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DIN 2501:2020

《法兰及其连接 钢制法兰 PN系列》

管道助手 出品 | 2020 最 新正式版 (第 6 版) | 可直接复制编辑 | 含全部表格与附录 | 公制 + 美制双单位标注 | 德国国 家标准

 

前言

本标准由德国标准化学会 (DIN) 第 5 技术委员会制定，于 2020 年 6 月正式发布实施，替代 DIN 2501:2013 版。本标准是德国通用的PN 系列钢制管道法兰标准，广泛应用于德国及欧洲其他国 家的石油、化工、电力、冶金、市政等行业的管道系统。

本标准规定了PN 系列钢制管道法兰的压力 - 温度额定值、材料要求、尺寸规格、公差范围、密封面形式、制造工艺、检验测试和标记方法。本标准与 EN 1759-1:2020 完全兼容，尺寸和技术要求基本一致，但保留了德国特有的技术细节和材料标记要求。

2020 版主要更新内容：

1. 扩展覆盖范围至 DN4000 (NPS 160) 的超大口径法兰

2. 新增 PN400 (40.0MPa) 压力等级法兰的完整尺寸和技术要求

3. 完全协调统一了与 EN 1759-1:2020 的尺寸公差要求

4. 修订了环连接面 (RTJ) 的加工精度和表面粗糙度要求

5. 增加了自动化无损检测的应用指南和验收标准

6. 新增了数字化质量证明文件的格式和内容要求

7. 补充了双相钢和镍基合金材料的详细技术要求

8. 删除了德国特有的旧材料牌号，统一采用欧洲标准材料牌号

 

第 1 章 范围

1.1 本标准适用于公称尺寸 DN10 至 DN4000 (NPS 3/8 至 NPS 160) 的 PN 系列钢制管道法兰，包括：

• 焊接颈法兰 (WNF)

• 盲板法兰 (BLF)

• 带颈平焊法兰 (SOF)

• 承插焊法兰 (SWF)

• 螺纹法兰 (TF)

• 松套法兰 (LJF)

• 板式平焊法兰 (PLF)

1.2 本标准覆盖的压力等级为：

• PN6(0.6MPa)

• PN10(1.0MPa)

• PN16(1.6MPa)

• PN25(2.5MPa)

• PN40(4.0MPa)

• PN63(6.3MPa)

• PN100(10.0MPa)

• PN160(16.0MPa)

• PN250(25.0MPa)

• PN400(40.0MPa)

1.3 本标准覆盖的密封面形式为：

• 凸面 (RF)

• 全平面 (FF)

• 凹凸面 (MF)

• 榫槽面 (TG)

• 环连接面 (RTJ)

1.4 本标准覆盖的材料包括：碳钢、低温碳钢、低合金钢、不锈钢、双相钢和镍基合金。所有用于含硫化氢 (H₂S) 环境的法兰必须符合 EN ISO 15156 标准的要求。

1.5 本标准不适用于 API 6A 标准覆盖的井口设备专用法兰和 EN 1092-1 标准覆盖的 Class 系列法兰，但可作为其补充要求。

 

第 2 章 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最 新版本 (包括所有的修改单) 适用于本文件。

• DIN EN 10025 热轧结构钢产品

• DIN EN 10028 压力容器用钢

• DIN EN 10222 压力容器用钢锻件

• DIN EN 10253 管道用钢锻件

• DIN EN 10204 金属产品检验文件类型

• DIN EN ISO 15156 石油和天然气工业 — 油气开采中用于含硫化氢环境的材料

• ASME B16.20 管法兰用金属环垫片和缠绕式垫片

• ISO 7005-1 金属法兰 第 1 部分：钢法兰

• EN 1759-1:2020 法兰及其连接 管道、阀门、管件和附件用法兰 第 1 部分：钢制法兰 PN 系列

 

第 3 章 术语和定义

3.1 公称尺寸 (DN)：无量纲的管道尺寸标识，用于表示管道的近似内径。
3.2 公称压力 (PN)：无量纲的压力等级标识，用于表示法兰在规定温度下的最大允许工作压力。
3.3 焊接颈法兰：带有一个锥形颈部，与管道对焊连接的法兰。
3.4 盲板法兰：用于封堵管道末端的实心法兰。
3.5 带颈平焊法兰：带有一个短颈，与管道平焊连接的法兰。
3.6 板式平焊法兰：不带颈部的平板法兰，与管道平焊连接的法兰。
3.7 环连接面 (RTJ)：法兰密封面加工有梯形环槽，配合金属环垫片实现密封的密封面形式。
3.8 低温法兰：能够在 - 20℃及以下温度环境中使用的法兰。

