ГОСТ 356-80: условные, пробные и рабочие давления

На фланце, задвижке или крышке аппарата обычно выбито одно число, например PN 16. Для прокладки, кольца или мембраны в этом узле важны три давления: на каком давлении узел испытали, какое он держит при рабочей температуре и какое указано в обозначении. ГОСТ 356-80 связывает их таблицами по материалу и температуре, и без этих таблиц легко заказать уплотнение не на то давление.

Стандарт 1980 года действует с изменением 2011 года

ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления номинальные, пробные и рабочие. Ряды» введён с 01.01.1981 взамен ГОСТ 356-68, ограничение срока действия снято в 1990 году. По карточке meganorm.ru к нему действует изменение № 1, введённое с 01.01.2011; текст сверялся по переизданию 2006 года с этим изменением на files.stroyinf.ru.

Стандарт распространяется на арматуру и детали трубопроводов: тройники, колена, отводы, переходы, фланцы. Он не распространяется на трубопроводы в сборе, на оборудование атомных станций под их правилами, а также на объёмные гидроприводы, пневмоприводы и смазочные системы. Для гидроцилиндра или пневмораспределителя давления берут по их стандартам.

Номинальное давление определено при 20 °C

Пункт 2: номинальное давление PN означает наибольшее избыточное давление при 20 °C, при котором допустима длительная работа арматуры и деталей с размерами, обоснованными расчётом на прочность. Пункт 3: пробное давление Pпр означает давление гидравлического испытания на прочность и плотность водой при температуре не ниже 5 и не выше 70 °C, если в документации не указано иное; отклонение пробного давления не больше ±5 %. Пункт 4: рабочее давление Pр означает наибольшее давление, при котором сохраняется заданный режим эксплуатации.

Температура по п. 8 принимается равной температуре длительной эксплуатации без кратковременных отклонений. Стандарт даёт примеры обозначений: номинальное 4 МПа как PN 40, пробное 6 МПа как Pпр 60, рабочее 25 МПа при 530 °C как Pр 250 t 803 (530). Число после буквы равно давлению в кгс/см², а не в МПа.

Ряд PN общий для ГОСТ 356 и ГОСТ 26349

Пункт 5 задаёт ряд номинальных давлений в МПа: 0,10; 0,16; 0,25; 0,40; 0,63; 1,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0; 32,0; 40,0; 50,0; 63,0; 80,0; 100; 160; 250. Для изделий, освоенных до введения стандарта, допускаются 0,6; 6,4 и 8,0 МПа, поэтому на старой арматуре встречается Ру 6 и Ру 64.

ГОСТ 26349-84 «Соединения трубопроводов и арматура. Давления номинальные (условные). Ряды» по карточке files.stroyinf.ru действует, введён с 01.01.1986, изменение № 3 введено с 01.01.2011. Он задаёт тот же принцип обозначения в таблице: PN 0,1 соответствует 0,01 МПа, PN 16 соответствует 1,6 МПа, PN 40 соответствует 4,0 МПа. Рабочих давлений в зависимости от температуры в нём нет, за ними обращаются к ГОСТ 356. Как DN задаёт размер прокладки, видно по ГОСТ 28338-89 на номинальные диаметры.

Рабочее давление падает с температурой по таблицам 2–13

Таблицы 2–13 дают для каждой группы материалов пробное давление и ряд рабочих давлений по температурам; при ползучести металла значения приведены для ресурса 100 000 ч, промежуточные находят линейной интерполяцией. Фрагмент таблицы 2 для углеродистой стали Ст3, сталей 10, 20, 25, литых 20Л и 25Л и низколегированных 09Г2С, 16ГС, 17Г1С и других:

Примечание 3 к таблице 2 ограничивает первую ступень рабочего давления снизу: не ниже −20 °C для сталей Ст3, 10, 15, 20, 25; не ниже −40 °C для 15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 20Л, 25Л, 20ГСЛ; не ниже −70 °C для 09Г2С и 10Г2С1. Рабочие давления для температур ниже указанных в таблицах берут по документации на изделие.

Номинальное давление выбирают по рабочему с запасом не больше 5 %

Пункт 7 разрешает при выборе PN превысить ближайшее табличное рабочее давление не более чем на 5 %; если превышение больше, PN берут на ступень выше. Пункт 9 требует поправочных коэффициентов разработчика для узлов с частыми гидроударами, пульсацией давления, переменной температурой, особыми свойствами среды и ресурсом меньше 20 000 или больше 100 000 часов.

