Фланцы приварные Ду 40

Фланцы приварные Ду 40: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Фланец приварной Ду 40 представляет собой стандартизированный соединительный элемент трубопроводной арматуры, предназначенный для монтажа участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, сосудов), запорной и регулирующей арматуры, а также для организации ревизионных узлов. Условный проход (Ду) 40 мм соответствует наружному диаметру присоединяемой трубы приблизительно 45 мм (для стальных труб по ГОСТ 10704-91). Данный типоразмер широко распространен в технологических линиях среднего и низкого давления в энергетике, ЖКХ, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Конструктивные особенности и типы исполнения

Приварной фланец Ду 40 характеризуется методом фиксации – он приваривается к трубопроводу или штуцеру оборудования двумя сварными швами: по ступице (воротнику) и по периметру в торец трубы. Это обеспечивает высокую прочность и герметичность соединения, стойкость к механическим нагрузкам и вибрациям. Основные конструктивные элементы фланца: диск, ступица (воротник), рабочая поверхность под уплотнение и отверстия под шпильки или болты.

Для Ду 40 наиболее распространены следующие типы исполнения по ГОСТ 33259-2015 (на основе серии EN 1092-1) и ГОСТ 12821-80:

• Тип 01 (Плоский приварной): Фланец с внутренним диаметром, превышающим наружный диаметр трубы, что позволяет свободно надеть его на трубу перед стыковой сваркой. Крепление осуществляется двумя угловыми швами – с внешней и внутренней стороны диска. Чаще применяется для умеренных давлений.
• Тип 11 (Приварной встык, воротниковый): Фланец с конической ступицей, которая стыкуется с торцом трубы и приваривается одним стыковым швом в зоне перехода ступицы в диск. Конструкция обеспечивает оптимальное распределение механических напряжений и применяется для ответственных трубопроводов высокого давления и температуры.

Основные стандарты и технические характеристики

Выбор и поставка фланцев Ду 40 регламентируется рядом межгосударственных и отраслевых стандартов, определяющих геометрию, материалы, давление и условия применения.

Сводная таблица стандартов и параметров для фланцев Ду 40

Стандарт	Тип фланца	Условное давление, Ру (PN)	Диаметр окружности болтов (D), мм	Количество и диаметр болтов (отверстий)	Тип уплотнительной поверхности
ГОСТ 33259-2015 (PN серия)	Тип 01, Тип 11	PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40	110 (для PN16)	4 x M12 (для PN16)	А (выступ/впадина), B (шип/паз), D (широкая), F (под линзовую прокладку)
ГОСТ 12821-80 (Ру серия)	Плоский, Приварной встык	Ру 0.1; 0.25; 0.6; 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 12.5; 16.0; 20.0 МПа	130 (для Ру 1.6 МПа)	4 x М16 (для Ру 1.6 МПа)	Исполнение 1-9 (включая гладкую, выступ-впадина, шип-паз и др.)
ASME/ANSI B16.5	Weld Neck, Slip-On	Class 150, 300, 600	108 (Class 150)	4 x 0.75″ (Class 150)	Raised Face (RF), Ring Type Joint (RTJ)

Ключевым параметром является условное давление (PN или Ру) – это максимальное избыточное рабочее давление при температуре 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная работа соединения. С ростом температуры допустимое рабочее давление снижается. Для Ду 40 фланцы из углеродистой стали PN16 обычно применяются до +300°C, а из легированной – для более высоких температурных режимов.

Материалы изготовления

Материал фланца выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и должен соответствовать материалу трубопровода для обеспечения равной коррозионной стойкости и свариваемости.

• Углеродистые стали: Ст20, Ст3сп5 (обычные условия, вода, пар до +425°C), 09Г2С (низколегированная для низких температур).
• Легированные стали: 13ХФА, 15Х5М (коррозионно-стойкие, жаропрочные для сред с высокой температурой и умеренной агрессивностью).
• Нержавеющие стали: 12Х18Н10Т (AISI 321), 10Х17Н13М2Т (AISI 316Ti) – для агрессивных сред (кислоты, щелочи, хлорсодержащие среды) в химической и пищевой промышленности.

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцы Ду 40 являются критически важными элементами для построения надежных разъемных соединений в следующих системах:

• Теплоэнергетика: Вспомогательные трубопроводы питательной воды, конденсата, маслосистемы турбин, линии низкого давления систем отопления и вентиляции.
• Атомная энергетика: Технологические линии неответственных сред, системы пожаротушения, вентиляции и водоснабжения.
• Нефтегазовая промышленность: Обвязка насосных агрегатов, линии контроля и измерения давления, трубопроводы технологических установок среднего давления.
• ЖКХ: Центральные тепловые пункты (ЦТП), индивидуальные тепловые пункты (ИТП) для присоединения манометров, датчиков, запорной арматуры на трубопроводах отопления и ГВС.
• Химическая промышленность: Линии транспортировки химических реагентов при умеренных давлениях, обвязка емкостного и реакторного оборудования.

