Фланец стальной плоский на условный проход (Ду) 100 является одним из наиболее востребованных типов соединительных деталей трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасли, ЖКХ и промышленности. Его основное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков труб, арматуры, аппаратов и приборов. Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) тем, что насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами: по периметру ступицы (воротника) и по торцу трубы. Это определяет его область применения и ограничения по рабочим параметрам.
Фланец плоский Ду 100 представляет собой кольцевую пластину с центральным отверстием под трубу и равномерно расположенными по окружности отверстиями под шпильки или болты для стяжки с ответным фланцем. Ключевые конструктивные элементы: внутренний диаметр (под трубу), наружный диаметр, диаметр окружности расположения болтовых отверстий (ДБО), количество и диаметр отверстий под крепеж, толщина пластины, а также тип уплотнительной поверхности.
Для фланца Ду 100 основным присоединительным размером является наружный диаметр трубы, на которую он монтируется. Согласно ГОСТ 33259-2015 (на основе EN 1092-1), который гармонизирован с европейскими нормами, для Ду 100 (номинальный диаметр DN 100) соответствует наружный диаметр трубы 108 мм (для серии 1) или 114.3 мм (для серии 3, что соответствует 4 дюймам). В отечественной практике также широко используется ГОСТ 12820-80, устанавливающий параметры для плоских фланцев на рабочее давление от 0.1 до 2.5 МПа (от 1 до 25 кгс/см²).
В таблице приведены основные геометрические параметры плоского фланца Ду 100 для наиболее распространенного давления Ру 1.6 МПа.
| Параметр | Обозначение | Значение, мм | Примечание |
|---|---|---|---|
| Условный проход | Ду (DN) | 100 | Номинальный диаметр |
| Наружный диаметр фланца | D | 215 | |
| Диаметр окружности болтов | Dб | 180 | |
| Диаметр отверстий под болты | dб | 18 | |
| Количество болтов | n | 8 | шт. |
| Толщина фланца | h | 20 | Минимальная толщина |
| Диаметр условного прохода трубы | Dy | 108 | Наружный диаметр трубы по ГОСТ 10704-91 |
| Тип уплотнительной поверхности | — | Исполнение 1, 2, 3 | 1 – выступ-впадина, 2 – шип-паз, 3 – под прокладку овального сечения |
Выбор материала фланца определяется рабочими параметрами среды (давление, температура), ее агрессивностью и требованиями нормативной документации. Для плоских фланцев Ду 100 применяются следующие марки сталей:
Материал фланца должен соответствовать материалу соединяемых элементов трубопровода во избежание электрохимической коррозии.
Плоские фланцы Ду 100 нашли широкое применение в системах:
Важное ограничение: плоские фланцы не рекомендуется применять в системах с высокими циклическими нагрузками, вибрацией, в условиях резких перепадов температур, а также для трубопроводов высокого давления (категории выше Ру 10 МПа). Это связано с конструктивной особенностью крепления: сварные швы работают на срез, а сам фланец воспринимает изгибающие моменты. Для таких условий предпочтительнее фланцы приварные встык (ГОСТ 12821-80), которые обеспечивают более равномерное распределение нагрузок.
Правильный монтаж – залог герметичности и долговечности соединения. Последовательность операций:
Тип прокладки определяется рабочими параметрами и исполнением уплотнительной поверхности фланца.
| Тип прокладки | Материал | Исполнение поверхности фланца | Рабочие параметры (примерно) | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Безасбестовая (паронит) | АПБ, КПП | Исп. 1, 3 | t до +600°C, Ру до 10 МПа | Универсальное, экологичное |
| Резиновая | Резина масло-бензостойкая (МБС), кислотощелочестойкая | Исп. 3 | t до +100°C, Ру до 1 МПа | Водопровод, агрессивные жидкости |
| Фторопластовая (ФУМ) | Фторопласт-4 | Исп. 3 | t до +150°C, Ру до 2.5 МПа | Агрессивные химические среды |
| Металлическая овального сечения | Сталь 08Х18Н10Т | Исп. 3 | t до +600°C, Ру до 20 МПа | Высокие давления и температуры |
| Спирально-навитая (СНП) | Комбинация металла и filler-а | Исп. 1, 2 | t до +600°C, Ру до 25 МПа | Высокие и сверхвысокие параметры, вибрация |
Плоский фланец насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами. Фланец приварной встык имеет коническую ступицу и приваривается одним стыковым швом, что обеспечивает лучшую усталостную прочность и снижает концентрацию напряжений. Воротниковые фланцы применяются для более высоких давлений, температур и в условиях вибрации.
Для данного соединения по ГОСТ 12820-80 требуется 8 шпилек (или болтов с гайками) М16. Длина шпильки рассчитывается как суммарная толщина двух фланцев, двух гаек, двух шайб и запас на резьбу (обычно 3-5 мм). Класс прочности крепежа должен быть не ниже 8.8. Для ответственных соединений или при использовании СНП применяют шпильки класса прочности 10.9.
Да, но это требует применения переходных комплектов или специальных переходных фланцев (адаптеров). Ключевые параметры для сопряжения: диаметр окружности расположения болтов (ДБО), количество и диаметр отверстий, тип уплотнения. Несовпадение даже одного параметра делает прямое соединение невозможным. Часто фланцы DIN/EN имеют ДБО 190 мм для DN 100 PN 16, в то время как по ГОСТ 12820-80 ДБО составляет 180 мм.
Для стальных фланцев сварка является основным и наиболее надежным методом монтажа. Альтернативой могут служить свободные фланцы на приварном кольце (ГОСТ 12822-80), где к трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, что удобно для монтажа в труднодоступных местах. Для неметаллических трубопроводов используются фланцы под приварку в раструб или на резьбе.