Фланец стальной плоский (ФП) на условный проход (Ду) 200 мм является одним из наиболее востребованных типов соединительных деталей трубопроводных систем в энергетике, нефтегазовой отрасли, коммунальном хозяйстве и промышленности. Его основное функциональное назначение – обеспечение герметичного и прочного разъемного соединения участков труб, присоединения к трубопроводу арматуры (задвижек, клапанов), оборудования (насосов, теплообменников), приборов контроля и измерения. Плоский фланец отличается от приварного встык (воротникового) тем, что при монтаже наваривается на торец трубы по двум периметрическим швам, а не одним стыковым швом в зоне горловины. Это определяет особенности его применения, расчета на прочность и монтажа.
Плоский фланец Ду 200 представляет собой кольцевую пластину с центральным отверстием под проход среды и равномерно расположенными по окружности отверстиями под шпильки или болты. Ключевые геометрические параметры строго регламентируются стандартами. Основным рабочим стандартом в РФ и странах СНГ является ГОСТ 33259-2015 (на основе серии ГОСТ 12820 и ГОСТ 12821), который гармонизирован с европейскими нормами EN 1092-1. Для энергетики, особенно высоких параметров, также критически важен стандарт АТК (Альбом типовых конструкций) и отраслевые нормативы.
Основные параметры для фланца плоского Ду 200 (на примере наиболее распространенного исполнения по ГОСТ 33259-2015 для условного давления Ру 16):
Выбор материала фланца определяется параметрами рабочей среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируется стандартами. Для плоских фланцев Ду 200 применяются следующие основные марки сталей:
Качественные углеродистые и низколегированные стали: 20, 09Г2С – наиболее распространенный выбор для энергетики и промышленности. Сталь 20 применяется для сред с температурой от -40 до +450°С. Сталь 09Г2С (легированная марганцем и кремнием) используется для работы при температурах до -70°С (холодостойкая) и до +475°С.
Материал фланца должен соответствовать материалу присоединяемого трубопровода или арматуры во избежание электрохимической коррозии и обеспечения равной прочности сварного соединения.
Плоские фланцы Ду 200 находят широкое применение в системах:
Важное ограничение: Согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды (ПБ 10-573-03, СНиП 2.04.07-86
Монтаж плоского фланца Ду 200 на трубу осуществляется двумя угловыми сварными швами: первый – по периметру стыка внутренней поверхности фланца и торца трубы, второй – с внешней стороны, по торцу фланца. Такой метод создает значительные остаточные сварочные напряжения. Последовательность операций:
| Критерий | Фланец плоский (ФП) Ду 200 | Фланец приварной встык (ФПВ) Ду 200 |
|---|---|---|
| Конструкция | Плоское кольцо, насаживается на трубу | Имеет коническую горловину, приваривается встык к трубе |
| Тип сварного соединения | Два угловых шва | Один стыковой шов (как правило, под УЗК) |
| Распределение нагрузок | Концентрация напряжений в зоне сварки, хуже переносит изгибающие моменты и тепловые расширения | Плавный переход напряжений через горловину, лучше работает на изгиб и вибрацию |
| Область применения по параметрам | Умеренные давления и температуры (как правило, до Ру 25, t до 300°С для ответственных систем) | Высокие и сверхвысокие давления и температуры (Ру 100, 160 и выше, t до 600°С и более) |
| Материалоемкость и стоимость | Меньше металла, обычно дешевле | Больше металла, дороже |
| Монтаж | Проще в центровке, но требует двух швов | Требует точной подготовки торца трубы, но один шов |
Да, можно. Более того, параметры среды находятся в пределах, значительно ниже условных. Однако необходимо дополнительно проверить соответствие материала фланца (сталь 20, 09Г2С и т.д.) коррозионной активности среды и требованиям проектной документации.
Из-за их ограниченной стойкости к знакопеременным нагрузкам, термическим расширениям и вибрациям, характерным для энергоблоков. Концентрация напряжений в зоне двойного углового шва делает соединение потенциально менее надежным по сравнению с бесшовным переходом в зоне горловины фланца приварного встык. Правила технической эксплуатации (ПТЭ) и отраслевые стандарты прямо ограничивают их применение для таких условий.
Для данных параметров стандартным выбором является прокладка из паронита марки ПОН (общего назначения) толщиной 2-3 мм. Для более высоких параметров или при наличии циклических нагрузок применяются металлические прокладки овального или восьмигранного сечения из мягких сталей (например, ст. 08кп).
Обязательному контролю подлежат: наличие сертификата качества/паспорта с указанием марки стали и результатов испытаний; соответствие геометрических размеров (особенно толщины, диаметров отверстий и их разболтовки) чертежу/стандарту; качество уплотнительной поверхности (отсутствие задиров, раковин); маркировка (Ду, Ру, материал, клеймо производителя).
Фланец стальной плоский Ду 200 остается массовым, экономичным и технологичным решением для создания разъемных соединений в широком спектре трубопроводных систем. Его корректное применение, строгое соответствие стандартам по материалам и геометрии, а также соблюдение технологий монтажа и контроля являются залогом долговечной и безопасной эксплуатации. Инженеру-проектировщику или монтажнику критически важно понимать границы его применения, особенно в энергетике, где необоснованный выбор типа фланца может привести к снижению надежности всего трубопровода. При выборе между плоским и приварным встык фланцем решение должно основываться не на стоимостных факторах, а на анализе рабочих параметров среды, режимов эксплуатации и требований действующих нормативных документов.