Фланец стальной плоский Ду 20 представляет собой соединительную деталь трубопроводной арматуры, предназначенную для герметичного соединения участков труб, присоединения оборудования (насосов, теплообменников, сосудов), а также для монтажа запорной и регулирующей арматуры. Условный проход (Ду) 20 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Плоский фланец, в отличие от приварного встык, насаживается на трубу и приваривается двумя угловыми швами: по периметру ступицы (воротника) и по торцу. Это определяет его основные области применения и ограничения.
Плоские фланцы на давление Ру 0.1-2.5 МПа (1-25 кгс/см²) регламентированы ГОСТ 12820-80. Они широко используются в системах низкого и среднего давления, где не предъявляются повышенные требования к вибрационным и ударным нагрузкам.
Важное ограничение: Плоские фланцы не рекомендуется применять на трубопроводах, работающих под высоким давлением (как правило, выше Ру 25), в системах с частыми температурными деформациями, в средах с высокой циклической нагрузкой, а также для соединения ответственного оборудования, где требуется повышенная надежность соединения. В таких случаях предпочтение отдается фланцам приварным встык (ГОСТ 12821-80).
Конструктивно плоский фланец Ду 20 представляет собой кольцо (реже квадратную пластину) с центральным отверстием под трубу и равномерно расположенными по окружности отверстиями под шпильки или болты. Ключевые параметры определяются условным давлением (Ру) и типом уплотнительной поверхности.
Исполнение 3: С впадиной. Предназначен для соединения с фланцем, имеющим выступ.
Для фланцев Ду 20 наиболее востребованными являются исполнения 1 и 2 (с соединительным выступом).
Размеры плоских фланцев Ду 20 строго нормированы ГОСТ 12820-80 и зависят от условного давления. Основные параметры: наружный диаметр фланца (D), диаметр окружности расположения отверстий (D1), диаметр отверстий под крепеж (d), количество отверстий (n), толщина фланца (h).
| Условное давление, Ру (кгс/см²) | Наружный диаметр D (мм) | Диаметр болтовой окружности D1 (мм) | Количество и диаметр отверстий под болты (n x d) | Толщина фланца h, не менее (мм) | Масса, приблизительно (кг) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1; 2.5 | 75 | 50 | 4 x 12 | 12 | 0.36 |
| 6; 10 | 75 | 50 | 4 x 12 | 14 | 0.42 |
| 16 | 90 | 60 | 4 x 14 | 16 | 0.79 |
| 25 | 90 | 60 | 4 x 14 | 18 | 0.88 |
Материал фланца выбирается исходя из параметров рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и должен соответствовать материалу соединяемых труб. Основные марки сталей регламентированы ГОСТ 12820-80 и стандартами на материалы.
Выбор марки стали должен быть подтвержден расчетом на прочность и соответствием требованиям технологического регламента.
Для сборки герметичного соединения необходим полный комплект элементов:
Правильный монтаж критически важен для обеспечения герметичности и долговечности соединения.
| Тип фланца | Стандарт | Преимущества | Недостатки | Рекомендуемая область применения |
|---|---|---|---|---|
| Плоский приварной | ГОСТ 12820-80 | Простота изготовления, низкая стоимость, удобство монтажа (возможность свободного поворота для совмещения отверстий). | Меньшая прочность соединения (два угловых шва), ограничение по давлению и вибрациям. | Низко- и среднетемпературные системы низкого и среднего давления. |
| Приварной встык (воротниковый) | ГОСТ 12821-80 | Высокая прочность (равнопрочность сварного шва трубе), лучшее сопротивление усталости, вибрациям и изгибающим моментам. | Более высокая стоимость, сложность монтажа (требуется точная подгонка и приварка встык). | Ответственные трубопроводы высокого давления, энергетика, нефтехимия, системы с температурными деформациями. |
| Свободный на приварном кольце | ГОСТ 12822-80 | Легкий монтаж и демонтаж, самоустанавливаемость, возможность поворота, экономия дорогостоящего материала (кольцо из нержавейки, фланец — из углеродистой стали). | Большие габариты и масса, более высокая стоимость по сравнению с плоским фланцем, ограничения по давлению. | Трубопроводы, требующие частой разборки, соединения из разнородных материалов, труднодоступные места. |
Ду 20 – это условный проход, характеризующий присоединительный размер (примерно равный внутреннему диаметру трубы). Ру 16 – это условное давление, указывающее на максимальное избыточное рабочее давление (в кгс/см²), при котором фланец гарантированно обеспечивает герметичность при температуре 20°C. Таким образом, фланец Ду 20 Ру 16 имеет присоединительный размер 20 мм и рассчитан на давление 16 кгс/см² (1.6 МПа). Для одного Ду может существовать несколько фланцев с разным Ру, отличающихся геометрией и толщиной.
Да, при условии правильного подбора материала фланца и прокладки. Углеродистые стали (Ст3, ст.20) допускают работу при таких температурах. Однако необходимо выполнить пересчет допустимого давления, так как с ростом температуры допустимое рабочее давление для стальных фланцев снижается. Для точного определения необходимо руководствоваться нормами расчета на прочность (например, ГОСТ 34233.1-2017).
Согласно таблице ГОСТ 12820-80, для фланца Ду 20 Ру 25 требуется 4 отверстия диаметром 14 мм. Следовательно, применяются болты (шпильки) с резьбой М14. Класс прочности крепежа должен быть не ниже 5.8 для стандартных систем, а для более ответственных – 8.8. Длину болта рассчитывают, учитывая толщину двух фланцев, прокладки, двух гаек и запас резьбы (обычно 2-3 нитки).
Метод крестообразной затяжки обеспечивает равномерное прилегание уплотнительных поверхностей фланцев к прокладке по всему периметру. Последовательная затяжка болтов по кругу приводит к перекосу: один край фланца сжимается, а противоположный приподнимается, что неизбежно ведет к негерметичности соединения. Многоступенчатая затяжка крест-накрест позволяет равномерно распределить монтажное усилие.
Полное условное обозначение по ГОСТ 12820-80 будет: Фланец 1-20-16 ст.09Г2С ГОСТ 12820-80, где: