Фланцы стальные Ду 15

Фланцы стальные Ду 15: технические характеристики, стандарты и применение

Фланец стальной с условным проходом (Ду) 15 мм является одним из наиболее востребованных элементов трубопроводной арматуры и соединительных узлов в энергетике, нефтегазовой, химической и коммунальной отраслях. Его основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков трубопроводов, подключения к ним оборудования (насосов, теплообменников, сосудов, запорной и регулирующей арматуры), а также организации ревизионных узлов. Номинальный диаметр Ду 15 соответствует внутреннему диаметру присоединяемой трубы приблизительно 15 мм, однако наружные геометрические параметры фланца строго регламентированы стандартами.

Ключевые стандарты и конструктивные исполнения

В российской и международной практике проектирования и монтажа применяются несколько основных стандартов, определяющих геометрию, технические требования и материалы для фланцев Ду 15. Выбор стандарта обусловлен рабочим давлением, температурой среды, материалом труб и требованиями конкретного проекта.

ГОСТ 33259-2015 (ранее серия ГОСТ 12820-80, ГОСТ 12821-80)

Это базовые отечественные стандарты на фланцы стальные плоские и приварные встык (воротниковые) на условное давление от Ру 0.1 до Ру 20.0 МПа. Для Ду 15 наиболее распространены исполнения на Ру 1.0; 1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 16.0 МПа.

• Фланец плоский приварной (ГОСТ 33259-2015, тип 01): Монтируется путем насадки на трубу с последующим приваркой двумя угловыми швами по периметру трубы. Применяется в системах с умеренными нагрузками.
• Фланец приварной встык (воротниковый) (ГОСТ 33259-2015, тип 11): Приваривается встык одним сварным швом, что обеспечивает лучшую прочность и стойкость к изгибающим моментам и вибрациям по сравнению с плоским фланцем. Рекомендован для ответственных трубопроводов высокого давления и температуры.

EN 1092-1 (DIN)

Европейский стандарт, широко используемый в международных проектах. Основные типы:

• Type 01 (PL): Плоский фланец. Аналог российского плоского фланца.
• Type 05 (WN): Приварной встык фланец с конической горловиной. Аналог воротникового фланца.
• Type 02 (SO): Фланец с приварным встык хвостовиком (с раструбом).
• Type 04 (BL): Глухой фланец (заглушка) для изоляции концов трубопровода.

Номинальное давление обозначается как PN (Pressure Nominal): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160 и др.

ASME/ANSI B16.5

Американский стандарт, распространенный в нефтегазовой отрасли. Классы давления: Class 150, 300, 600, 900, 1500, 2500. Типы: Weld Neck (WN), Slip On (SO), Blind (BL), Socket Weld (SW), Lap Joint (LJ). Для Ду 15 (NPS 1/2″) наиболее часто применяются фланцы Class 150, 300 и 600.

Основные геометрические параметры и материалы

Геометрия фланца Ду 15 определяется выбранным стандартом и номинальным давлением. Ключевые параметры включают:

• Условный проход (Ду/DN/NPS): 15 мм (NPS 1/2″).
• Наружный диаметр фланца (D): Зависит от давления. Например, по ГОСТ 33259-80 для Ру 1.6 МПа – 95 мм, для Ру 16.0 МПа – 100 мм.
• Диаметр окружности расположения болтов (D1): Определяет разметку под крепеж.
• Количество и диаметр отверстий под шпильки/болты (n x d): Для Ду 15 обычно 4 отверстия. Диаметр резьбы (d) увеличивается с ростом давления (М10, М12, М16).
• Толщина фланца (b или h): Увеличивается пропорционально рабочему давлению.
• Диаметр уплотнительной поверхности (D2 или d): Поверхность, на которую устанавливается прокладка.
• Тип уплотнительной поверхности (исполнение): По ГОСТ 33259-2015 различают исполнения: 1 – с соединительным выступом; 2 – с выступом; 3 – с впадиной; 4 – с шипом; 5 – с пазом; 6 – под линзовую прокладку; 7 – под прокладку овального сечения; 8-9 – с шипом-пазом под фторопласт. Наиболее распространено исполнение 1.

Таблица 1. Сравнительные геометрические параметры фланцев Ду 15 по разным стандартам (пример для PN16/Ру 1.6 МПа)

Параметр	ГОСТ 33259 (Ру 1.6)	EN 1092-1 (PN16) Type 01/05	ASME B16.5 (Class 150)
Наружный диаметр (D), мм	95	90	88.9
Диаметр болтовой окружности (D1), мм	65	60	60.3
Количество отверстий (n)	4	4	4
Диаметр отверстий (d), мм	14	14	15.7 (под болт 5/8″)
Толщина (b/h), мм	12 (плоский), 16 (воротн.)	12 (PL), 16 (WN)	9.5 (SO), 14.2 (WN)
Диаметр уплотнения (D2/d), мм	50	51	34.9

Материалы изготовления

Выбор марки стали определяется агрессивностью среды, температурным режимом и давлением.

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп5, Ст20 – для воды, пара, нейтральных сред при температуре от -30 до +425°C.
• Легированные стали: 09Г2С – для низких температур (до -70°C).
• Нержавеющие стали: 12Х18Н10Т (AISI 321), 10Х17Н13М2Т (AISI 316Ti) – для агрессивных сред (кислоты, щелочи), пищевой промышленности, сред с высокими требованиями к чистоте.
• Жаропрочные стали: 15Х5М – для сред с температурой до +600°C (нефтепереработка).

Комплектация фланцевого соединения Ду 15

Герметичность соединения обеспечивается не только фланцами, но и комплектующими.