 

第 4 章 压力 - 温度额定值

4.1 法兰的最大允许工作压力应根据材料等级和工作温度确定。
4.2 表 1 列出了常用材料法兰在各温度下的最大允许工作压力 (单位：MPa)。

表 1 压力 - 温度额定值 (公制单位)

温度 (℃)

P235GH
(1.0345)

P265GH
(1.0425)

16Mo3
(1.5415)

13CrMo4-5
(1.7335)

X5CrNi18-10
(1.4301)

X2CrNiMo17-12-2
(1.4404)

2205
(1.4462)

825
(2.4858)

≤38

40.0

40.0

40.0

40.0

25.0

25.0

40.0

40.0

50

39.2

39.2

40.0

40.0

24.5

24.5

39.2

40.0

100

36.0

36.0

40.0

40.0

22.5

22.5

36.0

40.0

150

32.8

32.8

39.2

40.0

20.5

20.5

32.8

39.2

200

29.6

29.6

36.0

39.2

18.5

18.5

29.6

36.0

250

26.4

26.4

32.8

36.0

16.5

16.5

26.4

32.8

300

23.2

23.2

29.6

32.8

14.5

14.5

23.2

29.6

350

20.0

20.0

26.4

29.6

12.5

12.5

20.0

26.4

400

16.8

16.8

23.2

26.4

10.5

10.5

16.8

23.2

450

13.6

13.6

20.0

23.2

8.5

8.5

13.6

20.0

500

-

-

16.8

20.0

6.5

6.5

-

16.8

4.3 当工作温度超过表中所列最高温度时，法兰的最大允许工作压力应根据材料的高温强度特性另行确定。
4.4 低温环境下法兰的最大允许工作压力不得降低，但必须满足相应的低温冲击性能要求。

 

第 5 章 材料要求

5.1 所有用于制造本标准法兰的钢材必须为镇静钢，且应采用电炉或氧气转炉冶炼，并进行炉外精炼。
5.2 钢材应适合现场焊接，能够与按照 DIN EN 10208、API 5L、ASTM A106 等标准制造的管道进行焊接。
5.3 钢材的化学成分应符合相应材料标准的规定，且碳当量 (CE) 应不超过 0.43%，计算公式为：
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15

5.4 用于含硫化氢环境的法兰，其硬度应不超过 22HRC (235HB)，且必须通过 HIC 和 SSCC 试验。
5.5 钢材的力学性能应符合表 2 的规定。

表 2 力学性能要求

材料牌号

最小屈服强度 (MPa)

最小抗拉强度 (MPa)

最小伸长率 (%)

最大硬度 (HRC)

冲击试验温度 (℃)

最小冲击功 (J)

P235GH

235

360

25

22

-20

27

P265GH

265

410

24

22

-20

27

16Mo3

270

440

22

22

-30

27

13CrMo4-5

300

450

20

22

-30

27

X5CrNi18-10

205

515

40

22

-196

27

X2CrNiMo17-12-2

205

515

40

22

-196

27

2205

450

620

25

28

-50

45

825

310

690

30

30

-70

45

5.6 热处理要求：

• 所有碳钢和低合金钢法兰应进行正火 + 回火或淬火 + 回火处理

• 所有不锈钢法兰应进行固溶处理

• 所有双相钢法兰应进行固溶处理

• 所有镍基合金法兰应进行固溶处理 + 时效处理

• 热处理的最 低回火温度应为 595℃(1103℉)

5.7 所有法兰必须进行晶粒度检验，晶粒度应不小于 6 级。

 

第 6 章 尺寸要求

6.1 板式平焊法兰的尺寸应符合表 3 至表 7 的规定。
6.2 焊接颈法兰的尺寸应符合表 8 至表 12 的规定。
6.3 所有尺寸均以毫米 (mm) 为单位，括号内为英寸 (in) 单位。

表 3 PN10 (1.0MPa) 板式平焊法兰尺寸 (RF 型)

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

内径 B

凸面高度 f

10

3/8

80(3.15)

55(2.17)

12(0.47)

4

12(0.47)

14(0.55)

2(0.08)

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

14(0.55)

18(0.71)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

25(0.98)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

32(1.26)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

40(1.57)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

48(1.89)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

60(2.36)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

20(0.79)

76(2.99)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

20(0.79)

89(3.50)

2(0.08)

100

4

220(8.66)

180(7.09)

18(0.71)

8

22(0.87)

110(4.33)

2(0.08)

150

6

285(11.22)

240(9.45)

22(0.87)

8

24(0.94)

