ФЛАНЕЦ ПРИЖИМНОЙ

Фланец прижимной — это не просто модификация стандартного приварного фланца, а самостоятельная конструкция, предназначенная для создания разъёмного соединения без сварки на ответственных участках трубопроводов. Основное отличие — отсутствие прямого приваривания к трубе. Вместо этого он надевается на трубу (часто — через втулку или фиксирующую гайку) и зажимается посредством комплекта крепежа, создавая герметичное соединение за счёт осевого усилия прижима.

По конструкции выделяют три основных типа:

— Фланец стальной под втулку (по ТУ 3651-001-75883708-2009): монтируется на обжимную втулку, закреплённую на трубе. Используется в системах с DN 15–200 и давлением до Ру 16. Обеспечивает многократную разборку без повреждения трубы.

— Фланец прижимной ПЭ: изготавливается из полиэтилена ПЭ100 или ПЭ80, применяется в напорных водопроводах и газопроводах низкого давления (до 1,0 МПа). Соединяется с ПЭ-трубой методом стыковой сварки, а стальная контрфланцевая часть — с металлическим участком. Критически важна совместимость по SDR: например, ПЭ-труба SDR 17 требует фланца с внутренним диаметром, соответствующим наружному Ø трубы ±0,5 мм.

— Фланец прижимной с накидной гайкой («американка»): чаще встречается в малых диаметрах (Ду 15–50), но в промышленных масштабах используется при монтаже КИПиА и импульсных линий.

Обязательное применение регламентировано в случаях:

— подключения оборудования с ограничениями по сварочным деформациям (насосы, компрессоры, теплообменники по ГОСТ Р 55525-2013);

— ремонта действующих сетей без остановки технологического процесса (например, вставки в существующий трубопровод по методике «hot tapping»);

— соединения разнородных материалов (сталь + чугун, сталь + ПЭ), где сварка невозможна.

Типичная ошибка — установка прижимного фланца на трубу без фиксации (например, на гладкую ПЭ-трубу без втулки). Это приводит к «выдавливанию» трубы из-под фланца при давлении выше 0,6 МПа. Мы рекомендуем всегда использовать комплект: фланец + втулка/гильза + уплотнительное кольцо + крепёж. Компания АГЛАНТ поставляет фланцы прижимные в полной комплектации и может оказать содействие в подборе под конкретный типоразмер трубы — включая нестандартные SDR и толщины стенки.

В отличие от приварных фланцев, строго регламентированных ГОСТ 12820/12821, прижимные фланцы в РФ изготавливаются преимущественно по техническим условиям (ТУ), так как не входят в унифицированные ряды ГОСТ. Основные документы, на которые следует опираться при проектировании и приёмке:

— ТУ 3651-001-75883708-2009 «Фланцы прижимные стальные под обжимные втулки» — описывает конструкцию, размеры, марки сталей (20, 09Г2С), требования к механическим свойствам (σв ≥ 410 МПа, δ ≥ 20%), методы контроля;

— ГОСТ 32382-2013 (п. 8.4) — допускает применение разъёмных соединений при условии расчёта на герметичность по методике РТМ 26-01-70-76;

— СП 42-101-2003 — для газораспределительных сетей: фланцы прижимные ПЭ допустимы только в колодцах и на вводах, с обязательным заземлением металлической части;

— ТР ТС 010/2011 — требует декларирования прижимных фланцев, если они входят в состав оборудования, подконтрольного Ростехнадзору (например, в составе запорной арматуры).

Подтверждение соответствия включает: паспорт изделия (по ГОСТ 2.601), сертификат по ГОСТ Р (при наличии), протоколы входного контроля (химсостав — по ГОСТ 18895, механические испытания — по ГОСТ 1497), а также результаты гидравлических испытаний самого узла (1,5 × Ру, не менее 5 мин). Для фланцев ПЭ дополнительно требуется сертификат соответствия по ГОСТ Р 54635-2011 и протокол сварки с указанием параметров: температура нагрева (210–225 °C), время выдержки, давление осадки.

Важно: прижимной фланец сам по себе не проходит испытания на давление — испытуется вся сборка «фланец + втулка + труба». Поэтому при приёмке важно проверять не только документы на фланец, но и на комплектующие. Компания АГЛАНТ старается поставлять фланцы прижимные с полным пакетом документации, включая схему сборки и рекомендации по монтажу, основанные на РД 153-39.4-078-2001 («Инструкция по монтажу полиэтиленовых трубопроводов»).

