Фланцы стальные Ду 250

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

Фланец стальной Ду 250 представляет собой кольцевую или дисковую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для герметичного и прочного соединения участков трубопроводов, присоединения к ним арматуры, аппаратов, сосудов и другого оборудования. Условный проход (Ду) 250 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода и является ключевым параметром при выборе. В профессиональной среде энергетики, нефтехимии и ЖКХ данные фланцы относятся к категории ответственных деталей, от качества и правильности выбора которых зависит надежность и безопасность всей системы.

Основные технические характеристики и параметры

Фланцы Ду 250 характеризуются рядом взаимосвязанных параметров, регламентированных стандартами. Основные из них:

• Условный проход (Ду, DN): 250 мм.
• Условное давление (Ру, PN): Диапазон рабочих давлений, на которые рассчитан фланец. Для Ду 250 распространенными являются ряды: PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40, PN 63, PN 100, PN 160. С увеличением PN растут толщина соединительного выступа, диаметр и количество крепежных отверстий.
• Диаметр окружности расположения отверстий (D): Ключевой монтажный размер, определяющий совместимость фланцев между собой.
• Количество и диаметр отверстий под крепеж: Прямо зависит от давления PN. Например, для фланца по ГОСТ 33259-2015 (тип 01) Ду 250 PN 16 количество отверстий составит 12 под крепеж М20, а для PN 40 – 12 под крепеж М27.
• Тип уплотнительной поверхности: Определяет конструкцию прокладки и степень герметичности.
• Материал изготовления: Определяет стойкость к коррозии, температуре и механическим нагрузкам.

Типы фланцев по ГОСТ и их конструктивные особенности

В Российской Федерации и странах СНГ основными стандартами являются ГОСТ 33259-2015 (на замену устаревшим ГОСТ 12820-80 и ГОСТ 12821-80) и отраслевые стандарты. Для Ду 250 наиболее распространены следующие типы:

Фланцы стальные плоские приварные (ГОСТ 33259-2015, тип 01)

Фланец с внутренним отверстием, равным наружному диаметру трубы, на который он насаживается и приваривается двумя угловыми швами по периметру. Применяется в системах с умеренными нагрузками, преимущественно на трубопроводах из углеродистых сталей.

Фланцы стальные приварные встык (воротниковые) (ГОСТ 33259-2015, тип 11)

Имеют коническую переходную часть (воротник) с торцевым скосом под сварку встык. Такая конструкция обеспечивает лучшую компенсацию механических напряжений и более высокую прочность соединения, особенно при циклических нагрузках и низких температурах. Является предпочтительным выбором для ответственных магистралей в энергетике.

Фланцы свободные на приварном кольце (ГОСТ 33259-2015, тип 02 и 03)

Состоят из двух частей: фланца и приварного кольца. Фланец свободно вращается вокруг кольца, что существенно облегчает монтаж (совмещение отверстий) при сборке сложных узлов. Широко применяются при монтаже оборудования, в труднодоступных местах, а также для труб из дорогих коррозионностойких сталей (кольцо из нержавеющей стали, фланец – из углеродистой).

Типы уплотнительных поверхностей

Для фланцев Ду 250 применяются несколько типов исполнения уплотнительной поверхности (по ГОСТ 33259-2015):

• Исполнение A (плоское): Гладкая поверхность. Используется с мягкими прокладками (паронит, фторопласт) при давлениях до PN 25.
• Исполнение B (с выступом): Имеет кольцевой выступ высотой 2 мм. Является одним из самых распространенных, обеспечивает хорошую герметизацию с различными типами прокладок (металлические, неметаллические).
• Исполнение D (с впадиной) и E (с шипом): Соответствующие друг другу паз и шип, фиксирующие прокладку. Применяются для прокладок из фторопласта, асбометаллических, в условиях агрессивных сред.
• Исполнение F (под линзовую прокладку) и G (под прокладку овального сечения): Используются для соединений высокого давления (PN 63, PN 100, PN 160) в энергетике и химической промышленности.

Материалы изготовления

Выбор марки стали для фланца Ду 250 определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, химический состав).

Марка стали (по ГОСТ, материал)	Область применения	Предельные рабочие температуры	Примечание
Ст20, 09Г2С	Трубопроводы общего назначения, водоснабжение, низкотемпературный пар. Для неагрессивных сред.	От -40 до +425°C (для Ст20)	Наиболее распространенная и экономичная группа.
12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т (нержавеющая сталь)	Агрессивные среды (кислоты, щелочи), пищевая промышленность, объекты с высокими требованиями к чистоте.	До +600°C	Коррозионная стойкость, высокая стоимость.
15Х5М, 12ХМ	Трубопроводы и оборудование энергетических установок, перегретый пар с температурой свыше 450°C.	До +600°C	Жаропрочные стали.

Расчет и выбор фланцевого соединения Ду 250

Выбор конкретного фланца осуществляется на основе рабочей документации (технологическая схема, спецификация) или путем расчета. Ключевые этапы:

1. Определение параметров среды: Рабочее давление (P_раб), температура (t_раб), химическая агрессивность.
2. Выбор условного давления (PN): Должно быть больше или равно рабочему давлению с учетом запаса. Для энергетических объектов часто выбирают на ступень выше.
3. Выбор типа фланца и материала: Исходя из условий монтажа, типа присоединяемого оборудования и характеристик среды.
4. Выбор уплотнения: Тип прокладки (паронитовая, спирально-навитая, металлическая овального сечения) должен соответствовать исполнению уплотнительной поверхности фланца и параметрам среды.
5. Подбор крепежа: Болты, шпильки, гайки должны соответствовать классу прочности, указанному в стандарте для данного PN и материала фланца. Для Ду 250 PN 16 и выше используется высокопрочный крепеж (класс 8.8, 10.9).