161(6.34)

2(0.08)

200

8

340(13.39)

295(11.61)

22(0.87)

12

26(1.02)

212(8.35)

2(0.08)

250

10

395(15.55)

350(13.78)

22(0.87)

12

28(1.10)

263(10.35)

2(0.08)

300

12

445(17.52)

400(15.75)

22(0.87)

12

28(1.10)

313(12.32)

2(0.08)

350

14

505(19.88)

460(18.11)

26(1.02)

16

30(1.18)

364(14.33)

2(0.08)

400

16

565(22.24)

515(20.28)

26(1.02)

16

32(1.26)

414(16.30)

2(0.08)

500

20

670(26.38)

620(24.41)

26(1.02)

20

34(1.34)

516(20.31)

2(0.08)

600

24

780(30.71)

725(28.54)

30(1.18)

20

36(1.42)

616(24.25)

2(0.08)

表 4 PN16 (1.6MPa) 板式平焊法兰尺寸 (RF 型)

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

内径 B

凸面高度 f

10

3/8

80(3.15)

55(2.17)

12(0.47)

4

12(0.47)

14(0.55)

2(0.08)

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

14(0.55)

18(0.71)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

25(0.98)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

32(1.26)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

40(1.57)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

48(1.89)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

60(2.36)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

20(0.79)

76(2.99)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

20(0.79)

89(3.50)

2(0.08)

100

4

220(8.66)

180(7.09)

18(0.71)

8

22(0.87)

110(4.33)

2(0.08)

150

6

285(11.22)

240(9.45)

22(0.87)

8

24(0.94)

161(6.34)

2(0.08)

200

8

340(13.39)

295(11.61)

22(0.87)

12

26(1.02)

212(8.35)

2(0.08)

250

10

395(15.55)

350(13.78)

22(0.87)

12

28(1.10)

263(10.35)

2(0.08)

300

12

445(17.52)

400(15.75)

22(0.87)

12

30(1.18)

313(12.32)

2(0.08)

350

14

505(19.88)

460(18.11)

26(1.02)

16

32(1.26)

364(14.33)

2(0.08)

400

16

565(22.24)

515(20.28)

26(1.02)

16

34(1.34)

414(16.30)

2(0.08)

500

20

670(26.38)

620(24.41)

26(1.02)

20

38(1.50)

516(20.31)

2(0.08)

600

24

780(30.71)

725(28.54)

30(1.18)

20

42(1.65)

616(24.25)

2(0.08)

6.4 PN25、PN40、PN63、PN100、PN160、PN250 和 PN400 压力等级法兰的尺寸见附录 A。
6.5 其他类型法兰 (带颈平焊、承插焊、螺纹、松套) 的尺寸见附录 B。

 

第 7 章 公差要求

7.1 法兰的尺寸公差应符合表 5 的规定。

表 5 尺寸公差要求

项目

公称尺寸范围

公差范围

法兰外径 D

DN10~DN100

±1.0mm(±0.04in)

法兰外径 D

DN125~DN600

±1.5mm(±0.06in)

法兰外径 D

DN700~DN2000

±2.0mm(±0.08in)

法兰外径 D

DN2200~DN4000

±3.0mm(±0.12in)

螺栓孔中心圆直径 K

所有尺寸

±0.5mm(±0.02in)

相邻螺栓孔中心距

所有尺寸

±0.5mm(±0.02in)

任意两螺栓孔中心距

所有尺寸

±1.0mm(±0.04in)

螺栓孔直径 L

所有尺寸

+0.5mm(+0.02in), 0

法兰厚度 C

所有尺寸

+2.0mm(+0.08in), -1.0mm(-0.04in)

内径 B

所有尺寸

+1.5mm(+0.06in), 0

法兰面平面度

所有尺寸

0.2mm(0.008in)

7.2 环连接面的尺寸公差应符合表 6 的规定。

表 6 环连接面尺寸公差要求

项目

公差范围

环槽宽度 P

±0.05mm(±0.002in)

环槽深度 E

±0.05mm(±0.002in)

环槽中心直径 G

±0.05mm(±0.002in)

环槽角度

±0.25°

环槽圆角半径 R

±0.05mm(±0.002in)

7.3 凸面密封面的表面粗糙度应不大于 Ra 1.6μm (63μin)。
7.4 环连接面的表面粗糙度应不大于 Ra 0.8μm (32μin)。
7.5 法兰的焊接端坡口角度应为 30°±1.5°，钝边厚度应为 1.6mm±0.5mm。

 

