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.
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:
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.
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.
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.
| 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. |
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.