Монтаж фланцевых соединений Ду 250

Правильный монтаж критически важен для герметичности. Последовательность операций:

• Подготовка: Проверка геометрии фланцев, состояния уплотнительных поверхностей (отсутствие задиров, рисок), чистка от загрязнений и масла.
• Установка прокладки: Прокладка устанавливается строго по центру, без перекосов. При использовании спирально-навитых прокладок необходимо убедиться в целостности уплотнительных колец.
• Совмещение фланцев: Отверстия под крепеж должны совпадать свободно, без необходимости приложения усилий.
• Установка крепежа: Все болты/шпильки должны быть смазаны (графитовая или иная антифрикционная смазка). Гайки накручиваются вручную.
• Затяжка: Затяжка производится крест-накрест (по диагонали) в несколько приемов с использованием калиброванного динамометрического ключа. Момент затяжки регламентируется нормативной документацией (РД, инструкцией производителя) и зависит от типа прокладки и диаметра крепежа. Для Ду 250 это критически важная операция, требующая применения специального инструмента.
• Контроль: После опрессовки или выхода на режим необходима проверка на отсутствие течей, при необходимости – подтяжка (если это допускается технологией для выбранного типа прокладки).

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Фланцы Ду 250 находят широкое применение в следующих системах:

• Теплоэнергетика: Соединения паропроводов среднего и низкого давления, трубопроводов питательной и сетевой воды, конденсатопроводов на ТЭЦ и котельных.
• Атомная энергетика: Вспомогательные трубопроводные системы (техническое водоснабжение, вентиляция).
• Нефтегазовая промышленность: Технологические трубопроводы промыслов, магистрали сбора и подготовки продукции.
• Химическая промышленность: Магистрали для транспортировки химических продуктов.
• ЖКХ: Магистральные трубопроводы тепловых сетей (как в надземном, так и в подземном исполнении), водоводы большого диаметра.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается фланец Ду 250 PN 16 от PN 25?

Основные отличия заключаются в геометрических размерах и, как следствие, в несущей способности. Фланец PN 25 имеет большую толщину (толщину диска), больший диаметр окружности расположения отверстий (D) и, как правило, больший диаметр крепежных отверстий или их количество. Это позволяет установить более мощные болты/шпильки и создать большее усилие для сжатия прокладки, что необходимо для герметизации среды с более высоким давлением. Межосевые расстояния (D) у них разные, поэтому фланцы PN 16 и PN 25, как правило, не являются взаимозаменяемыми.

Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 250?

Выбор прокладки осуществляется по трем основным параметрам: 1) Условный проход (Ду 250). 2) Условное давление (PN). 3) Тип исполнения уплотнительной поверхности фланца (например, B, D, F). Дополнительно учитывается среда: для пара и высоких температур – металлические или спирально-навитые прокладки (СНП), для воды и нейтральных сред – паронитовые, для агрессивных сред – фторопластовые или СНП с наполнителем. Размеры прокладок регламентированы стандартами (например, ГОСТ 15180-86, ГОСТ Р 53561-2009).

Можно ли соединять фланцы из разных марок стали (например, углеродистой и нержавеющей)?

Да, такое соединение допустимо при условии совпадения всех геометрических параметров (тип, Ду, PN, исполнение поверхности) и при отсутствии прямых запретов в проектной документации. Однако необходимо учитывать разницу в коэффициентах линейного расширения сталей при высоких температурах, а также риск возникновения гальванической коррозии в определенных электролитных средах. Крепеж должен быть подобран с учетом материала обоих фланцев.

Какой момент затяжки болтов для фланца Ду 250 PN 16?

Точное значение момента затяжки не является универсальным и зависит от конкретного стандарта фланца, типа и материала прокладки, класса прочности и диаметра крепежа (например, М20, класс 8.8). Для спирально-навитых прокладок момент обычно составляет 250-300 Н·м для болта М20. Окончательные данные должны быть взяты из паспорта на прокладку или из инструкции по монтажу (например, РД 153-34.1-17-457-00 «Инструкция по монтажу фланцевых соединений…»). Использование динамометрического инструмента обязательно.

Что означает маркировка на фланце «250-16 ст.20 ГОСТ 33259-2015»?

Данная маркировка расшифровывается следующим образом:

• 250 – Условный проход (Ду), мм.
• 16 – Условное давление (PN), бар.
• ст.20 – Марка стали (Сталь 20).
• ГОСТ 33259-2015 – Государственный стандарт, по которому изготовлено изделие.

Дополнительно на фланце может быть указан тип (01, 11), исполнение поверхности (B, D и т.д.), товарный знак производителя.

Каковы основные причины разгерметизации фланцевых соединений Ду 250?

Основные причины:

• Неравномерная или недостаточная затяжка крепежа.
• Несоответствие типа или размера прокладки.
• Механические повреждения уплотнительных поверхностей (забоины, царапины).
• Несоосность соединяемых труб или аппаратов, создающая дополнительные изгибающие напряжения.
• Неправильный выбор материала фланца или прокладки для данной среды (коррозия, температурная деформация, старение).
• Естественная ползучесть материала прокладки (релаксация напряжений), требующая контрольной подтяжки (где это допустимо).