Фланцы стальные плоские приварные Ду 15
Фланцы стальные плоские приварные Ду 15: технические характеристики, стандарты и применение
Фланец стальной плоский приварной Ду 15 представляет собой кольцевую деталь с равномерно расположенными отверстиями для болтов или шпилек, предназначенную для соединения трубопроводной арматуры, присоединения труб к аппаратам, сосудам и машинам, а также для монтажа ответвлений. Условный проход (Ду) 15 мм соответствует внутреннему диаметру присоединяемой трубы. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в магистралях малого диаметра, системах КИПиА, обвязке оборудования и вспомогательных технологических линиях.
Конструктивные особенности и принцип монтажа
Плоский приварной фланец (по ГОСТ 12820-80, тип 01) характеризуется отсутствием выступающей юбки (ступицы). Его монтаж осуществляется путем приварки по периметру двумя сварными швами: первый шов выполняется с внутренней стороны, соединяя торец трубы с внутренним диаметром фланца, а второй – с внешней стороны, вдоль торца фланца. Такая конструкция обуславливает его относительно низкую стоимость по сравнению с фланцами приварными встык (воротниковыми), но и накладывает ограничения по механической прочности, особенно при циклических нагрузках и высоком внутреннем давлении.
Основные стандарты и технические требования
В Российской Федерации и странах СНГ основным нормативным документом, регламентирующим параметры плоских приварных фланцев, является ГОСТ 12820-80 «Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа». Для энергетической и нефтехимической отраслей, где требуются более высокие давления, применяются фланцы по ГОСТ 33259-2015 (на основе серии ASME B16.5) или ГОСТ Р 54432-2011 (европейская серия EN 1092-1). Ключевыми параметрами фланца являются:
- Условный проход (Ду, DN): 15 мм.
- Условное давление (Ру, PN): От 0.1 (1) до 2.5 (25) МПа (кгс/см²) по ГОСТ 12820-80. На практике для Ду 15 наиболее распространены исполнения на Ру 1.6 МПа (16 кгс/см²) и 2.5 МПа (25 кгс/см²).
- Диаметр окружности болтов (Дб): 75 мм для Ру 1.6 МПа и 85 мм для Ру 2.5 МПа по ГОСТ 12820-80.
- Количество и диаметр отверстий под крепеж: 4 отверстия диаметром 14 мм (под болт М12) для Ру 1.6 МПа и 4 отверстия диаметром 18 мм (под болт М16) для Ру 2.5 МПа.
- Материал изготовления: Стали марок Ст20, 09Г2С, 12Х18Н9Т, 10Х17Н13М2Т и др. в зависимости от рабочей среды (вода, пар, масло, агрессивные среды), температуры и давления.
- Тип уплотнительной поверхности: Исполнение 1 (гладкая), 2 (с соединительным выступом), 3 (с впадиной), 4 (с шипом), 5 (с пазом), 6 (под линзовую прокладку), 7 (под прокладку овального сечения), 8 (с шипом под фторопластовую прокладку), 9 (с пазом под фторопластовую прокладку). Наиболее распространено исполнение 1 и 2.
- Два фланца с идентичными параметрами (Ду, Ру, тип уплотнения, материал).
- Крепежные изделия: Болты, гайки, шайбы. Для Ру 1.6 МПа обычно используют болты М12, для Ру 2.5 МПа – болты М16. Класс прочности крепежа должен соответствовать рабочим условиям.
- Уплотнительная прокладка: Материал и тип прокладки выбираются в зависимости от среды, температуры и давления. Для Ду 15 применяются сплошные плоские прокладки (ГОСТ 15180-86) из паронита, фторопласта, металла или терморасширенного графита. Размер прокладки должен точно соответствовать уплотнительной поверхности фланца.
- Товарный знак или наименование изготовителя.
- Условный проход (Ду 15).
- Условное давление (Ру, например, 16).
- Марку материала (например, Ст20).
- Номер плавки (для легированных сталей).
Геометрические параметры и масса (по ГОСТ 12820-80)
В таблице приведены основные размеры фланцев плоских приварных Ду 15 для двух наиболее распространенных рядов давлений.
| Условное давление, Ру (МПа) | Наружный диаметр фланца, D (мм) | Диаметр окружности болтов, Дб (мм) | Количество отверстий / диаметр отв., n×d (мм) | Диаметр уплотнения, Dₓ (мм) | Толщина фланца, h (мм) | Масса (кг, ~) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.6 | 95 | 75 | 4×14 | 44 | 14 | 0.64 |
| 2.5 | 95 | 85 | 4×18 | 44 | 16 | 0.78 |
Область применения и ограничения
Фланцы стальные плоские приварные Ду 15 применяются в системах холодного и горячего водоснабжения, технологических трубопроводах низкого и среднего давления, системах вентиляции, обвязке насосного и теплообменного оборудования, а также в системах контроля и управления (трубные проводки манометров, датчиков). Их использование экономически оправдано при монтаже неподвижных соединений, не подверженных значительным изгибающим моментам и вибрациям. Основное ограничение связано с конструкцией: наличие двух сварных швов и отсутствие конического переходного участка (как у воротниковых фланцев) делает соединение более чувствительным к нагрузкам на изгиб и термическим деформациям. Поэтому в магистралях высокого давления (свыше 10 МПа), при температуре среды выше 450°C или в условиях знакопеременных нагрузок предпочтение отдается фланцам приварным встык.
Комплектация фланцевого соединения Ду 15
Для создания герметичного разъемного соединения необходим полный комплект деталей:
Маркировка и контроль качества
На поверхности фланца должна быть нанесена четкая маркировка, включающая:
Контролю подлежат все геометрические размеры, качество механической обработки поверхностей (особенно уплотнительной), отсутствие трещин, раковин и задиров, соответствие материала паспортным данным. Проверяется твердость материала, при необходимости проводятся ультразвуковая дефектоскопия или контроль на межкристаллитную коррозию.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается плоский приварной фланец от воротникового (приварного встык)?
Плоский фланец приваривается двумя угловыми швами по окружности трубы. Воротниковый фланец имеет коническую ступицу (воротник) и приваривается одним стыковым швом в зоне перехода от толщины воротника к толщине трубы, что обеспечивает лучшую усталостную прочность и снижает концентрацию напряжений. Воротниковые фланцы применяются при более высоких давлениях и температурах, а также в условиях вибрации.
Как правильно подобрать прокладку для фланца Ду 15 Ру 16?
Для фланца Ду 15 Ру 16 (PN16) с уплотнительной поверхностью исполнения 1 (гладкая) или 2 (с выступом) по ГОСТ 12820-80 применяется плоская сплошная прокладка по ГОСТ 15180-86 с внутренним диаметром 19 мм, наружным диаметром 44 мм и толщиной 1.5-3.0 мм. Материал прокладки: паронит общего назначения (ПОН) для воды, пара, инертных газов; фторопласт-4 (ФУМ) для агрессивных сред; металлографит для высоких температур.
Можно ли соединять фланцы, изготовленные по разным стандартам (например, ГОСТ и ASME)?
Нет, прямое соединение фланцев, выполненных по разным стандартным рядам (ГОСТ 12820-80 и ASME B16.5), как правило, невозможно из-за несовпадения ключевых геометрических параметров: диаметра окружности болтов (Дб), количества и диаметра отверстий, типа уплотнительной поверхности. Для такого соединения необходимо использовать переходные элементы (адаптеры), что требует индивидуального расчета.
Какой момент затяжки болтов следует применять для фланцевого соединения Ду 15?
Момент затяжки зависит от класса прочности болта, его диаметра, типа прокладки и среды. Для примера, для болта М12 класса прочности 8.8 с паронитовой прокладкой рекомендуемый момент затяжки составляет примерно 70-80 Н·м. Затяжку всегда следует проводить крест-накрест в несколько проходов (минимум в два) для обеспечения равномерного обжатия прокладки.
Каковы основные причины разгерметизации фланцевого соединения малого диаметра?
Основные причины: неравномерная затяжка крепежа; неправильный подбор или дефект прокладки (старение, повреждение); перекос фланцев при монтаже (несоосность); коррозия уплотнительной поверхности; недостаточная подготовка поверхности (забоины, царапины); превышение рабочих параметров (температуры, давления); ослабление затяжки вследствие вибрации или термических циклов.
Заключение
Фланец стальной плоский приварной Ду 15 является стандартизированным, экономичным и надежным элементом трубопроводных систем низкого и среднего давления. Его корректный выбор, основанный на строгом соответствии параметров (Ру, материал, исполнение) условиям технологического процесса, качественный монтаж с соблюдением всех норм по сварке и затяжке крепежа, а также правильный подбор комплектующих (прокладок, болтов) являются залогом долговечной и герметичной работы соединения. При проектировании ответственных систем необходимо учитывать конструктивные ограничения плоских фланцев и, при необходимости, применять фланцы приварные встык.