Краны фланцевые газовые: конструкция, стандарты, применение и монтаж
Кран фланцевый газовый представляет собой трубопроводную арматуру, предназначенную для полного перекрытия потока транспортируемой среды в газопроводах. Его ключевая особенность – наличие присоединительных фланцев, соответствующих стандартам для газовых сетей, что обеспечивает надежное, разъемное и герметичное соединение с трубопроводом, фланцами аппаратов или другой арматурой. Основная функция – запорная, с возможностью ручного или механизированного управления. Применение данной арматуры критически важно на магистральных, распределительных и внутрипромысловых газопроводах, в газораспределительных станциях (ГРС), газорегуляторных пунктах (ГРП), на объектах подземных хранилищ газа (ПХГ) и в промышленных установках, где требуется высокая надежность и безопасность.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция крана фланцевого газового базируется на пробке (затворе) сферической (шаровой) или конической формы, имеющей сквозное отверстие для прохода среды. Управление осуществляется поворотом пробки на 90° (для шаровых) или на несколько оборотов (для пробковых конических) с помощью рукоятки (рычага), редуктора или электропривода. Герметичность перекрытия обеспечивается уплотнительными кольцами (седлами), находящимися в контакте с полированной поверхностью шара или пробки. Корпус и основные детали изготавливаются из углеродистых, легированных сталей, реже – из чугуна для низких давлений. Фланцы имеют исполнение, строго соответствующее ГОСТ, DIN или ANSI/ASME, с уплотнительной поверхностью «шип-паз», «выступ-впадина» или под прокладку овального сечения для повышенных давлений.
Классификация и основные типы
Краны фланцевые газовые классифицируются по нескольким ключевым параметрам:
- По типу затвора:
- Шаровые (с плавающим или опорным шаром): Наиболее распространенный тип для газовых сетей среднего и высокого давления. Отличаются малым гидравлическим сопротивлением, высокой герметичностью, быстротой управления.
- Пробковые конические: Классическая конструкция, где герметичность обеспечивается притиркой конической пробки к корпусу. Часто требуют смазки для облегчения поворота и герметизации. Применяются реже шаровых.
- По способу управления: Ручные (с рычагом или редуктором), с электроприводом, пневмоприводом, гидроприводом.
- По материалу корпуса: Стальные (углеродистые 20, 09Г2С, легированные), из ковкого чугуна (для давлений до PN16).
- По типу присоединения: С фланцами под различные стандарты (ГОСТ 33259, ГОСТ 12815, DIN EN 1092-1, ASME B16.5).
- По проходному сечению: Полнопроходные (диаметр отверстия в шаре равен DN) и стандартнопроходные (реduced bore).
- Условный диаметр (DN, Ду): От DN 15 до DN 1400 и более. Определяется диаметром трубопровода.
- Условное давление (PN, Ру): Диапазон от PN 1,6 МПа (16 бар) для распределительных сетей до PN 10,0 МПа (100 бар) и выше для магистральных газопроводов. Обозначает максимальное рабочее давление при температуре 20°C.
- Рабочая температура: Стандартный диапазон для газовых сетей от -40°C до +80°C. Для северного исполнения (ХЛ) нижний предел может достигать -60°C, что требует применения специальных материалов и смазок.
- Класс герметичности: Для газовых кранов, согласно ГОСТ 9544, нормируется класс герметичности «А» – полная герметичность (допустимая утечка равна нулю). На практике для испытаний применяют методы с мыльной эмульсией или погружением в воду.
- Тип уплотнений: Материал седел (PTFE, усиленный PTFE, нейлон, PEEK, металл-полимер) определяет ресурс, стойкость к износу и температурный диапазон.
- Климатическое исполнение: У, УХЛ, ХЛ в соответствии с ГОСТ 15150.
- Подготовка: Проверка паспорта, маркировки, комплектности. Визуальный контроль на отсутствие повреждений. Убедиться, что кран находится в открытом положении.
- Установка: Кран монтируется между ответными фланцами трубопровода. Не допускается использование крана для компенсации несоосности труб с помощью натяжения болтов. Фланцевые болты должны затягиваться крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки, указанным в паспорте.
- Прокладки: Применяются только прокладки, разрешенные для газовых сетей (паронит, фторопласт, спирально-навитые, металлические овального или восьмигранного сечения). Тип прокладки должен соответствовать исполнению уплотнительной поверхности фланца.
- Обвязка и обслуживание: Для кранов с электроприводом необходимо обеспечить подвод кабеля и защиту. В процессе эксплуатации требуется периодическая проверка герметичности, состояние антикоррозионного покрытия, работа привода. Для пробковых кранов – контроль и пополнение смазки.
- Испытания: После монтажа участок трубопровода с краном подвергается обязательным гидравлическим (пневматическим) испытаниям на прочность и плотность в соответствии с нормами.
- PTFE (фторопласт): Стандартный выбор для температур до +150°C, химически инертен, но имеет склонность к холодной текучести.
- Усиленный PTFE (с наполнителем): Повышенная стойкость к износу и деформации, рекомендуется для ответственных узлов.
- Полиамид (нейлон), PEEK: Для повышенных температур и износостойкости.
- Металл-полимерные композиции: Для высоких давлений (PN 100 и выше) и температур.