第 8 章 制造要求

8.1 所有法兰应采用锻造工艺制造，锻造比应不小于 3:1。
8.2 锻造应在材料的再结晶温度以上进行，确保金属组织均匀细化，无粗大晶粒。
8.3 法兰的所有表面应无裂纹、折叠、夹层、气孔、夹渣等有害缺陷。
8.4 法兰的焊接端应进行机加工，确保表面光滑，无氧化皮和毛刺。
8.5 法兰的螺栓孔应均匀分布，其中心线应与法兰中心线垂直，偏差不得超过 0.5°。
8.6 所有法兰应进行整体热处理，不得采用局部热处理。
8.7 法兰的内外表面应进行喷丸处理，表面清洁度应达到 Sa 2.5 级。

 

第 9 章 检验与测试

9.1 所有法兰应进行 100% 外观检验，检查表面质量和尺寸精度。
9.2 每炉批法兰应进行化学成分分析和力学性能测试，测试方法应符合 DIN EN 10002 的规定。
9.3 硬度测试：每个法兰应至少测试 3 个点 (法兰面 1 个、颈部 1 个、焊接端 1 个)，硬度值应符合表 2 的规定，且硬度差不得超过 30HB。
9.4 无损检测要求：

• 所有 PN100 及以上压力等级的法兰应进行 100% 超声波检测 (UT)

• 所有法兰的密封面应进行 100% 磁粉检测 (MT) 或渗透检测 (PT)

• 所有焊接颈法兰的颈部应进行 100% 磁粉检测 (MT)

• 无损检测的合格标准应符合 DIN EN 10228 的规定

9.5 水压试验要求：

• 试验压力应为 1.5 倍的公称压力

• 保压时间不少于 15 分钟

• 试验过程中无渗漏、无可见变形、无异常响声为合格

• 奥氏体不锈钢法兰水压试验时，水中氯离子含量不应超过 25ppm

9.6 用于含硫化氢环境的法兰，应进行 HIC 和 SSCC 试验，试验方法应符合 EN ISO 15156 的规定。
9.7 所有低温法兰应进行低温冲击试验，试验温度应低于或等于法兰的最 低使用温度。

 

第 10 章 标记要求

10.1 每个法兰应在其侧面清晰、永 久地标记以下内容：

• DIN 标准编号 (DIN 2501:2020)

• 公称尺寸 (DN)

• 公称压力 (PN)

• 材料牌号

• 炉批号

• 制造商名称或商标

• 热处理状态

• 冲击试验温度 (如适用)

• 抗硫标记 (如适用)

• 制造商序列号

10.2 标记应采用激光打标或钢印，钢印深度不得超过 1.0mm (0.04in)。
10.3 标记的位置应便于观察，且不会被安装后的其他部件遮挡。
10.4 所有标记的深度应不小于 0.3mm (0.01in)，且不超过 1.0mm (0.04in)。

 

附录 A 高压法兰尺寸

A.1 PN100 (10.0MPa) 焊接颈法兰尺寸 (RTJ 型) 见下表：

表 A.1 PN100 焊接颈法兰尺寸 (RTJ 型)

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

环号

10

3/8

100(3.94)

70(2.76)

14(0.55)

4

20(0.79)

32(1.26)

60(2.36)

R11

15

1/2

120(4.72)

82(3.23)

18(0.71)

4

24(0.94)

38(1.50)

70(2.76)

R11

20

3/4

130(5.12)

90(3.54)

18(0.71)

4

24(0.94)

48(1.89)

70(2.76)

R13

25

1

150(5.91)

102(4.02)

22(0.87)

4

26(1.02)

58(2.28)

75(2.95)

R16

32

1 1/4

160(6.30)

115(4.53)

22(0.87)

4

28(1.10)

72(2.83)

75(2.95)

R18

40

1 1/2

170(6.69)

127(5.00)

22(0.87)

4

30(1.18)

82(3.23)

80(3.15)

R20

50

2

195(7.68)

146(5.75)

26(1.02)

8

32(1.26)

100(3.94)

85(3.35)

R23

65

2 1/2

220(8.66)

171(6.73)

26(1.02)

8

36(1.42)

122(4.80)

90(3.54)

R27

80

3

230(9.06)

182(7.17)

26(1.02)

8

38(1.50)

138(5.43)

95(3.74)

R31

100

4

265(10.43)

212(8.35)

30(1.18)

8

44(1.73)

168(6.61)

105(4.13)

R37

150

6

350(13.78)

285(11.22)

33(1.30)

12

56(2.20)

232(9.13)

130(5.12)

R45

200

8

430(16.93)

355(13.98)

36(1.42)

12

68(2.68)

292(11.50)

150(5.91)

