Фланцы стальные Ру25

Фланцы стальные Ру25: конструкция, стандартизация и применение в энергетике

Фланцы стальные на условное давление Ру25 представляют собой ответственные соединительные элементы трубопроводных систем, арматуры, аппаратов и резервуаров, предназначенные для работы в условиях высоких внутренних давлений среды. Класс давления Ру25 (≈ 2.5 МПа или 25 кгс/см²) определяет их принадлежность к группе изделий средней и высокой давления, что обуславливает строгие требования к материалам, геометрии, технологии изготовления и контролю качества. В энергетическом секторе, включая тепловые и атомные электростанции, котельные, магистральные теплосети, данные фланцы находят применение на паропроводах, трубопроводах питательной и перегретой воды, технологических линиях с агрессивными и неагрессивными средами при повышенных температурах.

Ключевые стандарты и конструктивные исполнения

Производство и применение фланцев Ру25 в Российской Федерации и странах СНГ регламентируется рядом межгосударственных и национальных стандартов. Выбор стандарта определяет геометрию, размеры, допуски и технические условия.

• ГОСТ 33259-2015 (бывший ГОСТ 12820-80): Фланцы стальные плоские приварные. Устанавливает параметры фланцев, которые свободно надеваются на трубу и привариваются двумя угловыми швами по окружности ступицы. Отличаются относительно простой конструкцией и меньшей материалоемкостью по сравнению с другими типами, но рассчитаны на меньшие изгибающие моменты. Рекомендуются для монтажа в условиях, исключающих значительные механические нагрузки.
• ГОСТ 33259-2015 (бывший ГОСТ 12821-80): Фланцы стальные приварные встык (воротниковые). Имеют коническую ступицу (воротник) с торцевым скосом под сварку встык (подготовка кромки трубы). Конструкция обеспечивает плавный переход от фланца к трубе, равнопрочное соединение и высокую стойкость к переменным нагрузкам и вибрациям. Являются предпочтительным выбором для критических участков энергетических трубопроводов, работающих при высоких температурах и давлениях.
• ГОСТ 33259-2015 (бывший ГОСТ 12822-80): Фланцы стальные свободные на приварном кольце. Состоят из двух элементов: фланца свободного (плоского) и приварного кольца. Кольцо приваривается к трубе, а свободный фланец остается незакрепленным, что обеспечивает легкую стыковку болтовых отверстий при монтаже и демонтаже, особенно в стесненных условиях. Часто применяются для труб из дорогостоящих коррозионностойких сталей, так как сам фланец может быть изготовлен из более дешевой углеродистой стали.

Технические параметры и материалы изготовления

Основные параметры фланца Ру25: условный проход (Ду), наружный диаметр (D), диаметр окружности расположения болтов (D1), количество и диаметр отверстий под крепеж, тип и размеры уплотнительной поверхности.

Уплотнительные поверхности для фланцев Ру25 по ГОСТ 33259-2015:

• Исполнение 1: Гладкая уплотнительная поверхность. Применяется с мягкими прокладками (паронит, фторопласт).
• Исполнение 2: Выступ-впадина (шип-паз). Обеспечивает точную фиксацию прокладки, предотвращает ее выдавливание. Широко используется в энергетике.
• Исполнение 3: Шип-паз с овальным сечением. Аналогично исполнению 2, но с овальной прокладкой (чаще для высоких параметров).
• Исполнение 4: Соединение «шип-паз» под линзовую прокладку.
• Исполнение 5: Под прокладку овального сечения.
• Исполнение 6: С коническим шипом и пазом под фторопластовую прокладку.
• Исполнение 7: С коническим шипом и пазом под прокладку из мягкого материала.
• Исполнение 8: С шипом и пазом трапецеидального сечения.
• Исполнение 9: Под металлическую прокладку овального или восьмигранного сечения (для высоких температур и давлений).

Материалы для изготовления фланцев Ру25 выбираются в соответствии с рабочими параметрами среды (давление, температура, агрессивность) и регламентируются стандартами, например, ГОСТ 33259-2015 ссылается на ГОСТ 33259-2015 (Приложение А) или отраслевые нормативы (ПБ, РД). Основные группы:

• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст3сп, Ст3пс – для неагрессивных сред, воды, пара при температурах до +300°С.
• Качественные углеродистые стали: Сталь 20, 25 – наиболее распространенный выбор для энергетических трубопроводов общего назначения.
• Легированные стали: 09Г2С, 13ХФА, 15Х5М, 12Х18Н10Т. Применяются для работы при низких температурах, в средах с повышенной коррозионной активностью или высокотемпературном воздействии (пар).

