Фланцы приварные Ду 200
Фланцы приварные Ду 200: конструкция, стандарты, применение и монтаж
Фланец приварной Ду 200 – это тип соединительной детали трубопроводной арматуры, предназначенный для герметичного соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, емкостей), запорной и регулирующей арматуры в системах с условным проходом 200 мм. Основное конструктивное отличие заключается в способе монтажа: фланец приваривается к трубопроводу или штуцеру оборудования стыковым швом по его торцевой поверхности («встык»), что обеспечивает высокую механическую прочность и надежность соединения, особенно в условиях высоких давлений, температур и вибрационных нагрузок.
Конструктивные особенности и геометрия
Приварной фланец (в технической документации часто обозначаемый как фланец приварной встык, англ. Weld Neck Flange) состоит из двух ключевых элементов: юбки (воротника) с коническим переходом и тарелки (диска) с отверстиями под крепеж. Коническая юбка обеспечивает плавное распределение механических напряжений от диска к трубе, что значительно повышает усталостную прочность соединения при циклических нагрузках. Толщина юбки у основания соответствует толщине стенки трубы, к которой производится приварка. Диск фланца имеет строго регламентированную геометрию: наружный диаметр, диаметр окружности расположения отверстий, количество и диаметр крепежных отверстий, тип уплотнительной поверхности.
Для фланцев Ду 200 уплотнительная поверхность (исполнение) является критическим параметром. Наиболее распространенные типы:
- Исполнение 1 (выступ-впадина): На фланце выполнен кольцевой выступ, на ответном – соответствующая впадина. Прокладка размещается во впадине, что предотвращает ее смятие и смещение. Применяется при высоких давлениях.
- Исполнение 2 (шип-паз): Аналогично исполнению 1, но выступ и паз имеют прямоугольное сечение. Обеспечивает еще лучшую фиксацию прокладки.
- Исполнение 5 (гладкое): Плоская поверхность. Применяется при низких и средних давлениях, часто с мягкими прокладками.
- Исполнение 6 (под прокладку с металлическим покрытием): Имеет фрезерованную канавку для установки прокладок спирально-навитого типа.
- Углеродистые стали (Ст20, 25, 09Г2С): Наиболее распространены для работы с водой, паром, инертными газами, нефтепродуктами при температурах от -40 до +450°С.
- Легированные стали (15Х5М, 12Х18Н10Т): Применяются в условиях высоких температур (до +600°С) и умеренно агрессивных сред. Сталь 15Х5М – жаропрочная, для оборудования нефтепереработки.
- Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304/316): Для агрессивных сред: кислот, щелочей, хлорсодержащих сред в химической, пищевой, фармацевтической отраслях.
- Дуплексные и супердуплексные стали (22Cr Duplex, 25Cr Super Duplex): Обладают высокой прочностью и стойкостью к коррозии под напряжением и в хлоридных средах. Используются в морской нефтедобыче.
- Условный проход (Ду, Dn): 200 мм.
- Наружный диаметр трубы (Dн), на которую устанавливается фланец: 219 мм (для основного ряда).
- Условное давление (Ру, Pn): Определяет толщину диска, диаметры и количество крепежных отверстий.
- Энергетика: Трубопроводы питательной воды, пара среднего и высокого давления, конденсатопроводы на ТЭЦ и АЭС.
- Нефтегазовая промышленность: Магистральные и промысловые нефте- и газопроводы, установки подготовки и переработки.
- Химическая и нефтехимическая промышленность: Технологические линии с агрессивными и токсичными средами, где важна герметичность.
- Судостроение: Системы топливоподачи, охлаждения, балластные системы на крупных судах.
- Водоснабжение и водоотведение: Магистральные водоводы, напорные коллекторы КНС и очистных сооружений.
- Подготовка: Проверка маркировки фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, раковин). Подготовка торца трубы (строжка под сварку, очистка).
- Приварка: Фланец центрируется на трубе. Выполняется стыковой сварной шов между юбкой фланца и трубой. Для ответственных объектов применяется сварка в защитных газах (TIG, MIG) или электродами. Требуется предварительный подогрев для толстостенных фланцев и легированных сталей.
- Контроль сварного шва: Обязателен визуальный и измерительный контроль (ВИК), неразрушающий контроль (ультразвуковой – УЗК, радиографический – РК) согласно требованиям технологической документации.
- Сборка соединения: Установка прокладки (тип прокладки должен соответствовать исполнению уплотнительной поверхности). Совмещение фланцев. Установка крепежных изделий (шпильки, гайки, шайбы). Крепеж должен быть того же класса прочности, что и фланец.
- Затяжка: Затяжка болтов/шпилек должна производиться динамометрическим ключом или гидронатяжителями по определенной схеме (крест-накрест) с усилием, указанным в нормативной документации, для обеспечения равномерного обжатия прокладки.
- 1 – Исполнение уплотнительной поверхности (выступ-впадина).
- 200 – Условный проход (Ду), мм.
- 16 – Условное давление (Ру), кгс/см² (соответствует 1.6 МПа).
- ст. 09Г2С – Марка стали (низколегированная конструкционная).
- ГОСТ 33259-2015 – Стандарт изготовления.
- Неравномерная или недостаточная затяжка крепежных элементов.
- Несоответствие типа или материала прокладки рабочим условиям (температура, среда).
- Механические повреждения уплотнительных поверхностей (царапины, вмятины).
- Несоосность соединяемых трубопроводов, создающая дополнительные изгибающие моменты.
- Некорректно выполненный сварной шов, приведший к короблению фланца или неперпендикулярности его плоскости оси трубы.