• Крепежные изделия: Шпильки, гайки, болты. Материал крепежа должен соответствовать материалу фланцев (например, сталь 35, 40Х, 09Г2С). Для ответственных соединений важно контролировать класс прочности и момент затяжки.
• Прокладки:
  • Паронит (ПОН, ПМБ): Универсальный материал для воды, пара, нефтепродуктов.
  • Фторопласт-4 (FEP, PTFE): Для агрессивных химических сред.
  • Терморасширенный графит (ТРГ): Для широкого диапазона температур и сред, кроме сильных окислителей.
  • Металлические прокладки (оцинкованная сталь, нержавейка): Для высоких давлений и температур.
  • Резиновые (EPDM, NBR): Для водоснабжения, низкого давления.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Теплоэнергетика: Вспомогательные трубопроводы питательной воды, дренажные линии, импульсные линии КИПиА от котлов, турбин, подогревателей низкого давления.
• Атомная энергетика: Системы технического водоснабжения, вентиляции, неответственные трубопроводы нерадиоактивных сред.
• Нефтегазовая промышленность: Линии продувки, смазки, охлаждения, контрольные линии на установках, топливные линии малого диаметра.
• Химическая промышленность: Трубопроводы для дозирования реагентов, пробоотборные линии, обвязка лабораторных установок.
• ЖКХ: Обвязка индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), подключение радиаторов, манометров, термометров, узлы учета тепловой энергии и воды.

Монтаж и контроль качества

Правильный монтаж критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.

1. Подготовка: Проверка маркировки фланцев (Ду, Ру, материал, стандарт), состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие забоин, рисок). Очистка поверхностей от загрязнений.
2. Центровка: Совмещение отверстий под болты без перекоса. Фланцы должны быть параллельны.
3. Установка прокладки: Прокладка размещается строго по центру, без смещения.
4. Установка крепежа: Болты/шпильки смазываются графитовой смазкой. Затяжка производится крест-накрест (по диагонали) в несколько этапов с постепенным увеличением момента до значения, указанного в проектной документации или по ГОСТ 34233.2-2017. Это предотвращает неравномерную нагрузку.
5. Контроль: Визуальный контроль качества сварных швов (при их наличии), проверка зазора между фланцами на равномерность. Для ответственных объектов применяют контроль момента затяжки динамометрическим ключом.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается фланец Ду 15 от фланца DN 15 или NPS 1/2″?

Это, по сути, обозначение одного и того же номинального размера в разных системах стандартов: Ду (Условный проход) – российское обозначение (ГОСТ), DN (Diameter Nominal) – европейское (EN), NPS (Nominal Pipe Size) – американское (ASME). Для размера 15 мм американский аналог – NPS 1/2″. При подборе важно учитывать, что геометрические параметры фланцев (диаметры, количество отверстий) по этим стандартам различаются, поэтому фланцы ГОСТ, EN и ASME, как правило, не взаимозаменяемы без переходных элементов.

2. Как правильно выбрать тип фланца (плоский или воротниковый) для трубопровода Ду 15 с давлением 4.0 МПа?

Для давления Ру 4.0 МПа (PN40) допустимо применение обоих типов. Однако, если трубопровод подвержен вибрациям, температурным деформациям или требует повышенной надежности, предпочтение следует отдать фланцу приварному встык (воротниковому). Он лучше распределяет механические нагрузки и напряжения, передавая их с трубы на фланец через коническую горловину, а не через сварной шов, как у плоского фланца. Плоский фланец может быть выбран по экономическим соображениям для неподвижных, статически нагруженных участков.

3. Можно ли соединить фланец из стали 20 с фланцем из нержавеющей стали 12Х18Н10Т?

Да, механическое соединение возможно, если фланцы изготовлены по одному стандарту с идентичной геометрией. Однако, при этом возникает гальваническая пара (разные электрохимические потенциалы), что может ускорить коррозию менее благородного металла (стали 20) в присутствии электролита (например, влаги). Для таких случаев рекомендуется либо использовать изолирующие прокладки и втулки под крепеж, либо применять крепеж из нержавеющей стали с покрытием. Технологически более правильным решением является использование фланцев из одного материала или с защитным покрытием.

4. Какая прокладка оптимальна для фланцевого соединения Ду 15 на паропроводе с температурой до 200°C?

Для насыщенного водяного пара с температурой до 200°C традиционным и надежным выбором является паронитовая прокладка (марки ПОН, ПМБ). В последнее время также широко применяются прокладки из терморасширенного графита (ТРГ) с окантовкой из нержавеющей стали (тип Spiral Wound), которые обеспечивают отличную герметичность, устойчивость к термоциклированию и могут использоваться в более широком диапазоне параметров.

5. Почему при затяжке фланцевого соединения предписывается использовать динамометрический ключ и схему «крест-накрест»?

Затяжка «крест-накрест» обеспечивает равномерное прилегание уплотнительных поверхностей фланцев к прокладке по всему периметру, исключая перекосы. Поэтапная затяжка с контролируемым моментом (с помощью динамометрического ключа) гарантирует, что в прокладке создается необходимое для герметизации удельное давление, без ее повреждения (разрыва, выдавливания) и без создания чрезмерных напряжений в материале фланцев и болтов. Неравномерная или чрезмерная затяжка – одна из основных причин протечек фланцевых соединений.

Заключение

Фланец стальной Ду 15, несмотря на малый размер, является критически важным элементом инженерных систем. Его корректный подбор по стандарту, типу, материалу и давлению, а также качественный монтаж с соблюдением всех технологических норм напрямую влияют на надежность, безопасность и безаварийную эксплуатацию трубопроводов в энергетике и промышленности. Понимание нюансов стандартизации, геометрических параметров и правил комплектации позволяет специалистам принимать обоснованные технические решения и минимизировать риски на объектах.