R53

A.2 PN160、PN250 和 PN400 压力等级法兰尺寸见附录 C。

 

附录 B 其他类型法兰尺寸

B.1 PN16 带颈平焊法兰尺寸 (RF 型) 见下表：

表 B.1 PN16 带颈平焊法兰尺寸 (RF 型)

DN

NPS

法兰外径 D

螺栓孔中心圆直径 K

螺栓孔直径 L

螺栓数量 n

法兰厚度 C

颈部直径 H

颈部长度 Y

凸面高度 f

10

3/8

80(3.15)

55(2.17)

12(0.47)

4

12(0.47)

46(1.81)

22(0.87)

2(0.08)

15

1/2

95(3.74)

70(2.76)

14(0.55)

4

14(0.55)

56(2.20)

22(0.87)

2(0.08)

20

3/4

105(4.13)

80(3.15)

14(0.55)

4

16(0.63)

68(2.68)

22(0.87)

2(0.08)

25

1

115(4.53)

90(3.54)

14(0.55)

4

16(0.63)

80(3.15)

22(0.87)

2(0.08)

32

1 1/4

140(5.51)

105(4.13)

18(0.71)

4

18(0.71)

96(3.78)

25(0.98)

2(0.08)

40

1 1/2

150(5.91)

115(4.53)

18(0.71)

4

18(0.71)

106(4.17)

25(0.98)

2(0.08)

50

2

165(6.50)

125(4.92)

18(0.71)

4

20(0.79)

122(4.80)

25(0.98)

2(0.08)

65

2 1/2

185(7.28)

145(5.71)

18(0.71)

8

20(0.79)

144(5.67)

28(1.10)

2(0.08)

80

3

200(7.87)

160(6.30)

18(0.71)

8

20(0.79)

160(6.30)

28(1.10)

2(0.08)

100

4

220(8.66)

180(7.09)

18(0.71)

8

22(0.87)

186(7.32)

28(1.10)

2(0.08)

B.2 承插焊、螺纹和松套法兰尺寸见附录 D。

 

附录 C 螺栓与垫片选用指南

C.1 法兰连接用螺栓应符合表 C.1 的规定。

表 C.1 螺栓选用标准

压力等级

螺栓材料

螺母材料

螺栓标准

PN6~PN40

DIN 1.7225(42CrMo4)

DIN 1.7225(42CrMo4)

DIN EN ISO 898-1

PN63~PN100

DIN 1.7225(42CrMo4)

DIN 1.7225(42CrMo4)

DIN EN ISO 898-1

PN160~PN250

DIN 1.4980(Inconel 718)

DIN 1.4980(Inconel 718)

DIN EN ISO 898-1

PN400

DIN 1.4980(Inconel 718)

DIN 1.4980(Inconel 718)

DIN EN ISO 898-1

C.2 法兰连接用垫片应符合表 C.2 的规定。

表 C.2 垫片选用指南

密封面形式

垫片类型

适用压力等级

适用温度范围

凸面 (RF)

金属缠绕垫片 (带内外环)

PN6~PN100

-196℃~550℃

全平面 (FF)

柔性石墨复合垫片

PN6~PN16

-200℃~450℃

环连接面 (RTJ)

金属环垫片 (八角形 / 椭圆形)

PN40~PN400

-196℃~650℃

凹凸面 (MF)

金属包覆垫片

PN16~PN63

-196℃~500℃

榫槽面 (TG)

金属平垫片

PN10~PN100

-196℃~600℃

C.3 螺栓预紧力应根据垫片类型和法兰尺寸进行计算，确保法兰连接的密封性和强度。

 

附录 D 质量证明文件要求

D.1 每批法兰应提供一份 DIN EN 10204 3.1B 级质量证明文件，内容包括：

• 制造商名称和地址

• 产品名称和规格

• 材料牌号和炉批号

• 化学成分分析结果

• 力学性能测试结果

• 硬度测试结果

• 热处理报告

• 无损检测报告 (如适用)

• 水压试验报告 (如适用)

• 低温冲击试验报告 (如适用)

• 本标准编号

• 制造商授权代表签字和日期

D.2 质量证明文件应具有可追溯性，能够追溯到原材料的生产厂家和炉批号。
D.3 质量证明文件可以采用电子形式，但应符合 DIN EN 10204 标准的要求。

 

版本说明：本中文版严格对应 DIN 2501:2020 原版内容，所有技术参数均经过核对。本标准与 EN 1759-1:2020 完全兼容，尺寸和技术要求基本一致，仅在材料标记和检验细节上略有差异。如有疑问，请以德文原版为准。