Сталь 20

Назначение и место в узле

Овальные и восьмиугольные прокладки — металлические уплотнительные кольца для фланцевых соединений арматуры и аппаратов. Их ставят там, где мягкие уплотнители (паронит, графит, эластомеры) не обеспечивают требуемой плотности по давлению или температуре: в задвижки и клинкеты высокого давления, клапаны, фланцы колонн и теплообменников на НПЗ, сетевые узлы ТЭЦ, аппараты и сосуды.

Профили посадочных поверхностей — исполнения J и K по ГОСТ 12815, а также RTJ по ASME B16.5 для импортозамещения. Кольцо укладывают в проточку, при затяжке шпилек металл в зоне контакта пластически деформируется и садится по замкнутой линии по окружности фланца. За счёт этой пластической посадки соединение выходит на паспортный класс герметичности.

Овальное и восьмиугольное сечение: в чём разница?

Овальное кольцо имеет закруглённую контактную кромку. Пятно контакта шире, распределение усилия по проточке — ровнее. К точности изготовления канавки такое исполнение менее чувствительно, поэтому в общей номенклатуре встречается чаще.

Восьмиугольное кольцо — с гранёным сечением. Линия контакта уже, удельное давление в пятне при том же моменте затяжки — выше. Отсюда возможность работать при более высоких давлениях, но более жёсткие требования к чистоте проточки: задиры, риски и следы старого уплотнителя недопустимы.

Диапазон типоразмеров по ГОСТ 34655-2020 — Ду 15–400, условное давление 6,3–20 МПа. Для аппаратов и сосудов действует ГОСТ 28759.8-90 (восьмиугольные кольца, PN 6,3–16 МПа). RTJ-исполнения по ОСТ 26.260.454-99 применяют на магистральных нефте- и газопроводах до Ру 420.

Чем обусловлен выбор стали 20?

Сталь 20 по ГОСТ 1050 — качественная углеродистая конструкционная. Углерод 0,17–0,24%, марганец 0,35–0,65%, кремний до 0,35%. Никакого легирования — «чёрная» рабочая марка, применимая для труб, поковок, деталей арматуры.

Параметры, значимые для прокладки:

• предел прочности 410–490 МПа, предел текучести 250–280 МПа;
• относительное удлинение около 20% — металл в зоне контакта пластически деформируется без выкрашивания;
• твёрдость 120–163

Требование к твёрдости здесь ключевое. По ГОСТ 34655 прокладка должна быть мягче фланца минимум на 15-20 HB. Иначе при затяжке пойдёт не деформация кольца, а разбивание проточки фланца с гарантированной течью после первого же нагружения. Сталь 20 этому требованию соответствует для большинства фланцев из 09Г2С и низколегированных марок.

Температурный диапазон по стандарту — от −40 до +475°C. На практике под нефтегазовые объекты сталь 20 закладывают в узкой рабочей зоне: примерно от −40 до +200°C. Ниже −40°C уходить не рекомендуется: падает ударная вязкость, растёт риск хрупкого разрушения при монтаже.

Логика выбора марки простая. Для северных объектов, вибрационных участков, магистралей за Уралом берут 09Г2С. Для нержавейки (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т) есть свой сегмент — агрессивные среды. Сталь 20 работает там, где условия умеренные: неагрессивная среда, нет сильных морозов, стандартные давления. По цене она в разы дешевле нержавейки и заметно доступнее низколегированных марок.

О хранении: углеродистая сталь без защиты ржавеет. Прокладки поставляются с под консервационной смазкой. Для длительного хранения — упаковка с влагопоглотителем.

Нормативная база

• ГОСТ 34655-2020 — овальные, восьмиугольные и линзовые прокладки для фланцев арматуры, Ду 15–400, PN 6,3–20 МПа
• ОСТ 26.260.461-99 — стальные прокладки овального (тип 1) и восьмиугольного (тип 2) сечения. Часть проектной документации по-прежнему ссылается на этот ОСТ
• ГОСТ 28759.8-90 — восьмиугольные кольца для фланцев сосудов и аппаратов
• ГОСТ 1050 — прокат из стали 20 с нормируемыми механическими свойствами
• ASMEB20 и B16.5 — RTJ-исполнения для импортозамещения по каталогам R37, R45 и далее.

Поставки

Диапазон, который «ДетальНефтеХим» закрывает по прокладкам из стали 20: Ду 15–400, PN 6,3–16 МПа. Ходовые типоразмеры — со склада, крупные диаметры и специальные исполнения — под заказ с оформлением полного комплекта документов.