Воротниковые фланцы ГОСТ 33259-2015: исполнение B, ряды давления PN16–PN100
Воротниковые фланцы по ГОСТ 33259-2015 — фланцы с конической втулкой (воротником), переходящей в плоскую уплотнительную поверхность или поверхность под прокладку, изготовляемые по размерам присоединительных и уплотнительных плоскостей, регламентированным данным стандартом. Стандарт гармонизирован с EN 1092-1 и устанавливает исполнения A, B, C, D, E, F, а также ряды номинальных давлений PN2,5–PN400 и диапазон DN10–DN4000. Воротниковое исполнение (тип 11 по классификации стандарта) применяется там, где требуется повышенная жёсткость и компенсация изгибающих моментов от трубопровода.
Конструктивные особенности и исполнения
Воротниковый фланец ГОСТ 33259-2015 отличается от плоского наличием конической втулки высотой H, плавно сопряжённой со ступицей и уплотнительной поверхностью. Такая геометрия снижает концентрацию напряжений в зоне сварного шва и увеличивает циклическую долговечность узла при вибрационных и температурных нагрузках. Исполнение B предусматривает уплотнительную поверхность «выступ–впадина» (шип–паз), исполнение A — плоскую поверхность, исполнение C — поверхность под линзовую прокладку, D — под прокладку овального сечения, E и F — под RTJ-прокладки для высоких давлений.
Присоединительные размеры: диаметр болтовой окружности D1, число и диаметр отверстий под шпильки или болты, толщина фланца h1, высота воротника H. Для PN16–PN40 применяется гладкая уплотнительная поверхность с параметром шероховатости Ra 3,2–6,3 мкм; для PN63–PN100 — Ra 1,6–3,2 мкм с обязательной проверкой плоскостности.
Материалы и условия эксплуатации
Фланцы изготовляют из конструкционных, легированных и коррозионностойких сталей. Наиболее распространённые марки:
- Сталь 20, 20Л — для трубопроводов пара и горячей воды с температурой до 300 C
- 09Г2С — для газопроводов и нефтепроводов в районах с расчётной температурой до –60 C
- 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т — для агрессивных сред, пищевых и фармацевтических производств
- 15Х5М, 15Х5М-Л — для нефтепереработки при температуре до 550 C
- 08Х18Н10Т — для криогенных систем и установок разделения воздуха
Рабочее давление в зависимости от материала и температуры корректируется коэффициентом снижения: для стали 20 при 200 C допускаемое давление составляет 0,87 от номинального PN, при 300 C — 0,71. Для стали 12Х18Н10Т при 350 C коэффициент — 0,82.
Типоразмерный ряд и параметры
| DN | PN | D наружный, мм | D1 болтовой окружности, мм | Число отверстий диаметр, мм |
|---|---|---|---|---|
| 50 | PN16 | 165 | 125 | 4 18 |
| 100 | PN16 | 220 | 180 | 8 18 |
| 150 | PN40 | 300 | 250 | 8 22 |
| 200 | PN63 | 375 | 320 | 12 26 |
| 300 | PN100 | 485 | 430 | 16 30 |
Области применения
Воротниковые фланцы ГОСТ 33259-2015 устанавливают на технологических трубопроводах нефтегазопереработки, в системах теплоснабжения с параметрами теплоносителя до 150 C и 1,6 МПа, на паропроводах ТЭЦ и ГРЭС, в обвязке центробежных и поршневых насосов, компрессорных и холодильных установок. В химической промышленности применяются для присоединения реакторов, колонн ректификации, теплообменников кожухотрубного типа. В судостроении — для фланцевых соединений судовых систем охлаждения и топливоподачи.
Сварка воротникового фланца с трубой выполняется по ГОСТ 16037-80; типовые соединения — стыковое с разделкой кромок или угловое с двусторонним швом. Контроль герметичности проводится гидравлическим испытанием при давлении 1,5 PN или пневматическим при 1,1 PN с выдержкой не менее 10 минут.
Вопросы и ответы
Чем воротниковый фланец отличается от плоского по ГОСТ 33259-2015?
Воротниковый фланец имеет коническую втулку (воротник), которая плавно передаёт нагрузку от трубопровода на ступицу и снижает концентрацию напряжений в сварном шве. Плоский фланец такой втулки не имеет и применяется при меньших давлениях и отсутствии знакопеременных нагрузок.
Какие исполнения уплотнительных поверхностей предусмотрены стандартом?
ГОСТ 33259-2015 устанавливает исполнения A (плоская), B (выступ–впадина), C (под линзовую прокладку), D (под прокладку овального сечения), E и F (под металлические RTJ-прокладки). Выбор зависит от PN и свойств рабочей среды.
Какой материал выбрать для фланцев PN100 при температуре 400 C?
Для таких параметров применяют легированные стали 15Х5М или 12Х18Н10Т. Сталь 20 при 400 C имеет коэффициент снижения давления около 0,54, что делает её применение нецелесообразным.
Как проверяется герметичность фланцевого соединения?
Гидравлическим испытанием при давлении 1,5 PN либо пневматическим при 1,1 PN. Выдержка — не менее 10 минут, падение давления не допускается. Дополнительно контролируется плоскостность уплотнительной поверхности.