Нормативная база и стандарты
Проектирование, производство и поставка кранов фланцевых для газовой отрасли регламентируются строгими национальными и международными стандартами.
| Область стандартизации | Основные стандарты (РФ/СНГ) | Международные стандарты (DIN, API, ISO) |
|---|---|---|
| Общие технические условия | ГОСТ 28343-89 «Краны шаровые. Общие технические условия», ГОСТ 21345-2005 «Краны пробковые. Общие технические условия» | ISO 17292, API 6D, API 608 |
| Присоединительные фланцы | ГОСТ 33259 (на замену ГОСТ 12815) «Фланцы арматуры. Типы и параметры» | DIN EN 1092-1, ASME B16.5 |
| Испытания и приемка | ГОСТ 9544-2015 «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов» | ISO 5208, API 598 |
| Безопасность для газовых сред | Технический регламент ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» | Директива PED 2014/68/EU (для ЕС) |
| Материалы | ГОСТ, ОСТ на литье, поковки, уплотнения | ASTM, EN |
Ключевые технические характеристики и параметры выбора
При выборе крана фланцевого газового для конкретного объекта необходимо анализировать следующие параметры:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кранов фланцевых газовых должен выполняться в строгом соответствии с проектной документацией и правилами безопасности (СП 62.13330, ПБ 03-75-94). Ключевые этапы и требования:
Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры
| Тип арматуры | Преимущества для газовых сред | Недостатки/ограничения |
|---|---|---|
| Кран шаровой фланцевый | Высокая герметичность (класс А), малое время закрытия/открытия, малое гидравлическое сопротивление, возможность установки привода, двусторонняя герметичность, надежность, длительный ресурс. | Относительно высокая стоимость, особенно больших диаметров и под высокое давление. Возможность заклинивания шара при длительном простое в одном положении в агрессивных средах. Требователен к чистоте транспортируемого газа (механические примеси). |
| Задвижка фланцевая | Прямолинейный поток, минимальная строительная длина, широкий диапазон DN и PN. | Низкая ремонтопригодность сальникового узла, риск неполного закрытия из-за попадания примесей под клин, большое усилие на привод, необходимость технического обслуживания. |
| Вентиль (затвор) поворотный дисковый | Компактность, малый вес, относительно низкая стоимость, быстрое срабатывание. | Ограниченное давление (обычно до PN 16-25), потенциально более низкая герметичность по сравнению с шаровым краном, наличие мертвого объема за диском. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается газовый фланцевый кран от обычного водяного или парового?
Газовые краны имеют ряд критических отличий: повышенный класс герметичности затвора (А); материалы уплотнений, стойкие к сухому газу и обладающие антифрикционными свойствами; конструкция фланцевого соединения, часто с исполнением «шип-паз» для исключения выдувания прокладки; обязательное наличие сертификатов соответствия требованиям технических регламентов (ТР ТС 032/2013); испытания проводятся на герметичность именно газом (или воздухом) с более строгими нормами.
Как правильно выбрать тип уплотнительных колец (седел) для шарового крана на газопроводе?
Выбор зависит от рабочих параметров:
Для газопроводов с возможным содержанием тяжелых углеводородов (конденсата) выбирают материалы, стойкие к их воздействию.
Нужно ли смазывать шаровой кран в процессе эксплуатации?
Современные шаровые краны, как правило, являются необслуживаемыми на протяжении всего заявленного срока службы. Смазка заложена в узле трения «шар-седло» на этапе сборки. Попытка добавить смазку через штуцер (если он есть) без специального оборудования и знаний может привести к повреждению седел и потере герметичности. Для пробковых конических кранов регулярная подача консистентной смазки в затвор является обязательной операцией по регламенту.
Что означает исполнение фланцев «шип-паз» (Tongue and Groove, T/G) и когда оно применяется?
Это тип уплотнительной поверхности фланца, где на одном фланце выполнен кольцевой выступ (шип), а на другом – соответствующая канавка (паз). Между ними устанавливается плоская прокладка. Такое исполнение обеспечивает очень высокую герметичность, точно центрирует прокладку и предотвращает ее выдувание. Оно обязательно для газопроводов высокого давления (категория I по ТР ТС 032), для взрывоопасных и токсичных сред. Регламентируется стандартами ГОСТ 33259 (тип 4), ASME B16.5 (типы T, G).
Как часто необходимо проводить техническое обслуживание и диагностику кранов на магистральном газопроводе?
Периодичность регламентируется документацией производителя и корпоративными стандартами эксплуатирующей организации (например, «Газпром»). Как правило, плановый внешний осмотр, проверка на герметичность и работа привода проводятся не реже 1 раза в 6-12 месяцев. Полное техническое обслуживание с возможной заменой уплотнений выполняется в сроки, указанные в паспорте (часто 5-8 лет или определенное количество циклов), либо по результатам диагностики. Краны на отключающих участках должны проходить регулярные оперативные переключения (хотя бы 1 раз в квартал) для предотвращения прикипания механизма.
Заключение
Краны фланцевые газовые являются высокотехнологичным и ответственным элементом систем транспорта и распределения газа. Их правильный выбор, основанный на анализе давления, диаметра, температуры, состава газа и требований стандартов, а также квалифицированный монтаж и обслуживание – прямые условия для обеспечения безаварийной, долговечной и экономичной работы всего газотранспортного комплекса. Современные тенденции направлены на увеличение ресурса, применение коррозионно-стойких материалов, внедрение систем дистанционного управления и мониторинга положения, что повышает уровень безопасности и управляемости газотранспортными системами.