Фланец выбирают по четырём параметрам: условный проход DN, давление PN, тип фланца и исполнение уплотнительной поверхности. Ошибиться в любом из них — значит получить узел, который либо не соберётся, либо потечёт на первой опрессовке. Ниже — чем отличаются плоский, воротниковый и свободный фланцы, как читать обозначение по ГОСТ 33259 и что заказывать вместе с фланцем, чтобы узел собрали за один выезд.
Зачем в трубопроводе фланцы
Фланец — это разъёмное соединение: две приваренные к трубе пластины стягиваются болтами через прокладку. Сварной шов надёжнее и дешевле, но его не разобрать. Фланцы ставят там, где узел придётся снимать: на арматуре, насосах, теплообменниках, фильтрах, счётчиках, в местах врезки будущих отводов.
Отсюда простое правило: на прямом участке трубы фланцы не нужны, на каждом приборе и каждой единице арматуры — нужны. Корпус задвижки, дискового затвора или грязевика уже идёт с фланцами, и ответные фланцы на трубе должны совпасть с ним по всем четырём параметрам.
Три основных вида фланцев
В инженерных системах зданий и котельных работают три конструкции. Отличаются они тем, как крепятся к трубе, — и от этого зависит, какое давление и какие нагрузки выдержит узел.
Плоский приварной — тип 01
Самый распространённый и самый дешёвый. Фланец надевают на трубу и приваривают двумя швами: снаружи и по торцу изнутри. Ставят на воду, отопление, ГВС, пар низкого давления — везде, где нет вибрации и больших перепадов температур. По старому ГОСТ 12820-80 плоские фланцы выпускались на давление до 25 кгс/см²; на практике их берут для PN 10–16, реже PN 25.
Воротниковый, приварной встык — тип 11
У воротникового фланца есть конусная шейка — «воротник», и к трубе его варят встык, одним швом, как два куска трубы. Напряжение от изгиба и температурных удлинений уходит в шейку, а не в сварной шов. Поэтому воротниковые фланцы ставят на высокое давление, пар, магистрали с вибрацией от насосов и перепадами температур. Диапазон по ГОСТ 33259 — до PN 250.
Свободный на приварном кольце — тип 02
Фланец не приварен к трубе, а свободно сидит на кольце, которое приварено к её концу. Два практических плюса. Первый: фланец можно провернуть и совместить отверстия под болты, не перекашивая узел. Второй: кольцо делают из нержавейки, а сам фланец — из обычной углеродистой стали, и на нержавеющем трубопроводе это заметно дешевле цельного нержавеющего фланца.
| Вид фланца | Как крепится к трубе | Давление на практике | Где ставят |
|---|---|---|---|
| Плоский приварной (01) | надевается и приваривается двумя швами | PN 10–16, реже 25 | вода, отопление, ГВС, низкий пар |
| Воротниковый (11) | приваривается встык одним швом | PN 16–250 | пар, насосные, вибрация, высокие температуры |
| Свободный на кольце (02) | сидит на приварном кольце | обычно до PN 25 | нержавейка, узлы с частой разборкой |
ГОСТ 33259 и старые ГОСТ 12820, 12821: как читать обозначение
С 2016 года в странах ЕАЭС действует межгосударственный ГОСТ 33259-2015. Он объединил несколько советских стандартов: ГОСТ 12820-80 (плоские), ГОСТ 12821-80 (воротниковые), ГОСТ 12822-80 (свободные) и ГОСТ 12815-80 (уплотнительные поверхности). В спецификациях до сих пор встречаются оба варианта записи, и это один и тот же фланец:
Фланец 1-50-16 Ст20 ГОСТ 12820-80 → Фланец 01-50-16-B-ст.20 ГОСТ 33259-2015
Разбор новой записи: 01 — тип (плоский приварной), 50 — условный проход DN, 16 — давление PN в бар, B — исполнение уплотнительной поверхности, ст.20 — марка стали. Если в проекте указан старый ГОСТ, заказывать можно по новому — присоединительные размеры для типовых диаметров совпадают.
| Старый стандарт | Что в нём было | Тип по ГОСТ 33259 |
|---|---|---|
| ГОСТ 12820-80 | плоские приварные | 01 |
| ГОСТ 12822-80 | свободные на приварном кольце | 02 |
| ГОСТ 12821-80 | приварные встык (воротниковые) | 11 |
| ГОСТ 12815-80 | исполнения уплотнительных поверхностей | буквенные исполнения |
Уплотнительная поверхность: почему фланцы «не сходятся»
Торец фланца, на который ложится прокладка, бывает разной формы — и два фланца одного DN и PN, но с разной поверхностью, между собой не соберутся.
Соединительный выступ — плоский кольцевой поясок под прокладку. Самое распространённое исполнение для воды, отопления и пара; в новой записи обычно обозначается буквой B, в старой — исполнением 1. Оба ответных фланца одинаковые.
Выступ — впадина и шип — паз — парные исполнения: на одном фланце выступ, на другом ответная впадина. Прокладка зажата в замке и не выдавливается, поэтому такие пары ставят на повышенное давление, токсичные и горючие среды. Заказывать их нужно именно парами.
Под прокладку овального сечения или линзовую — для высоких давлений в нефтегазе и химии, в инженерных системах зданий почти не встречаются.
