Фланцы приварные Ду 100

Фланцы приварные Ду 100: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец приварной Ду 100 — это стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, резервуаров, аппаратов и оборудования, предназначенный для создания разъемных соединений трубопроводов и присоединения к ним технологического оборудования. Цифровое обозначение «Ду 100» указывает на условный проход, соответствующий внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода приблизительно 100 мм. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленных магистралях среднего и высокого давления.

Конструктивные особенности и типы приварных фланцев

Приварные фланцы для условного прохода 100 мм подразделяются на несколько основных типов, различающихся по способу монтажа на трубопровод:

Фланец приварной встык (воротниковый) по ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12821-80). Имеет коническую переходную часть (воротник), которая приваривается встык к торцу трубы. Это обеспечивает высокую прочность соединения, оптимальное распределение механических напряжений и возможность работы в условиях знакопеременных нагрузок, вибрации и высоких температур. Является предпочтительным выбором для ответственных трубопроводов высокого давления.
Фланец плоский приварной по ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12820-80). Устанавливается на трубу с насадкой и приваривается двумя угловыми швами: по периметру ступицы и по торцу. Конструктивно проще и дешевле воротникового, но обладает меньшей сопротивляемостью изгибающим моментам. Применяется на трубопроводах низкого и среднего давления.
Фланец свободный на приварном кольце по ГОСТ 33259-2015 (раснотборный). Состоит из двух частей: кольца, которое приваривается к трубе, и собственно фланца, который остается свободным. Это позволяет легко совмещать отверстия под болты при монтаже, что удобно при частой разборке соединения или при сложной пространственной ориентации. Часто используется в химической промышленности и на объектах, требующих регулярного обслуживания.

Основные параметры и технические характеристики

Ключевыми параметрами фланца Ду 100 являются условное давление (Ру), тип уплотнительной поверхности и геометрические размеры, строго регламентированные стандартами.

Условное давление (Ру/РN)

Это максимальное избыточное давление при температуре 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная работа соединения. Для фланцев Ду 100 распространен ряд значений:

Ру 10 (1,0 МПа) – для низких давлений.
Ру 16 (1,6 МПа) – наиболее распространенный ряд.
Ру 25 (2,5 МПа), Ру 40 (4,0 МПа) – для средних давлений.
Ру 63 (6,3 МПа), Ру 100 (10,0 МПа), Ру 160 (16,0 МПа) – для высоких давлений (характерно для воротниковых фланцев).

Типы уплотнительных поверхностей

Исполнение 1 (А): Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, резина, фторопласт) для низких давлений.
Исполнение 2 (В): Выступ-впадина (шип-паз). Обеспечивает точную центровку и удержание прокладки, предотвращает ее выдувание. Применяется в широком диапазоне давлений.
Исполнение 3 (D, F): Шип-паз с овальным или восьмигранным сечением. Используется для металлических линзовых или овальных прокладок в системах высокого давления и температуры.
Исполнение 4 (Е, F): Соединение «шип-паз» для фторопластовых прокладок.
Исполнение 5 (С): Под линзовую прокладку.
Исполнение 9 (К): Под прокладку овального сечения.

Геометрические размеры (на примере фланца Ду 100 Ру 16)

Параметр	Обозначение	Значение, мм (пример для ГОСТ 33259)
Наружный диаметр фланца	D	215
Диаметр окружности болтов	D_б	180
Наружный диаметр трубы/втулки	D_н	108 (для трубы 108х4)
Количество отверстий под крепеж	n	8
Диаметр отверстий под крепеж	d	18
Толщина фланца	h	20 (плоский), 52 (воротниковый, размер H)
Диаметр ступицы/внутренний диаметр	D_в, D_у	111 (для плоского)

Материалы изготовления

Выбор материала определяется рабочими параметрами среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируется стандартами.

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 100 являются критически важными элементами в следующих системах:

Теплоэнергетика: Соединения питательных, конденсатных и мазутопроводов котельных установок, трубопроводы пара среднего давления.
Нефтегазовая отрасль: Технологические линии сбора и подготовки продукции, обвязка насосного и компрессорного оборудования, вспомогательные трубопроводы.
Химическая и нефтехимическая промышленность: Соединения аппаратов, реакторов, теплообменников, трубопроводы с химически активными средами (с применением соответствующих марок сталей).
Водоснабжение и водоотведение: Магистральные трубопроводы, обвязка насосных станций высокого давления.
Судостроение и машиностроение: Системы гидравлики высокого давления, трубопроводы смазки и охлаждения.

Технология монтажа и контроль качества

Правильный монтаж — залог герметичности и долговечности фланцевого соединения.

Основные этапы монтажа:

Подготовка: Проверка маркировки фланцев и прокладки на соответствие рабочим условиям. Контроль состояния уплотнительных поверхностей — отсутствие забоин, раковин, рисок.
Центровка и предварительная стыковка: Трубы с приваренными фланцами совмещаются без перекоса. Отверстия под шпильки/болты должны совпадать свободно, без применения силы.
Установка прокладки: Прокладка устанавливается строго по центру, без перекосов. Тип и материал прокладки (паронит, фторопласт, спирально-навитая, металлическая) должны соответствовать параметрам среды.
Установка крепежа: Используются шпильки, болты и гайки требуемого класса прочности (например, 5.6, 8.8). Резьба смазывается графитовой или иной антифрикционной смазкой.
Затяжка: Затяжка производится крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом в несколько проходов до достижения расчетного момента затяжки. Это предотвращает перекос фланца и обеспечивает равномерное обжатие прокладки.

