Фланцы стальные плоские Ду 15
Фланцы стальные плоские Ду 15: технические характеристики, стандарты и применение
Фланец стальной плоский Ду 15 представляет собой соединительную деталь трубопроводной арматуры, предназначенную для монтажа участков труб, присоединения оборудования, приборов и средств автоматизации. Условный проход (Ду, DN) 15 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Плоский фланец характеризуется отсутствием конического выступа (юбки) и насаживается на трубу с последующим приваркой по периметру с двух сторон: по торцу и внутри. Данный тип является одним из наиболее распространенных в системах низкого и среднего давления благодаря простоте изготовления и монтажа.
Основные стандарты и конструктивные параметры
В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом, регламентирующим конструкцию, размеры и технические требования к плоским фланцам, является ГОСТ 33259-2015 (ранее применялся ГОСТ 12820-80). Данный стандарт распространяется на фланцы, изготавливаемые из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, предназначенные для соединения трубопроводной арматуры и оборудования. Для фланцев Ду 15 ключевыми параметрами являются:
- Условный проход (DN): 15 мм.
- Наружный диаметр трубы, на которую насаживается фланец: В зависимости от исполнения (исполнение 1 – для труб с условным проходом, исполнение 2 – для труб по наружному диаметру). Для Ду 15 это, как правило, 18 мм (труба 18×2, 18×2.5) или 22 мм (труба 22×2, 22×2.5).
- Давление условное (Ру, PN): Ряд давлений: 0.1 (1), 0.25 (2.5), 0.6 (6), 1.0 (10), 1.6 (16), 2.5 (25), 4.0 (40) МПа (кгс/см²). Геометрические размеры фланца (диаметр, толщина, количество и диаметр отверстий под болты/шпильки) напрямую зависят от требуемого условного давления.
- Материал исполнения: Сталь 20, 09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5М и др., в зависимости от рабочей среды и температуры.
- Тип уплотнительной поверхности: Исполнение 1 – с соединительным выступом; Исполнение 2 – с выступом; Исполнение 3 – с впадиной; Исполнение 4 – с шипом; Исполнение 5 – с пазом; Исполнение 6 – под линзовую прокладку; Исполнение 7 – под прокладку овального сечения; Исполнение 8, 9 – с шипом-фаской под фторопластовую прокладку. Наиболее распространены исполнения 1 и 2.
- Углеродистые стали (Ст20, Ст3сп): Применяются для трубопроводов, транспортирующих воду, пар, инертные газы, нефтепродукты при температуре от -40 до +425°С (для Ст20). Являются наиболее экономичным решением для общепромышленных систем.
- Легированные стали (09Г2С): Используются в условиях низких температур (до -70°С) и для работы при повышенных давлениях. Широко применяются в магистральных трубопроводах, системах северного исполнения.
- Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т): Применяются в агрессивных средах: кислотных, щелочных, в пищевой, фармацевтической промышленности, энергетике на объектах с высокими требованиями к чистоте среды.
- Жаропрочные стали (15Х5М, 12Х18Н12М3ТЛ): Предназначены для работы при высоких температурах (до +600°С и выше) в системах теплоснабжения, нефтепереработки, энергоблоках.
- Подготовка трубы: Торец трубы должен быть ровно обрезан и зачищен от заусенцев. Длина участка под фланец должна обеспечивать его свободную установку с выступом торца трубы на 3-5 мм за плоскость фланца.
- Насадка фланца: Фланец надевается на трубу.
- Приварка: Выполняется два сварных шва. Первый – внутренний угловой шов, приваривающий фланец к торцу трубы. Второй – наружный угловой шов по периметру стыка фланца с наружной поверхностью трубы. Сварка должна обеспечивать герметичность и не вызывать коробления фланца.
- Сборка фланцевого соединения: Между уплотнительными поверхностями двух фланцев устанавливается прокладка (паронитовая, фторопластовая, металлическая). Болты или шпильки затягиваются крест-накрест динамометрическим ключом для обеспечения равномерного давления на прокладку. Затяжка должна соответствовать требованиям технологического регламента.
Габаритные и присоединительные размеры (по ГОСТ 33259-2015)
Для фланцев плоских стальных Ду 15 при различных условных давлениях основные размеры приведены в таблице.
| Условный проход, Ду (мм) | Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр фланца, D (мм) | Диаметр болтовой окружности, Dб (мм) | Диаметр отверстий под болты, d (мм) | Количество отверстий, n (шт.) | Толщина фланца, h (мм) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 15 | 0.6 (6) | 95 | 65 | 14 | 4 | 12 |
| 1.6 (16) | 95 | 65 | 14 | 4 | 14 | |
| 2.5 (25) | 95 | 65 | 14 | 4 | 16 | |
| 4.0 (40) | 95 | 65 | 14 | 4 | 18 |
Важно отметить, что для давления Ру 0.1 и 0.25 МПа размеры фланцев Ду 15 аналогичны размерам для Ру 0.6 МПа. С повышением давления увеличивается толщина фланца (h) и, в некоторых случаях, диаметр болтов (шпилек) и их количество. Присоединительные размеры (D, Dб, n, d) для фланцев Ду 15 с одинаковым давлением унифицированы с воротниковыми фланцами (ГОСТ 33258-2015) и фланцами арматуры, что обеспечивает их взаимозаменяемость.
Материалы изготовления и область применения
Выбор марки стали для изготовления фланца Ду 15 определяется параметрами рабочей среды трубопровода.