Исполнение 3 (под линзовую прокладку): Имеет коническую поверхность для установки линзовой прокладки. Характерно для систем сверхвысокого давления.
Исполнение 4 (под прокладку овального сечения): Аналогично исполнению 3, но для прокладок овального сечения.
Нормативная база и основные стандарты
Производство и применение фланцев Ду 200 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих геометрию, материалы, технические требования и условия применения.
| Стандарт | Наименование | Ключевые параметры |
|---|---|---|
| ГОСТ 33259-2015 (на замену ГОСТ 12821-80) | Фланцы стальные приварные встык для трубопроводов и соединительных частей арматуры. Технические условия. | Основной действующий стандарт. Определяет типы, конструкцию, исполнения уплотнительных поверхностей, ряды условных давлений (Py от 0.1 до 20.0 МПа), размеры для Ду от 10 до 1600 мм. |
| ГОСТ 12815-80 | Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0.1 до 20.0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²). Типы, исполнения уплотнительных поверхностей и соединительных размеров. | Устанавливает типы фланцев, исполнения уплотнительных поверхностей и таблицы соединительных размеров, обязательные для соблюдения при изготовлении по ГОСТ 33259. |
| ASME B16.5 / ASME B16.47 | Pipe Flanges and Flanged Fittings (Американский стандарт). | Широко используется в нефтегазовой и химической промышленности мирового уровня. Определяет классы давления (Class 150, 300, 600 и т.д.), размеры, материалы. Ду 200 соответствует NPS 8. |
| EN 1092-1 | Фланцы и их соединения. Круглые фланцы для труб, арматуры и соединений. Часть 1: Стальные фланцы, номинальное давление от PN 6 до PN 400. | Европейский стандарт. Определяет типы фланцев (тип 11 – приварной встык), исполнения поверхностей (форма B1, C, D и др.), номинальные давления (PN). |
Материалы изготовления
Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность), требованиями стандартов и экономической целесообразностью.
Технические характеристики и размеры (на примере ГОСТ 33259-2015)
Для фланца приварного Ду 200 ключевыми размерами, определяющими взаимозаменяемость, являются:
| Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр фланца, D (мм) | Диаметр окружности болтов, Dб (мм) | Количество и диаметр отверстий под крепеж | Толщина фланца, h (мм), ориентировочно |
|---|---|---|---|---|
| 1.0 (10 кгс/см²) | 335 | 295 | 8 отв. под М20 | 20 |
| 1.6 (16 кгс/см²) | 345 | 300 | 8 отв. под М20 | 22 |
| 2.5 (25 кгс/см²) | 360 | 310 | 12 отв. под М20 | 26 |
| 4.0 (40 кгс/см²) | 385 | 330 | 12 отв. под М24 | 30 |
| 6.3 (63 кгс/см²) | 415 | 350 | 16 отв. под М24 | 36 |
| 10.0 (100 кгс/см²) | 445 | 380 | 16 отв. под М27 | 44 |
Области применения
Фланцы Ду 200 широко используются в магистральных и технологических трубопроводах среднего и крупного диаметра в следующих отраслях:
Технология монтажа и контроль качества
Правильный монтаж – залог долговечности и герметичности фланцевого соединения.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем приварной фланец (встык) отличается от плоского приварного?
Плоский приварной фланец (ГОСТ 12820-80) насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами (с внутренней и наружной стороны), что создает концентрацию напряжений и менее надежно при изгибающих нагрузках и переменных режимах. Фланец приварной встык, за счет конической юбки и стыкового шва, обеспечивает более равномерное распределение напряжений и применяется для более высоких параметров среды.
Как расшифровать маркировку «Фланец 1-200-16 ст. 09Г2С ГОСТ 33259-2015»?
Как подобрать прокладку для фланца Ду 200?
Тип прокладки определяется исполнением уплотнительной поверхности фланца и параметрами среды. Для исполнения 1 и 2 – плоские прокладки (паронит, фторопласт, металл). Для исполнения 5 (гладкого) – могут использоваться мягкие прокладки (резина, картон). Для исполнения 6 – спирально-навитые прокладки (СНП). Для исполнений 3 и 4 – линзовые или прокладки овального сечения. Размер прокладки (внутренний/наружный диаметр) должен соответствовать размерам, указанным в стандартах на фланцевые соединения.
Каковы основные причины разгерметизации фланцевого соединения Ду 200?
Как перевести давление Ру (МПа/кгс/см²) в Class (ASME)?
Прямого перевода не существует, так как системы стандартов основаны на разных принципах. Однако для ориентировочного подбора можно использовать таблицы соответствия по температурным режимам. Например, для комнатной температуры: Ру 1.6 МПа (~16 кгс/см²) примерно соответствует Class 150, Ру 2.5 МПа – Class 150/300, Ру 4.0 МПа – Class 300, Ру 6.3 МПа – Class 400, Ру 10.0 МПа – Class 600. Для точного перевода необходимо обращаться к специальным сводным таблицам или расчетам на конкретные параметры.
Заключение
Фланец приварной Ду 200 является высоконадежным, универсальным и стандартизированным элементом трубопроводных систем, рассчитанных на широкий диапазон рабочих условий. Его правильный выбор, основанный на анализе стандартов, материалов, геометрических и уплотнительных характеристик, в сочетании с квалифицированным монтажом и контролем, обеспечивает долговечную и безопасную эксплуатацию энергетического, нефтегазового и промышленного оборудования. Понимание нюансов конструкции и нормативной базы позволяет специалистам оптимизировать проектные решения и минимизировать риски аварийных ситуаций на объектах.