Таблица основных размеров фланцев Ру25 (выборочно, ГОСТ 33259-2015, исполнение 2)

Особенности монтажа и эксплуатации в энергетике

Монтаж фланцевых соединений Ру25 требует строгого соблюдения технологических регламентов. Приварные фланцы монтируются квалифицированными сварщиками с последующим неразрушающим контролем сварных швов (визуальный, ультразвуковой, радиографический). Критически важным является правильный подбор и установка крепежных изделий (болты, шпильки, гайки, шайбы), которые должны соответствовать классу прочности 5.6, 8.8 или выше, в зависимости от нагрузки и температуры. Затяжка болтов должна производиться динамометрическим инструментом по определенной схеме (крест-накрест) для обеспечения равномерного прижатия уплотнения. В высокотемпературных контурах (пар) необходима повторная подтяжка после выхода на рабочий режим из-за релаксации напряжений.

Выбор уплотнительной прокладки является ключевым для герметичности. Для систем с водой и паром до 100-120°С могут применяться паронитовые прокладки. Для более высоких температур и давлений используются металлические (оцинкованная сталь, нержавеющая сталь) или терморасширенный графит на металлической основе (типа Flexitallic). Форма прокладки должна строго соответствовать исполнению уплотнительной поверхности фланца.

Контроль качества и маркировка

Каждый фланец Ру25 должен иметь четкую маркировку, включающую: товарный знак или наименование изготовителя, условное давление (Ру), условный проход (Ду), марку стали, клеймо технического контроля. Изготовитель предоставляет сертификат соответствия, в котором указываются результаты механических испытаний, химический анализ материала, результаты контроля ультразвуком (для кованых или штампованных фланцев). Визуальному контролю подлежит отсутствие раковин, трещин, задиров на уплотнительной поверхности и в зоне сварного шва.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается Ру25 от PN25?

Ру25 — условное давление по системе стандартов ГОСТ (ГОСТ 26349-84), распространенное в России и СНГ. PN25 (Pressure Nominal) — номинальное давление по европейским стандартам (EN, DIN). При одинаковых числовых значениях они приблизительно эквивалентны (≈ 2.5 МПа), однако геометрические размеры фланцев по ГОСТ и DIN/EN для одного условного прохода (Ду/DN) могут различаться (диаметры, количество болтов). Прямая взаимозаменяемость без проверки таблиц размеров недопустима.

Можно ли использовать фланец Ру25 для рабочего давления 30 атм?

Нет, без проведения специальных расчетов и экспертизы это запрещено. Условное давление Ру25 указывает на максимальное допустимое избыточное давление среды при температуре 20°C для данной конструкции. При повышении температуры допустимое рабочее давление снижается. Для давления 30 атм (≈ 3.0 МПа) следует выбирать фланцы следующего класса давления — Ру40. Использование оборудования не по назначению создает аварийную ситуацию.

Какой тип фланца предпочтительнее для паропровода высокого давления: плоский или приварной встык?

Для паропроводов высокого давления, особенно с переменными тепловыми нагрузками, безусловно предпочтительнее фланец приварной встык (воротниковый). Его конструкция с конической ступицей минимизирует концентрацию напряжений в зоне перехода от трубы к фланцу, обеспечивает лучшую усталостную прочность и стойкость к тепловым расширениям. Плоский фланец создает более жесткий переход и подвержен растрескиванию в зоне сварки при циклических нагрузках.

Как правильно подобрать крепеж для фланцевого соединения Ру25?

Крепеж должен соответствовать параметрам, указанным в стандарте на фланцы (диаметр, количество). Класс прочности болтов/шпилек должен быть не ниже 5.6 для неответственных соединений при умеренных температурах. Для энергетических применений, особенно при повышенных температурах, рекомендуется класс прочности 8.8 и выше. Материал крепежа должен быть совместим с материалом фланца во избежание электрохимической коррозии. При температурах выше 350-400°С необходимо применять термостойкие стали (например, 25Х1МФ). Затяжка должна осуществляться динамометрическим ключом с усилием, рассчитанным по спецификации.

Требуется ли термообработка фланцев после приварки?

Требование зависит от материала фланца и трубы, а также от действующих нормативных документов (ПБ, РД, СНиП). Для фланцев из углеродистых сталей (Ст3, 20) при сварке с трубами из аналогичных сталей на большинстве общепромышленных объектов термообработка (отпуск для снятия напряжений) может не требоваться, если это не оговорено проектом. Для легированных сталей (особенно теплостойких и нержавеющих), а также для всех соединений на объектах повышенной опасности (котельные, ТЭЦ, АЭС) проведение местной или общей термообработки сварного соединения является обязательным. Необходимость и параметры термообработки определяются технологической картой на монтаж.