Контроль качества сварных швов:

Сварные соединения фланцев к трубопроводу подлежат обязательному неразрушающему контролю (НК) в соответствии с требованиями технического регламента и проектной документации. Методы контроля включают визуальный и измерительный контроль (ВИК), ультразвуковой контроль (УЗК) или радиографический контроль (РК).

Стандартизация и нормативная документация

Производство и поставка фланцев в РФ и странах СНГ регламентируется следующими основными стандартами:

ГОСТ 33259-2015: Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление от PN 1 до PN 200. Общие технические условия. Является актуализированной версией системы ГОСТ 12815-12822.
ГОСТ 12821-80: Фланцы стальные приварные встык (снят с заменой на ГОСТ 33259, но остается в ссылках в старой документации).
ГОСТ 12820-80: Фланцы стальные плоские приварные (снят с заменой на ГОСТ 33259).
ASME B16.5 / ASME B16.47: Американские стандарты, применяемые на объектах, построенных по международным нормам. Имеют отличия в размерах и рядах давлений (Class 150, 300 и т.д.).
EN 1092-1: Европейский стандарт (DIN).

Важно учитывать полную маркировку фланца, которая включает: тип, условный проход, условное давление, тип уплотнения, марку материала и обозначение стандарта. Например: Фланец 1-100-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается «Ду» от «DN» и что означает «Ру 16»?

Ду (Условный проход) и DN (Nominal Diameter) — это, по сути, одно и то же: условный безразмерный параметр, приблизительно указывающий на внутренний диаметр присоединяемого трубопровода в миллиметрах. Для Ду 100 наружный диаметр трубы может быть 108 мм (по ГОСТ 8732) или 114 мм (электросварная), но фланец будет один. Ру (Условное давление) — номинальное давление в МПа при 20°C. Ру 16 означает, что фланец рассчитан на работу при давлении 1,6 МПа (≈16 кгс/см²) при температуре 20°C. С ростом температуры допустимое рабочее давление снижается.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 100 Ру 16?

Выбор прокладки зависит от типа уплотнительной поверхности фланца (исполнения) и параметров среды:

Для исполнения 1 (гладкое): паронит ПОН, ПМБ, резина, фторопласт-4.
Для исполнения 2 (выступ-впадина): прокладки овального или восьмигранного сечения из паронита или металла.
Для сред высокого давления и температуры (>400°C): спирально-навитые прокладки (СНП) или металлические прокладки овального/восьмигранного сечения.

Геометрические размеры прокладки (внутренний/наружный диаметр) должны строго соответствовать размерам уплотнительной поверхности фланца.

Можно ли соединить фланец по ГОСТ с фланцем по ASME (ANSI)?

Прямое соединение, как правило, невозможно из-за различий в геометрических размерах: диаметре окружности расположения болтов (PCD), количестве и диаметре крепежных отверстий, толщине фланца. Для такого соединения необходимо использовать переходные патрубки (адаптеры) или специальные переходные фланцы, что должно быть предусмотрено проектом. Несанкционированная доработка (рассверливание отверстий) категорически запрещена.

Какой момент затяжки болтов для фланца Ду 100 Ру 16?

Момент затяжки не является постоянной величиной. Он зависит от класса прочности болтов/шпилек (5.6, 8.8, 10.9), диаметра резьбы (М16, М20), типа смазки и, главное, от типа применяемой прокладки. Для паронитовой прокладки требуется одно усилие, для спирально-навитой — другое. Точное значение момента затяжки должно быть взято из проектной документации, руководства по монтажу арматуры или рассчитано по методике, учитывающей все параметры. Использование динамометрического ключа обязательно.

Что такое «юбочный» фланец и где его применяют?

«Юбочный» фланец — это просторечное название фланца приварного встык (воротникового). Его коническая переходная часть («юбка» или «воротник») обеспечивает плавный переход напряжений от фланца к трубе, что делает его особенно прочным. Это основной тип фланца для трубопроводов высокого (Ру 63-160) и сверхвысокого давления, а также для работы в условиях повышенных температур, вибраций и знакопеременных нагрузок в энергетике и нефтехимии.

Требуется ли термообработка сварного шва после приварки фланца?

Необходимость термообработки (отпуска для снятия остаточных напряжений) определяется материалом фланца и трубы, толщиной стенок и требованиями технологического регламента на монтаж. Для углеродистых сталей (Ст20) при стандартных толщинах часто не требуется. Для легированных сталей (например, 15Х5М) и при большой толщине стенки термообработка часто является обязательной. Решение принимается на основе проекта и действующих нормативов (СП, ПБ, РД).

Материал (марка стали)	Обозначение по ГОСТ	Область применения	Рабочая температура, °C
Углеродистая сталь Ст20, 25	20, 25	Водяные, паровые, нефтяные трубопроводы общего назначения (неагрессивные среды)	-40 до +475
Легированная сталь 09Г2С	09Г2С	Трубопроводы для работы при низких температурах (до -70°С) и повышенных нагрузках	-70 до +475
Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т	12Х18Н10Т	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая и химическая промышленность	-196 до +600
Жаропрочная сталь 15Х5М	15Х5М	Трубопроводы высоких температур (например, в печных змеевиках)	до +600

Фланцы приварные Ду 100