБ).

Как часто нужно проводить ревизию и подтяжку болтовых соединений фланцев PN 6?

Периодичность контроля определяется регламентом технического обслуживания системы. Первичную проверку и подтяжку (при необходимости) следует выполнять после первых рабочих циклов (нагрева-остывания) или через 24-48 часов после запуска системы. В дальнейшем осмотр соединений на предмет течей и контроль затяжки рекомендуется проводить в рамках планово-предупредительных ремонтов (ППР), но не реже 1 раза в год. В системах с большими температурными колебаниями или вибрацией периодичность может быть увеличена.