Монтаж фланца прижимного ПЭ — многоэтапный процесс, где нарушение даже одного шага может привести к отказу при первом же гидроударе. Мы выделяем 5 критических этапов и типичные ошибки:

1. Подготовка трубы. Поверхность должна быть очищена от окисной плёнки (шлифовка наждачной шкуркой №80–120), обезжирена этиловым спиртом и высушена. Ошибка: использование ацетона или бензина — вызывает набухание ПЭ и снижение адгезии при сварке.

2. Установка втулки (гильзы). Втулка из ПЭ100 надевается на трубу с натягом Δ = 0,1–0,3 мм. Ошибка: установка без подогрева — приводит к микротрещинам в толще трубы при проталкивании. Рекомендуем подогрев втулки до +60 °C в термошкафу.

3. Стыковая сварка втулки с трубой. Параметры по ГОСТ Р 54635: для Ø90 мм, SDR 17 — температура 220 °C, давление нагрева 0,15 МПа, время выдержки 110 с, давление осадки 0,20 МПа. Ошибка: уменьшение времени выдержки «для ускорения» — снижает степень взаимодиффузии полимерных цепей, прочность шва падает до 60–70% от номинала.

4. Установка уплотнительного кольца. Требуется кольцо из EPDM или NBR с твёрдостью 70 ±5 по Шору А. Ошибка: использование резины общего назначения — при контакте с хлорированной водой происходит ускоренное старение и усадка кольца.

5. Затяжка крепежа. Обязательна крестообразная многоступенчатая затяжка (30% → 60% → 100% от расчётного момента). Для Ду110 Ру10 момент — ~45 Н·м. Ошибка: равномерная затяжка по кругу — вызывает перекос фланца и неравномерное сжатие кольца, что приводит к утечке уже при 0,7 МПа.

Компания АГЛАНТ поставляет фланцы прижимные ПЭ в комплекте с втулкой, уплотнительным кольцом и крепежом, подобранным под конкретный диаметр и SDR. Мы можем оказать содействие в подборе комплекта «под ключ», включая рекомендации по режимам сварки от производителей труб (например, «Казаньоргсинтез», «Татхимфармпрепараты»).

В системах с пульсацией давления (насосные станции, компрессорные линии) или вибрацией (технологическое оборудование) стандартный прижимной фланец может ослабнуть даже при номинальном давлении. Поэтому подбор требует расчёта не только на статическую герметичность, но и на устойчивость к динамическим нагрузкам.

Ключевые параметры для расчёта (по методике РТМ 26-01-70-76 и ГОСТ 32382-2013, прил. Ж):

— Амплитуда давления ΔP (например, 0,4–1,0 МПа при среднем 0,7 МПа);

— Частота пульсаций f (Гц);

— Масса присоединяемого оборудования (влияет на инерционные нагрузки);

— Коэффициент запаса по герметичности Kг ≥ 2,0 для I категории опасности.

Расчётное осевое усилие прижима:

F = π/4 · Dср² · Pрасч + π · Dср · b · q,

где Dср — средний диаметр прокладки, Pрасч = Pмакс · Kг, b — ширина прокладки, q — удельное давление смятия (для паронита — 30 МПа, для СНП — 100 МПа).

Для Ду100, Pмакс = 1,0 МПа, Кг = 2,0 → Pрасч = 2,0 МПа → F ≈ 28 кН. При 8 болтах М20 класса 8.8 (допустимое усилие 56 кН/шт.) запас по прочности достаточен, но при вибрации возможна *самоотвинчивание гаек*. Поэтому мы рекомендуем:

— Использовать фланцы с увеличенной толщиной буртика (не менее 25 мм вместо стандартных 18–20 мм);

— Применять крепёж с гайками-контргайками или шайбами Гровера по ГОСТ 6402;

— Для особо ответственных узлов — фланцы с двумя рядами крепёжных отверстий (внутренний — для основной затяжки, наружный — для фиксации).

Типичная ошибка — применение фланца под втулку из стали 20 в системах с температурой ниже –20 °C без проверки KCU. По ГОСТ 34347 минимальное значение при –30 °C — 29 Дж/см². Если не указано — возможен хрупкий излом при гидроударе.

Компания АГЛАНТ поставляет фланцы стальные под втулку из сталей 20, 09Г2С и 12Х18Н10Т, с возможностью усиления конструкции по запросу (увеличение толщины, двойной крепёжный ряд). Мы стараемся выполнить техническое сопровождение подбора — включая расчёт осевого усилия и рекомендации по затяжке с учётом динамических факторов.