Пример, условные данные: горячая вода 1,25 МПа при 300 °C, арматура из стали 20. По таблице 2 при 300 °C PN 16 держит 1,2 МПа; 1,25 больше 1,2 на 4 %, это в пределах 5 %, и PN 16 допустим. При рабочем давлении 1,3 МПа превышение составит 8 %, и нужен PN 25, у которого при 300 °C рабочее давление 1,9 МПа. Для прокладки результат различается заметно: PN 25 означает другие размеры фланца и другой ряд прокладок.

Какое давление указывать при заказе прокладки по ГОСТ 356?

При заказе прокладки по ГОСТ 356-80 указывают три значения: номинальное давление PN фланца или арматуры, рабочее давление при рабочей температуре и пробное давление гидроиспытания. PN определяет размеры и тип фланца, рабочее давление и температура определяют материал прокладки, пробное давление показывает нагрузку при испытании. Для фланца PN 16 из углеродистой стали пробное давление по таблице 2 равно 2,4 МПа.

Пробное давление берут из таблиц или считают по формуле с коэффициентом K

Для изделий на давление и температуру, которых нет в таблицах, п. 12 даёт формулу пробного давления через рабочее давление, отношение допускаемых напряжений материала при 20 °C и при рабочей температуре и коэффициент K по таблице 1. Коэффициент K равен 1,50 для давлений до 20 МПа включительно, 1,40 свыше 20 до 56 МПа, 1,30 свыше 56 до 65 МПа и 1,25 свыше 65 МПа. Для рабочего давления меньше 0,1 МПа при отсутствии документации пробное давление равно рабочему плюс 0,1 МПа, для вакуума 0,15 МПа.

По п. 11 при гидравлических испытаниях допускается применять пробное давление выше табличного, если не нарушены требования надзора по п. 6. Требования к испытанию сосудов, где формула пробного давления своя, задаёт ГОСТ 34347-2017; а опрессовку узла после ремонта ведут по правилам испытания на герметичность.

Прокладка первым встречает пробное давление

Неметаллические детали в арматуре и на деталях трубопровода стоят там, где давление действует напрямую: прокладки фланцев и крышек, кольца разъёмов корпуса, сёдла, мембраны, кольца штока. Пробное давление в полтора раза выше номинального, и на испытании прокладка работает при холодной воде, где многие материалы держат лучше всего. В эксплуатации давление ниже, но температура выше, и материал теряет прочность и упругость.

Отсюда два отдельных требования к уплотнению. Прочность и отсутствие выдавливания проверяют по пробному давлению при 5–70 °C. Ресурс и герметичность проверяют по рабочему давлению при рабочей температуре. Если в заявке стоит только «PN 16», изготовитель видит лишь первое требование и не знает второго.

Строка давления в заявке на уплотнение состоит из трёх чисел

Для расчёта прокладки, кольца или мембраны в узле по ГОСТ 356 в заявке указывают:

1. Номинальное давление в обозначении стандарта, например PN 16 (1,6 МПа), и стандарт на фланец или арматуру.
2. Рабочее давление и рабочую температуру; если узел работает в нескольких режимах, худший по температуре и худший по давлению.
3. Пробное давление и среду испытания, если они отличаются от таблицы 2.
4. Особые условия по п. 9: гидроудары, пульсацию, частые нагревы и остывания.
5. Материал корпуса или фланца, если от него зависит таблица рабочих давлений.

Данные из паспорта арматуры отделяют от допущений: например, «рабочее 1,2 МПа по паспорту, температура около 280 °C по показаниям» записывают раздельно, потому что второе число предположение.

Уплотнения под заданное давление делают по чертежу или образцу

Под фланцы и арматуру нужного PN наша компания производит фланцевые прокладки, кольца, сёдла и мембраны по чертежу, эскизу, фото или образцу. Если материал под рабочее давление и температуру не выбран, его подбирают в рамках подбора материала по трём давлениям из заявки. Заказ возможен от одной детали, при этом минимальная сумма 9 000 ₽ с НДС.

Таблица фланцевого стандарта для своего PN даёт размеры типовой прокладки; крышку, люк или фланец без стандарта передают чертежом, где проставлены рабочее, пробное и номинальное давление. Если на бирке выбит один PN, рабочую температуру и давление изготовитель уточнит до расчёта. Для узлов, где прокладку меняют на каждом ремонте, называют расход за год.