Полиэтиленовую трубу нельзя приварить к стальному фланцу, поэтому её соединяют с арматурой через втулку под фланец и свободный стальной фланец. Втулку приваривают к трубе, а фланец прижимает её бурт к ответной детали. В статье разобрано, какой DN фланца подходит к трубе нужного диаметра, как давление трубы зависит от SDR и чем прижимной фланец отличается от обычного.
Коротко:
- Соединение ПЭ-трубы со сталью собирают из втулки под фланец и свободного стального фланца. Втулку приваривают к трубе встык или муфтой с закладными нагревателями (п. 6.5.2.1 СП 399.1325800.2018).
- Прижимной фланец отличается от фланца ГОСТ 33259 только расточкой под втулку. Наружный диаметр, болтовая окружность D₁ и отверстия у него те же, что у стандартного фланца того же DN и PN.
- ПЭ-трубу обозначают наружным диаметром Дн, а фланец — номинальным диаметром DN. Труба 110 мм соединяется с DN 100, 160 мм — с DN 150, 315 мм — с DN 300.
- Максимальное рабочее давление трубы считают по формуле MOP = 20 · MRS / (C · (SDR − 1)) бар. Для ПЭ 100 на воду при C = 1,25 SDR 17 даёт 10 бар, SDR 11 — 16 бар (пп. 3.1.1 и 3.1.2 СП 399.1325800.2018).
- При сварке встык SDR втулки должен совпадать с SDR трубы (п. 6.3.7 СП 399.1325800.2018).
- На замыкающем участке фланец надевают на трубу до приварки втулки (п. 6.5.2.3 СП 399.1325800.2018).
Узел состоит из шести элементов: ПЭ-трубы, втулки с буртом, прижимного фланца, прокладки, ответного стального фланца или фланца арматуры и крепежа. Герметичность обеспечивает торец бурта, который зажат между фланцами через прокладку. Прижимной фланец со средой не контактирует, поэтому его материал выбирают по условиям снаружи трубы.
Как устроено соединение ПЭ-трубы со стальным фланцем
Свободный фланец надевают на втулку до упора в бурт и стягивают шпильками с ответным фланцем. Бурт работает как уплотнительная поверхность, а стальной фланец лишь передаёт на него усилие затяжки.
Втулки выпускают короткими и удлинёнными. Удлинённую приваривают встык: её длины хватает, чтобы зажать деталь в центраторе сварочного аппарата. Короткую втулку обычно соединяют с трубой муфтой с закладными нагревателями.
СП 399 рекомендует собирать и сваривать втулки с трубами в мастерских: втулку приваривают к патрубку длиной 0,6–1,0 м, а на трассе вваривают уже готовый узел (п. 6.5.2.2). Затягивают соединение поочерёдно, противоположные гайки — тарированным или динамометрическим ключом, гайки располагают с одной стороны (п. 6.5.2.4).
Какой DN фланца нужен для ПЭ-трубы
DN фланца подбирают по наружному диаметру трубы, а расточку — по наружному диаметру втулки. У трубы и у фланца разные системы обозначения, поэтому число в названии трубы почти никогда не совпадает с DN.
| Дн ПЭ-трубы, мм | DN фланца | Расточка прижимного фланца, мм | Отверстия при PN 10 |
|---|---|---|---|
| 63 | 50 | 78 | 4 × 18 |
| 75 | 65 | 92 | 4 × 18 |
| 90 | 80 | 108 | 4 × 18 |
| 110 | 100 | 128 | 8 × 18 |
| 125 | 100 | 135 | 8 × 18 |
| 140 | 125 | 158 | 8 × 18 |
| 160 | 150 | 178 | 8 × 22 |
| 180 | 150 | 188 | 8 × 22 |
| 200 | 200 | 225 | 8 × 22 |
| 225 | 200 | по втулке | 8 × 22 |
| 250 | 250 | 273 | 12 × 22 |
| 280 | 250 | по втулке | 12 × 22 |
| 315 | 300 | 338 | 12 × 22 |
| 400 | 400 | 430 | 16 × 26 |
Соответствие Дн и DN одинаково у всех производителей, а расточки приведены по каталожным данным изготовителей прижимных фланцев и у отдельных заводов могут отличаться на несколько миллиметров. Отверстия соответствуют таблице 3 ГОСТ 33259-2015 для PN 10.
Обратите внимание на трубы 125, 180, 225 и 280 мм. Они попадают на тот же DN, что и меньшая соседняя труба, но втулка у них толще. Поэтому на один DN выпускают фланцы с разной расточкой: например, для DN 100 — 128 мм под трубу 110 и 135 мм под трубу 125. Если расточка меньше наружного диаметра втулки, фланец на неё не наденется.
Какое давление выдерживают трубы SDR 11 и SDR 17
SDR — отношение наружного диаметра трубы к толщине её стенки. Чем меньше SDR, тем толще стенка и выше допустимое давление. Максимальное рабочее давление определяют по формуле из п. 3.1.2 СП 399.1325800.2018, а минимальный коэффициент запаса — по п. 3.1.1:
\[ MOP = \frac{20 \cdot MRS}{C \cdot (SDR - 1)} \]
Здесь MOP — давление в барах, MRS — минимальная длительная прочность материала в МПа (для ПЭ 100 — 10 МПа), C — коэффициент запаса прочности. Для ПЭ-труб C принимают не меньше 1,25.
