Фланцы приварные Ду 250: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец приварной Ду 250 представляет собой кольцевую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов (шпилек), предназначенную для герметичного и прочного соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, оборудования, приборов и резервуаров. Ключевая особенность приварного фланца – метод его фиксации: он приваривается к трубе или штуцеру двумя сварными швами – по торцу (стыковой шов) и в районе горловины (угловой шов), что обеспечивает высокую механическую прочность и надежность соединения, особенно критичную для систем высокого давления и температур. Условный диаметр (Ду, DN) 250 мм указывает на номинальный внутренний диаметр присоединяемого трубопровода, при этом наружные габариты фланца строго регламентированы стандартами.

Конструктивные особенности и типы приварных фланцев на Ду 250

Основными конструктивными элементами фланца являются: ступица (горловина), диск, уплотнительная поверхность и отверстия под крепеж. Для Ду 250 наиболее распространены следующие типы, стандартизированные по ГОСТ, EN, ASME:

• Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015 (EN 1092-1), ASME B16.5 Type 1). Имеет коническую горловину, которая стыкуется с торцом трубы и приваривается к ней одним стыковым швом. Конструкция обеспечивает оптимальное распределение механических напряжений, минимизирует концентрацию напряжений в зоне сварки и является предпочтительной для трубопроводов высокого давления (Ру от 1,6 МПа и выше), вибрационных и циклически нагруженных систем.
• Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015 (EN 1092-1) Type 01, устаревший ГОСТ 12820-80). Устанавливается на трубу с насадкой и приваривается двумя угловыми швами – с внутренней и внешней стороны. Конструктивно проще и дешевле в изготовлении, но создает более высокую локальную концентрацию напряжений, особенно при изгибающих нагрузках. Рекомендуется для систем низкого и среднего давления, где не предполагается значительных изгибающих моментов.

Технические характеристики и стандартизация

Выбор фланца Ду 250 определяется комплексом параметров, зафиксированных в рабочих чертежах и спецификациях.

• Условный диаметр (DN, Ду): 250 мм.
• Условное давление (PN, Ру): Ряд рабочих давлений, на которые рассчитан фланец. Для Ду 250 распространенными рядами являются: PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100 (по EN), а также классы давления ASME: 150, 300, 600, 900, 1500.
• Тип уплотнительной поверхности: Определяет геометрию поверхности контакта с прокладкой. Выбор зависит от давления, среды и типа прокладки.
  • Выступ-впадина (RF – Raised Face): Наиболее распространенный тип. Концентрические или спиральные насечки (серрейтор) повышают герметичность.
  • Шип-паз (M/F – Male/Female): Обеспечивает точную фиксацию прокладки, используется для опасных сред, высоких давлений и температур.
  • Под линзовую прокладку: Для сверхвысоких давлений в энергетике (ТЭС, АЭС).
  • Под прокладку овального или восьмигранного сечения (RTJ – Ring Type Joint): Металлическая прокладка, устанавливаемая в коническую канавку. Применяется в системах высокого и сверхвысокого давления (PN100/Class 600 и выше).
  • Гладкая (FF – Flat Face): Обычно для низких давлений и соединения с чугунным оборудованием.
• Материал изготовления: Выбирается исходя из рабочих параметров среды (давление, температура, агрессивность) и требований по коррозионной стойкости.
  • Углеродистые стали (Ст20, Ст3сп5) – для неагрессивных сред, воды, пара, воздуха до +425°С.
  • Легированные стали (09Г2С, 15Х5М) – для сред с повышенной температурой (до +600°С).
  • Нержавеющие стали (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, AISI 304, 316) – для агрессивных сред (кислоты, щелочи), пищевой и фармацевтической промышленности.

Основные геометрические параметры (на примере стандартных исполнений)

Таблица 1. Сводные геометрические параметры приварных фланцев Ду 250 по ГОСТ 33259-2015 (аналог EN 1092-1) для различных давлений.

Параметр	PN6	PN10	PN16	PN25	PN40
Наружный диаметр фланца, D	370 мм	395 мм	405 мм	425 мм	460 мм
Диаметр окружности болтов, D1	330 мм	350 мм	355 мм	370 мм	400 мм
Количество отверстий, n	12	12	12	12	12
Диаметр отверстий под болт, d	18 мм	18 мм	22 мм	26 мм	26 мм
Диаметр болта (шпильки)	M16	M16	M20	M24	M24
Толщина фланца, C	24 мм	24 мм	26 мм	29 мм	32 мм

Таблица 2. Сравнение габаритов воротниковых фланцев ASME B16.5 Class 150 и Class 300 на DN 250 (NPS 10″).

