Стальные фланцы: плоский, воротниковый, по ГОСТ 33259 — как выбрать и не ошибиться

Фланец — главная разъёмная деталь любого трубопровода. Именно в фланцевых соединениях чаще всего происходят течи, из-за них останавливают линии, а замена неправильно подобранного фланца на смонтированном участке обходится дороже самой детали в десятки раз. Поэтому прежде чем заказывать партию, стоит разобраться: какой тип нужен, какой стандарт указать в спецификации и почему нельзя менять воротниковый фланец на плоский «просто потому что дешевле».

Коротко: фланец стальной — это плоское кольцо с отверстиями под болты или шпильки, которое приваривается к трубе или надевается на неё. Два фланца с прокладкой между ними стягиваются крепежом — и получается герметичное соединение, которое можно разобрать в любой момент без резки трубы.

Фланцевое соединение решает три задачи, которые не умеет решать сварка:

1. Подключение арматуры. Задвижки, затворы, обратные клапаны, фильтры почти всегда имеют фланцевые патрубки. Приварить чугунную задвижку к стальной трубе нельзя — только фланцы.
2. Подключение оборудования. Насосы, теплообменники, резервуары, котлы оснащены ответными фланцами. Трубопровод стыкуется с ними болтами, а не сваркой.
3. Обслуживание и ремонт. Фланцевый узел разбирается за час. Сварной участок при замене задвижки приходится вырезать и варить заново — это простой и деньги.

Плюс фланцы позволяют соединять трубы из разных материалов: сталь с чугуном, сталь с пластиком — через переходные узлы. В системах водоснабжения фланец стандартизован настолько, что фланцевые задвижки разных производителей взаимозаменяемы — при условии, что фланцы сделаны по одному стандарту и с одинаковой уплотнительной поверхностью.

ГОСТ 33259-2015 выделяет несколько типов фланцев. На практике в водоснабжении и теплоснабжении встречаются в основном два — плоский и воротниковый, плюс два редких гостя: свободный на приварном кольце и резьбовой.

Плоский фланец — стальное кольцо, которое надевается на трубу и приваривается двумя угловыми швами: снаружи по периметру и изнутри. Конструкция простая, сварка не требует высокой квалификации, поэтому деталь дёшева и массова.

Но у простоты есть цена: плоский фланец передаёт нагрузку на трубу неравномерно, работает на изгиб и по ГОСТ 33259-2015 применяется до номинального давления PN 25 (2,5 МПа). На практике в водопроводах и теплосетях плоские фланцы массово ставят при PN 10 и PN 16 (1,0 и 1,6 МПа) — это типовые давления городских сетей. При температурах ниже минус 40 °C плоский фланец по стандарту использовать нельзя.

Воротниковый фланец отличается коническим переходом-«воротником», которым он приваривается к трубе встык одним стыковым швом. Геометрия воротника плавно распределяет нагрузку от болтов на стенку трубы, соединение работает как единое целое и выдерживает вибрацию, перепады давления и температурные деформации.

Именно воротниковые фланцы ставят на ответственных участках: магистральные трубопроводы, насосные станции, технологические обвязки с давлением до PN 250 (25 МПа). Они дороже плоских и требуют квалифицированного сварщика, но именно их выбирают, когда герметичность важнее экономии на детали.

Резьбовой фланец наворачивается на трубу с наружной резьбой — применяется на малых диаметрах, в системах, где сварка запрещена (взрывоопасные зоны), и при частом демонтаже.

Свободный фланец на приварном кольце состоит из двух частей: приварное кольцо и сам фланец, который свободно вращается на трубе. Это решение для частей трубопровода, которые нужно стыковать без проворота, и для дорогих коррозионностойких труб, где фланец из дешёвой стали не контактирует со средой. В водоснабжении встречается редко — в основном на импортном оборудовании.

Правило простое: если давление до 2,5 МПа, среда — вода или теплоноситель, узел не испытывает вибрации — хватит плоского фланца. Если давление выше, среда агрессивная или горячая, участок ответственный — берите воротниковый. Экономия на воротниковом фланце в узле с давлением 4 МПа — это риск течи на действующей линии.

Самая частая ошибка закупки — заказать фланцы «Ду 100», а на монтаже обнаружить, что зеркала не стыкуются. Причина: у фланцев разное исполнение уплотнительной поверхности. По ГОСТ 33259-2015 их несколько:

• Исполнение A — плоскость. Гладкое зеркало, применяется только при PN 1, PN 2,5 и PN 6. Для водопроводов практически не используется.
• Исполнение B — соединительный выступ. Самое массовое. Зеркало с кольцевым выступом, прокладка укладывается внутри него и не сползает при затяжке. Стандарт для водоснабжения и теплоснабжения при PN 10–25.
• Исполнения C и D — шип и паз. На одном фланце шип, на ответном — паз. Прокладка зажата в пазу и не выдавливается даже при высоком давлении. Используется для агрессивных и пожароопасных сред.
• Исполнения E и F — выступ и впадина. Похожая пара, но с другими размерами — под разные типы прокладок.