Давление и материал: что выдержит фланец
PN — это давление в барах, которое фланец держит при нормальной температуре. С ростом температуры допустимое давление падает, поэтому для пара и перегретой воды марку стали подбирают не по PN, а по сочетанию давления и температуры.
| Марка стали | Ориентировочный диапазон температур | Где уместна |
|---|---|---|
| Ст3сп | от −30 до +300 °C | вода, отопление в помещениях |
| Сталь 20 | от −30 до +425 °C | вода, пар, тепловые сети |
| 09Г2С | от −70 до +425 °C | улица, неотапливаемые камеры, северные объекты |
| 12Х18Н10Т (нержавеющая) | от −253 до +600 °C | пищевые и агрессивные среды, нержавеющие линии |
Для Астаны с её зимними −35 °C это важно: фланцы на наружных участках и в неотапливаемых камерах берут из 09Г2С, а не из обычной Ст3. Точные пределы по давлению и температуре — в таблицах применения ГОСТ 33259 и в проекте.
Присоединительные размеры: таблица для PN 16
Главный размер для сборки — диаметр окружности, по которой расположены отверстия под болты. Ниже — основные размеры плоских фланцев PN 16 для самых ходовых диаметров.
| DN | Наружный диаметр, мм | Окружность болтов, мм | Отверстия | Болты |
|---|---|---|---|---|
| 25 | 115 | 85 | 4 × ⌀14 | 4 × М12 |
| 50 | 160 | 125 | 4 × ⌀18 | 4 × М16 |
| 100 | 215 | 180 | 8 × ⌀18 | 8 × М16 |
| 150 | 280 | 240 | 8 × ⌀22 | 8 × М20 |
| 200 | 335 | 295 | 12 × ⌀22 | 12 × М20 |
Частый вопрос — совместимы ли фланцы по ГОСТ с импортной арматурой по европейскому стандарту EN 1092-1. У PN 16 окружность болтов и число отверстий для этих диаметров совпадают, отличается только наружный диаметр: например, у DN 50 по ГОСТ 160 мм, по EN — 165 мм. Узел соберётся, но перед заказом всё равно сверяйте размеры с паспортом арматуры: на других давлениях и больших диаметрах расхождения бывают и в отверстиях.
Крепёж и прокладка: что заказывать вместе с фланцем
Фланец без крепежа — полдела. На каждое соединение нужен комплект, и считать его проще сразу по таблице выше: сколько отверстий, столько болтов.
Болты или шпильки. Болты удобны на плоских фланцах малого давления. На воротниковых фланцах, пару и ответственных узлах ставят шпильки с двумя гайками: они затягиваются равномерно с обеих сторон и проще снимаются, если резьба прикипела.
Длина. Болт должен пройти пакет «фланец — прокладка — фланец», шайбы и гайку и выйти за неё на два-три витка. Короткий болт, где гайка держится на двух нитках, срывает при затяжке; слишком длинный цепляется и мешает ключу.
Гайки и шайбы. На каждый болт — одна гайка и две шайбы: под головку и под гайку. Для DN 100 PN 16 это 8 болтов М16, 8 гаек и 16 шайб. В колодцы, подвалы и тепловые камеры берут оцинкованный крепёж — чёрный там прикипает, и через пару лет гайки приходится срезать.
Прокладка. Для воды, отопления и пара на обычных давлениях ставят паронитовую прокладку; для высоких давлений и температур — спирально-навитую или металлическую. Внутренний диаметр прокладки не должен заходить в проходное сечение трубы: выступающий край рвёт потоком и уносит в арматуру.
Отводы, переходы и компенсаторы в том же узле
Фланцевый узел редко состоит из одних фланцев. Поворот трассы делают крутоизогнутыми отводами по ГОСТ 17375 — они компактнее сварной «утки» из сегментов. Смену диаметра — переходами по ГОСТ 17378: концентрическими на вертикальных участках, эксцентрическими на горизонтальных, чтобы в верхней точке не копился воздух.
У насосов между фланцами ставят вибровставки, а на длинных прямых участках тепловых сетей — компенсаторы: стальная труба при нагреве на 100 °C удлиняется примерно на 1,2 мм на каждый метр, и без компенсатора это усилие приходится на фланцы и сварные швы.
Как собрать узел без протечки
Большинство течей во фланцевых соединениях — не от плохих фланцев, а от сборки.
- Соосность. Торцы фланцев параллельны, отверстия совпадают без усилия. Если болт приходится забивать молотком, узел собран с перекосом, и прокладку зажмёт клином.
- Чистые поверхности. Уплотнительная поверхность без окалины, брызг металла от сварки и старой прокладки.
- Затяжка крест-накрест. Болты тянут не по кругу, а через один, напротив друг друга, в три прохода: наживить, затянуть на половину усилия, дотянуть. По кругу фланец «уводит», и с одной стороны остаётся щель.
- Без перетяжки. Паронит, пережатый до расплющивания, теряет упругость и начинает течь после первого же цикла нагрева и остывания.
Пять ошибок при заказе фланцев
- Взяли плоский фланец на пар или насосную с вибрацией, где нужен воротниковый.
- Не сверили исполнение поверхности: один фланец с выступом, ответный — с соединительным выступом, пара не собирается.
- Смешали ГОСТ и EN на арматуре большого диаметра, не проверив отверстия.
- Приварили фланец из углеродистой стали к нержавеющей трубе вместо свободного фланца на нержавеющем кольце.
- Заказали фланцы без крепежа и прокладок — узел стоит, пока монтажники едут за болтами.
Подберём фланцы и крепёж под ваш узел
Пришлите DN, PN, рабочую среду и температуру или просто спецификацию из проекта — соберём комплект целиком: фланцы нужного типа и исполнения, крепёж из раздела метизы, прокладки, отводы и переходы. Всё это — в разделе детали трубопровода, со склада в Астане с отгрузкой по Казахстану. Про выбор самой трубы под воду и пар — в разборе стальных труб: где нужна оцинковка, а где нержавейка.