Области применения фланцев Ду 15: Данные фланцы находят применение в системах небольшого диаметра, где требуется периодический разборный монтаж: импульсные линии приборов КИПиА (дифманометры, датчики давления), обвязка запорной и регулирующей арматуры (задвижки, клапаны, фильтры) на вспомогательных трубопроводах, соединения в системах гидравлики, пневматики, маслоснабжения энергетических установок, подводы к теплообменному оборудованию малой мощности.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж плоского фланца Ду 15 осуществляется в несколько этапов:
Критические моменты эксплуатации: Неравномерная затяжка болтов приводит к перекосу и протечке. Использование прокладки, не соответствующей среде и параметрам (давление, температура), ведет к ее разрушению. Работа на давлениях, превышающих условное для данного фланца, недопустима. Коррозия болтового соединения может осложнить разборку.
Сравнение плоских фланцев с другими типами (для Ду 15)
| Тип фланца | Конструктивная особенность | Основные преимущества | Недостатки | Типовые области применения для Ду 15 |
|---|---|---|---|---|
| Плоский приварной (ГОСТ 33259) | Насаживается на трубу, приваривается по торцу и снаружи. | Простота изготовления, низкая стоимость, удобство монтажа (возможность свободного поворота для совмещения отверстий перед окончательной сваркой). | Наличие двух сварных швов, меньшая прочность по сравнению с воротниковым фланцем при одинаковых нагрузках, особенно на изгиб. | Трубопроводы низкого и среднего давления (до 4.0 МПа), вспомогательные системы, КИПиА. |
| Воротниковый приварной (ГОСТ 33258) | Имеет коническую юбку, приваривается одним стыковым швом. | Высокая прочность и жесткость соединения, оптимальное распределение механических напряжений, один сварной шов. | Более высокая стоимость, сложность совмещения отверстий после стыковой сварки. | Магистральные и технологические трубопроводы среднего и высокого давления, ответственные участки, системы с циклическими нагрузками. |
| Фланец свободный на приварном кольце (ГОСТ 33260) | Состоит из фланца и приварного кольца. | Фланец (из дорогой стали) может вращаться, облегчая монтаж; кольцо (из дешевой стали) приваривается к трубе. Экономия материала. | Большее количество деталей, требуется больше монтажного пространства. | Трубопроводы из дорогих сталей (нержавеющих, легированных), частые ремонтные разборки. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается исполнение 1 от исполнения 2 у плоского фланца Ду 15?
Исполнение 1 и 2 относятся к типу уплотнительной поверхности. Исполнение 1 – гладкая уплотнительная поверхность с фаской под прокладку. Исполнение 2 – поверхность с выступом (высота 2 мм) одной детали и впадиной (глубина 2 мм) ответной детали, что обеспечивает более точную центровку и лучшее уплотнение. Для Ду 15 чаще применяется исполнение 1.
Как правильно подобрать прокладку для фланцевого соединения Ду 15 PN 16?
Для фланцев Ду 15 PN 16 (1.6 МПа) выбор прокладки зависит от среды: для воды, пара до 120°С – паронит ПОН; для агрессивных сред – фторопласт-4 (ФУМ); для высоких температур и давлений – металлические овальные или восьмигранные прокладки из мягкой стали, алюминия или меди. Наружный/внутренний диаметр прокладки должен соответствовать размерам уплотнительной поверхности фланца.
Можно ли использовать плоский фланец Ду 15 для давления 10 МПа (100 кгс/см²)?
Нет, стандартные плоские фланцы по ГОСТ 33259-2015 изготавливаются на условное давление до 4.0 МПа (40 кгс/см²) включительно. Для давления 10 МПа необходимо применять фланцы другого стандарта (например, воротниковые по ГОСТ 33258 на давление 10 МПа) или фланцы по отраслевым стандартам (ОСТ), которые имеют существенно большие толщины и усиленную конструкцию.
Как маркируется фланец стальной плоский Ду 15 из стали 20 на давление 1.6 МПа?
Пример условного обозначения: Фланец 1-15-1.6 ст.20 ГОСТ 33259-2015, где: 1 – исполнение уплотнительной поверхности; 15 – условный проход в мм; 1.6 – условное давление в МПа; ст.20 – марка стали.
Каков порядок затяжки болтов на фланце Ду 15?
Затяжка выполняется в несколько проходов (не менее двух) крестообразной схемой. Для 4-х болтового соединения (характерного для Ду 15): первый болт, затем противоположный (по диагонали), далее третий, и противоположный ему четвертый. Момент затяжки определяется материалом болтов/шпилек, типом прокладки и должен соответствовать данным технологической карты или РД.
В чем главный недостаток плоского фланца по сравнению с воротниковым?
Главный конструктивный недостаток – наличие концентраторов напряжений в зонах двух угловых сварных швов и отсутствие усиления в месте перехода от трубы к фланцу. Это делает соединение более чувствительным к вибрационным, изгибающим и знакопеременным нагрузкам. Воротниковый фланец за счет конической юбки плавно перераспределяет напряжения на трубу.
Заключение
Фланец стальной плоский Ду 15 остается востребованным элементом трубопроводных систем малого диаметра в энергетике, ЖКХ и промышленности. Его правильный выбор по стандарту, материалу, давлению и исполнению, а также соблюдение технологий монтажа и затяжки являются залогом надежной и долговечной работы фланцевого соединения. Для ответственных участков с высокими параметрами или динамическими нагрузками следует рассматривать альтернативные типы соединений, в первую очередь, воротниковые фланцы.