Фланец стальной условным проходом (Ду) 50 является одним из наиболее востребованных типов соединительных элементов в трубопроводных системах для транспортировки жидких и газообразных сред в энергетике, нефтегазовой, химической промышленности, ЖКХ и других отраслях. Ду 50 соответствует наружному диаметру трубы приблизительно 57 мм (для стальных труб по ГОСТ 10704-91). Данный размер относится к категории малых и средних диаметров и широко применяется для ответвлений, подключения приборов, запорно-регулирующей арматуры, аппаратов и оборудования.
Производство и основные параметры стальных фланцев регламентируются рядом стандартов, выбор которых зависит от рабочего давления, температуры среды и материала трубопровода.
Наиболее распространенная серия для общепромышленного применения. Фланцы изготавливаются плоскими (П) и приварными встык (В). Условное давление (Ру) для фланцев Ду 50: 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0 МПа (кгс/см²).
| Условное давление, Ру (МПа) | Диаметр окружности болтов, D (мм) | Количество и диаметр болтов/шпилек | Диаметр болтовой окружности, Dб (мм) | Толщина фланца, h (мм) |
|---|---|---|---|---|
| 1,6 | 165 | 4 x М16 | 125 | 18 |
| 2,5 | 165 | 4 x М16 | 125 | 20 |
| 4,0 | 165 | 4 x М16 | 125 | 22 |
| 6,3 | 165 | 8 x М16 | 125 | 24 |
| 10,0 | 190 | 8 x М20 | 150 | 26 |
| 16,0 | 220 | 8 x М24 | 175 | 32 |
Арматурные фланцы (с соединительным выступом, впадиной, шипом, пазом) для соединения с ответными фланцами арматуры, насосов, теплообменников. Имеют более широкий диапазон исполнений уплотнительных поверхностей (от A до M).
Международный стандарт, широко применяемый в энергетике и нефтегазовой отрасли. Классы давления: 150, 300, 600, 900, 1500, 2500 LB. Для фланца NPS 2″ (что соответствует Ду 50) типовые типы: Weld Neck (WN), Slip On (SO), Blind (BL), Socket Weld (SW), Lap Joint (LJ).
| Класс давления (LB) | Диаметр окружности болтов, мм (дюймы) | Количество болтов | Диаметр болтов, дюймы | Толщина фланца (WN), мм |
|---|---|---|---|---|
| 150 | 120,7 (4-3/4″) | 4 | 1/2 | ~15.7 |
| 300 | 127,0 (5″) | 4 | 5/8 | ~22.4 |
| 600 | 139,7 (5-1/2″) | 8 | 5/8 | ~31.8 |
Для электрохимической защиты трубопроводов от коррозии, вызванной блуждающими токами. Состоят из двух стальных фланцев Ду 50, между которыми установлена изолирующая прокладка из паронита или фторопласта, и комплекта изолированных шпилек, гаек и шайб. Обязательны для установки на трубопроводах на выходах из ГРС, на границах участков катодной защиты.
Выбор марки стали определяется параметрами рабочей среды и требованиями стандартов.
Выбор конкретного типа и параметров фланца осуществляется на основе расчета на прочность и герметичность. Ключевые исходные данные:
Расчет включает проверку прочности болтов/шпилек, фланца и проверку на герметичность. Для стандартных условий выбор осуществляется по таблицам стандартов, где указаны максимально допустимые рабочие давления в зависимости от температуры. Например, фланец Ду 50 Ру 16 из стали 20 при температуре 400°С имеет допустимое рабочее давление около 6,3 МПа.
Для обеспечения герметичности и долговечности соединения необходим полный комплект элементов:
Правильный монтаж критически важен для предотвращения утечек.
Момент затяжки для фланца Ду 50 Ру 16 на шпильках М24 из стали 40Х (класс прочности 8.8) составляет примерно 500-550 Н·м (уточняется по нормативным документам).
При приемке и эксплуатации фланцев Ду 50 необходимо обращать внимание на:
В российской практике традиционно используется обозначение Ру (условное давление) в МПа или кгс/см². В европейской системе — PN (Nominal Pressure) в барах. Фланец Ру 16 рассчитан на давление 16 кгс/см² (1,6 МПа), а фланец PN 16 — на 16 бар (1,6 МПа). Таким образом, при одинаковых материалах и температурах Ру 16 и PN 16 являются аналогами по номинальному давлению. Однако геометрические параметры (диаметр болтовой окружности, количество болтов) могут различаться в зависимости от стандарта (ГОСТ vs EN/DIN). Прямая взаимозаменяемость возможна только при полном соответствии всех геометрических размеров и исполнения уплотнения.
Для данных параметров (Ру 25, t=300°C) паронит общего назначения (ПОН) приближается к верхней границе своего температурного диапазона. Рекомендуется выбрать:
Паронит марки ПМБ (термостойкий) или металлопаронит. Оптимальным и наиболее надежным решением для энергетических применений будет спирально-навитая прокладка (СНП) с наполнителем из графита и обкладками из нержавеющей стали 08Х18Н10. Она обеспечит долговечную герметичность и устойчивость к термоциклированию.
Нет, нельзя. Сталь 20 не обладает достаточной коррозионной стойкостью в концентрированных щелочах, особенно при повышенных температурах. Это приведет к коррозионному растрескиванию и быстрому выходу соединения из строя. Для такой среды необходимо применять фланцы из углеродистой стали с защитным покрытием (например, каучуковым) или, что более надежно, из аустенитной нержавеющей стали, например, 12Х18Н10Т, которая устойчива в широком диапазоне концентраций и температур щелочей.
Увеличение диаметра болтов (шпилек) при переходе к более высокому давлению (с Ру 10 на Ру 16) связано с необходимостью создать большее усилие предварительной затяжки для обеспечения герметичности под действием высокого внутреннего давления и растягивающей силы. Более толстые шпильки М24 имеют большее поперечное сечение и, следовательно,更高的 допустимое усилие затяжки. Это напрямую влияет на монтаж:
Требуется динамометрический ключ с большим диапазоном моментов (до 500-600 Н·м). Необходимо строго соблюдать расчетный момент затяжки, так как недотяг приведет к утечке, а перетяг – к повреждению шпилек или смятию прокладки. Резьбовая смазка обязательна для обеспечения точности момента и предотвращения заедания.
«Юбочный» фланец – это разговорное название фланца приварного встык (Welding Neck по ASME), который имеет коническую переходную «шейку» (юбку) для приварки к трубе. Для трубопроводов Ду 50 его применение обязательно в следующих случаях:
Преимущество: плавный переход и распределение напряжений от фланца к трубе, высокая усталостная прочность и надежность соединения.