Технология монтажа и контроль качества

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

1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ду, Ру, материал, стандарт), визуальный контроль на отсутствие дефектов. Зачистка торцов трубы и поверхности фланца от загрязнений, окалины.
2. Приварка: Для воротникового фланца (Тип 11) – стыковой шов по кромке ступицы с полным проплавлением. Для плоского фланца (Тип 01) – два угловых шва. Сварка должна выполняться квалифицированным сварщиком по утвержденной технологии (НАКС в энергетике).
3. Сборка соединения: Установка уплотнительной прокладки (паронит, фторопласт, металлическая спирально-навитая) в соответствии с типом поверхности. Совмещение отверстий фланцев. Вставка болтов/шпилек с шайбами.
4. Затяжка: Крест-накрест (диагональная схема) с использованием калиброванного динамометрического ключа для обеспечения равномерного усилия затяжки. Значение момента затяжки регламентируется проектными документами или стандартами (например, ASME PCC-1).

Контроль качества включает визуально-измерительный контроль геометрии, проверку сварных швов методами неразрушающего контроля (УЗК, радиография), испытание собранного узла на прочность и герметичность (гидравлическое или пневматическое испытание).

Критерии выбора и основные ошибки

При подборе фланца приварного Ду 40 необходимо строго учитывать:

• Рабочие параметры среды: давление (максимальное/рабочее), температура, химический состав.
• Материальную пару: соответствие материала фланца, болтов, прокладки и трубы.
• Стандарт и типоразмер: полное соответствие геометрических параметров (PN/Ry, диаметр болтовой окружности, тип поверхности) присоединяемому оборудованию.
• Климатические условия: для низких температур – использование материалов, стойких к хладноломкости.

Типичные ошибки: применение фланца с несоответствующим давлением (PN10 вместо PN16), смешение стандартов (фланец по ГОСТ с арматурой по DIN), использование неподходящих или бракованных прокладок, неравномерная затяжка болтов, приводящая к перекосу и течи.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 40 PN16 от фланца Ру 1.6 МПа?

Для фланцев из углеродистой стали при температуре до 120°C эти обозначения практически эквивалентны. PN16 – это номинальное давление в барах (≈1.6 МПа). Однако при высоких температурах их рабочие характеристики, определяемые разными стандартами (ГОСТ 33259 и ГОСТ 12821), могут расходиться. Необходимо сверяться с таблицами допустимых давлений в зависимости от температуры для конкретного материала.

Можно ли соединить фланец с присоединительным размером Ду 40 на трубу 57×3.5 мм?

Нет, категорически не рекомендуется. Условный проход Ду 40 соответствует трубе с наружным диаметром ~45 мм. Труба 57 мм имеет наружный диаметр 57 мм, что соответствует Ду 50. Попытка установки приведет к несовпадению проходных сечений, нарушению геометрии сварного шва и создаст участок повышенного гидравлического сопротивления и напряжения.

Как правильно подобрать болты и прокладку для фланцевого соединения Ду 40 PN16?

Для Ду 40 PN16 по ГОСТ 33259-2015 требуется 4 болта (шпильки) М12. Класс прочности болтов – не ниже 8.8. Прокладка выбирается по типу уплотнительной поверхности (например, для типа А – выступ/впадина) и материалу среды. Для воды и пара до 120°C часто используют паронитовые прокладки ПОН толщиной 1.5-2 мм. Для более высоких температур или агрессивных сред – фторопластовые (ФУМ) или металлические спирально-навитые прокладки (СНП).

Каков ресурс фланцевого соединения и требуется ли его обслуживание?

При правильном монтаже и в ненагруженных условиях ресурс может достигать 25-30 лет. Обслуживание заключается в периодическом визуальном контроле на предмет коррозии, подтяжке болтовых соединений (особенно после первых циклов нагрева-охлаждения или гидроударов) и замене уплотнительных прокладок во время плановых ремонтов.

Что означает исполнение уплотнительной поверхности «шип-паз» (B по ГОСТ 33259)?

Это тип соединения, где на одном фланце выполнен прямоугольный выступ (шип), а на другом – соответствующий паз. Прокладка (чаще металлическая) размещается в пазу. Такое исполнение обеспечивает высокую герметичность, точно позиционирует прокладку и предотвращает ее выдавливание, что критически важно для сред высокого давления, вакуума, токсичных или легковоспламеняющихся веществ.