Для трубы ПЭ 100 SDR 17: 20 · 10 / (1,25 · 16) = 10 бар. Для SDR 11: 20 · 10 / (1,25 · 10) = 16 бар.
| SDR | MOP для воды, ПЭ 100, C = 1,25, бар | PN стального фланца, не ниже |
|---|---|---|
| 26 | 6,4 | 10 |
| 21 | 8 | 10 |
| 17 | 10 | 10 |
| 13,6 | 12,5* | 16 |
| 11 | 16 | 16 |
| 9 | 20 | 25 |
* По формуле получается 12,7 бар, в номинальном ряду давлений это значение соответствует PN 12,5.
Для ПЭ 80 значение MRS равно 8 МПа, и при том же SDR давление получается ниже на 20 %. Для газопроводов коэффициент запаса задают нормы газораспределения, и он больше 1,25. Значения из таблицы для воды к газу переносить нельзя.
Если фланец ставят на трубу SDR 11, он должен быть рассчитан минимум на PN 16. До DN 150 включительно фланцы PN 10 и PN 16 по ряду 1 совпадают по D₁ и отверстиям, а с DN 200 уже нет: у DN 200 на PN 10 восемь отверстий, на PN 16 — двенадцать (таблица 3 ГОСТ 33259-2015). Число и резьба шпилек для каждого DN и PN приведены в статье «Болты и шпильки для фланцев».
Какие размеры втулки под фланец важны
У втулки три значимых параметра. Наружный диаметр и SDR определяют, с какой трубой её можно сварить. Диаметр бурта и наружный диаметр у бурта определяют, какой фланец на неё встанет. Длина определяет способ сварки.
| Параметр втулки | На что влияет |
|---|---|
| Дн и SDR | совместимость с трубой при сварке встык, допустимое давление |
| Диаметр бурта | опора прижимного фланца и площадь уплотнения |
| Наружный диаметр у бурта | минимальная расточка фланца |
| Длина | сварка встык (удлинённая) или муфтой с закладными нагревателями (короткая) |
Размеры бурта у разных изготовителей отличаются, поэтому расточку фланца сверяют с документацией на конкретную втулку.
Чем прижимной фланец отличается от обычного
Прижимной фланец отличается от стандартного только внутренним диаметром. Наружный диаметр, D₁, число и диаметр отверстий соответствуют ГОСТ 33259 для того же DN и PN, поэтому он стыкуется с любым ответным фланцем или фланцем арматуры по этому стандарту.
Такой фланец полностью описывают шесть параметров: DN, PN, диаметр расточки или Дн трубы, под которую сделана расточка, толщина, материал и покрытие. Для сетей водоснабжения и канализации прижимные фланцы часто выпускают оцинкованными или с полимерным покрытием. Обычный фланец ГОСТ 33259 на втулку не наденется: его отверстие рассчитано на стальную трубу меньшего диаметра.
Вопросы и ответы
Какой фланец нужен на трубу ПНД 110?
Фланец DN 100 с расточкой под втулку 110 мм, в каталогах изготовителей — обычно 128 мм. Отверстия — 8 × 18 мм под шпильки М16.
Чем втулка SDR 11 отличается от SDR 17?
Толщиной стенки. Для ПЭ 100 на воду SDR 11 рассчитана на 16 бар, SDR 17 — на 10 бар.
Можно ли поставить обычный плоский фланец на ПЭ-втулку?
Нет. Отверстие стандартного фланца сделано под стальную трубу, и оно меньше наружного диаметра втулки у бурта.
Какая прокладка нужна в соединении с ПЭ-втулкой?
Обычно плоская резиновая или паронитовая прокладка под соединительный выступ. Материал выбирают по среде и температуре, исполнения и пределы давления для паронита разобраны в статье «Прокладки для фланцев: подбор по исполнению и PN».
Можно ли соединить фланцами два ПЭ-трубопровода?
Да. На каждую трубу приваривают втулку с прижимным фланцем, а бурты стягивают шпильками через прокладку.
Вывод
ПЭ-трубу соединяют со стальной арматурой через втулку с буртом и прижимной фланец. DN фланца подбирают по наружному диаметру трубы: 110 мм — DN 100, 160 мм — DN 150, 315 мм — DN 300. Расточку сверяют с наружным диаметром конкретной втулки у бурта. Давление трубы считают по формуле из СП 399: для ПЭ 100 на воду SDR 17 соответствует 10 бар, SDR 11 — 16 бар. PN стального фланца должен быть не ниже этого давления, а с DN 200 нужно учитывать разное сверление фланцев PN 10 и PN 16.
Нормативные документы
- СП 399.1325800.2018. Системы водоснабжения и канализации наружные из полимерных материалов. Правила проектирования и монтажа
- ГОСТ 33259-2015. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на номинальное давление до PN 250