Критично: фланец с шипом нельзя стыковать с фланцем с пазом «как попало» — нужно, чтобы на одной стороне был шип, на другой паз, и они были парными по стандарту. Если на объекте смешали фланцы с выступом B и плоскостью A — соединение может не собраться либо потечёт.

В заказе исполнение указывают обязательно: «Фланец 1-100-16-В ГОСТ 33259-2015» — это плоский фланец Ду 100, PN 16, исполнение B. Если исполнение не указать, поставщик по умолчанию даст B, а у вас в проекте, возможно, значится другое.

Основной действующий стандарт — ГОСТ 33259-2015 «Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250». Он заменил сразу несколько старых документов:

Разница между старыми и новым ГОСТом для большинства типоразмеров незначительна, но есть нюансы: обозначения теперь латиницей (DN и PN вместо Ду и Ру), добавились типоразмеры до PN 250, изменились некоторые присоединительные размеры. Старые ГОСТы ещё живут в проектной документации строек, спроектированных до 2017 года, — если в проекте указан конкретный стандарт, поставлять нужно точно по нему.

Отдельная история — европейский стандарт DIN EN 1092-1. Присоединительные размеры фланцев ГОСТ и DIN для одного условного прохода часто совпадают, но не всегда: отличаются диаметры болтовых окружностей, количество и диаметры отверстий на части типоразмеров. Импортная арматура Belgicast, Hawle, VAG поставляется с фланцами по DIN. Если к ней приварить фланец по ГОСТ «на глаз» — отверстия могут не совпасть с ответным фланцем арматуры. Решение: на этапе заказа сверять присоединительные размеры по таблицам или заказывать фланцы, аттестованные под конкретную арматуру.

Для типового водопровода достаточно стали 20. Если трубопровод проходит по улице в регионе с холодными зимами — присмотритесь к 09Г2С: она не становится хрупкой на морозе. Нержавейка нужна там, где среда разъедает углеродистую сталь: кислоты, щёлочи, пищевые производства, фармацевтика. Ставить нержавеющий фланец на обычный водопровод — переплата без выгоды.

Перед заказом ответьте на шесть вопросов:

1. Диаметр. Условный проход DN (Ду) должен совпадать с диаметром трубы и присоединительным размером арматуры.
2. Давление. Номинальное давление PN — не ниже рабочего давления в сети с запасом. Для городского водопровода обычно PN 10 или PN 16.
3. Среда и температура. Вода, пар, агрессивная среда? Температура выше 100 °C или мороз? От этого зависят тип (плоский/воротниковый) и марка стали.
4. Тип присоединения арматуры. Фланец арматуры — по ГОСТ или по DIN? Отверстия должны совпасть с ответным фланцем.
5. Исполнение уплотнительной поверхности. A, B, C/D или E/F — обязательно укажите в заказе, иначе получите не то.
6. Стандарт. ГОСТ 33259-2015 или старый ГОСТ из проекта. Указывайте в спецификации дословно.

Если сомневаетесь между плоским и воротниковым — берите воротниковый: он закрывает все сценарии до PN 250 и не требует переделки, если проект ужесточат.

• Плоский фланец на высокое давление. На узле с PN 40 плоский фланец разогнёт — соединение потечёт или сорвёт болты.
• Смешение ГОСТ и DIN. Фланец по ГОСТ к импортной задвижке — отверстия не совпадут, придётся заказывать переходные детали и терять время.
• Неверное исполнение уплотнительной поверхности. Заказали B, а в проекте шип-паз — фланцы не стыкуются.
• Экономия на марке стали. Сталь 20 на морозе ниже минус 40 °C может дать трещину — для Севера берите 09Г2С.
• Заказ без указания стандарта. Поставщик отгрузит по своему ГОСТу, а при приёмке выяснится, что в проекте другой.

В каталоге ООО «Электромеханика» — фланцы стальные плоские и воротниковые по ГОСТ 33259-2015 под задвижки, затворы и обратные клапаны, включая арматуру Belgicast, Hawle и VAG. Подберём фланцы под диаметр вашей трубы, давление в сети и тип присоединения арматуры — с проверкой совместимости по присоединительным размерам.

Перейдите в каталог фланцев.

Подбор под проект и консультация инженера: +7 (495) 636-29-88. Отгрузка со склада в Москве и Московской области.