Параметр	Class 150	Class 300
Наружный диаметр, OD	430 мм	485 мм
Диаметр окружности болтов, BC	362 мм	400 мм
Количество отверстий	12	12
Диаметр отверстий	22.2 мм	25.4 мм
Диаметр болта	5/8″	3/4″
Толщина, tf	24 мм	33 мм

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 250 находят широкое применение в ответственных инженерных системах, где требуется разъемное соединение для монтажа, ревизии или ремонта:

• Тепловая энергетика: Магистрали питательной воды, паропроводы среднего и высокого давления, линии конденсата, подключение запорно-регулирующей арматуры (задвижек, клапанов) на энергоблоках ТЭЦ и ГРЭС.
• Нефтегазовая отрасль: Технологические трубопроводы на установках первичной переработки нефти, магистрали транспорта нефтепродуктов и газа, обвязка насосного и компрессорного оборудования.
• Химическая промышленность: Соединения трубопроводов, транспортирующих химически активные вещества, где материал фланца (чаще нержавеющая сталь) подбирается под конкретную среду.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные трубопроводы большого диаметра, соединения на насосных станциях, фланцевые соединения задвижек и обратных клапанов.

Технология монтажа и контроль качества

Правильный монтаж – залог долговечной и безопасной эксплуатации фланцевого соединения Ду 250.

• Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ду, Ру, материал, стандарт), состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок). Очистка поверхностей от загрязнений, окалины.
• Центровка и прихватка: Труба и фланец центрируются. Зазор между торцом трубы и горловиной воротникового фланца должен соответствовать нормативам (обычно 1.5-3 мм). Выполняется прихватка в 3-4 точках для предотвращения смещения.
• Сварка: Выполняется квалифицированным сварщиком по утвержденной технологии (WPS). Для воротниковых фланцев – стыковой шов с разделкой кромок. Для плоских – два угловых шва. Обязателен контроль качества швов визуальным методом (ВИК) и неразрушающими методами (ультразвуковой контроль – УЗК, радиографический контроль – РК).
• Сборка соединения: Установка прокладки (правильный тип и материал). Вставка болтов/шпилек, смазанных графитовой или иной антифрикционной смазкой. Равномерная затяжка крепежа динамометрическим ключом крест-накрест по определенной схеме для достижения равномерного давления на прокладку. Затяжка выполняется в несколько циклов (минимум два).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 250 от фланца DN 250?

Ничем не отличается. Ду – это условное обозначение условного диаметра по отечественной системе (ГОСТ), DN – международное обозначение (Diametre Nominal). Для практических целей Ду 250 и DN 250 идентичны.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 250 PN16?

Выбор прокладки определяется типом уплотнительной поверхности (для RF – обычно спирально-навитая прокладка SWG с графитовым или PTFE наполнителем), давлением и температурой среды, а также ее химическим составом. Геометрические размеры (внутренний/наружный диаметр) должны строго соответствовать стандарту на фланец для данного давления.

Можно ли соединить фланец по ГОСТ с фланцем по ASME на Ду 250?

Прямое соединение, как правило, невозможно из-за различий в геометрических параметрах: диаметре окружности расположения отверстий (PCD), количестве и диаметре отверстий, типоразмерах уплотнительных поверхностей. Для такого соединения требуется переходная консольная плита (адаптер) или специальный переходник, что увеличивает металлоемкость и количество разъемных соединений.

Какой запас прочности должен быть у материала фланца относительно материала трубы?

Материал фланца должен быть как минимум равнопрочным материалу трубы или, что предпочтительнее, иметь аналогичные или более высокие механические и коррозионные свойства. Не допускается приваривать фланец из углеродистой стали к трубе из нержавеющей стали без специальных технологических решений (использование переходных вставок).

Каковы основные причины разгерметизации фланцевых соединений Ду 250?

• Неравномерная или недостаточная затяжка болтового соединения.
• Некорректный подбор или повреждение прокладки.
• Механические напряжения в трубопроводе (изгибающие моменты, вибрация), не компенсированные опорами.
• Термические деформации, не учтенные при проектировании.
• Износ или ползучесть материала прокладки при высоких температурах.

Заключение

Фланец приварной Ду 250 является критически важным элементом трубопроводных систем высокого энергетического и промышленного уровня. Его корректный выбор, основанный на анализе рабочих параметров (давление, температура, среда) и строгом соответствии стандартам (ГОСТ, EN, ASME), определяет надежность и безопасность всей магистрали. Особое внимание при работе с данными соединениями должно уделяться качеству изготовления фланцев, квалификации персонала, выполняющего сварочные и монтажные работы, а также соблюдению регламентов по контролю качества сварных швов и процедуре болтовой затяжки. Использование фланцев Ду 250 без учета всех технических аспектов может привести к аварийным ситуациям с серьезными последствиями.