Газовые шаровые краны Ду 20: конструкция, материалы, применение и монтаж

Газовый шаровой кран с условным проходом (Ду) 20 мм — это запорная арматура полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенная для установки в системах транспортировки природного, сжиженного, попутного нефтяного и других неагрессивных газов. Его основная функция — полное перекрытие потока рабочей среды. Условный проход 20 мм (≈ 3/4″) является одним из наиболее востребованных размеров для ответвлений к конечному оборудованию, узлам учета (газовым счетчикам), бытовым и промышленным приборам в сетях низкого и среднего давления.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция крана базируется на запирающем элементе сферической формы (плунжере) с сквозным цилиндрическим отверстием. При повороте рукояти на 90° отверстие совмещается с осью трубопровода, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление. Поворот на 90° в обратную сторону полностью блокирует поток, так как сплошная сторона шара перекрывает проход. Герметичность в закрытом положении обеспечивается уплотнительными кольцами (седлами), прижимаемыми к поверхности шара под действием давления среды или пружин.

Ключевые узлы газового шарового крана Ду 20:

• Корпус: Изготавливается литым или штампованным из конструкционной стали, латуни или нержавеющей стали. Имеет два присоединительных конца (резьбовых, под приварку, фланцевых).
• Шар (затвор): Обычно изготавливается из хромированной латуни, стали с никелевым или хромовым покрытием, обеспечивающим низкий коэффициент трения и коррозионную стойкость.
• Уплотнительные седла: Выполняются из полимерных материалов, стойких к воздействию газа и механическому износу: PTFE (фторопласт), RPTFE, нейлон, делон.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от рукояти к шару. Оборудован уплотнительными кольцами для предотвращения утечки по оси вращения. В ответственных исполнениях имеет предохранительный элемент, предотвращающий выбивание под давлением.
• Управляющий элемент: Рычаг (рукоять) или редукторный механизм для кранов большого диаметра. Обязательно наличие указателя положения «открыто/закрыто».
• Уплотнительные элементы: Комплект сальниковых и торцевых уплотнений из маслобензостойкой резины или PTFE.

Материалы исполнения и типы присоединений

Выбор материала и типа присоединения определяется давлением в системе, местом установки и требованиями нормативных документов (ГОСТ, ТР ТС 032/2013).

Таблица 1: Материалы корпуса и сфера применения

Материал корпуса	Марка/аналог	Преимущества	Типичное применение	Нормативное давление (Ру), не более
Латунь	ЛС59-1, CW617N	Коррозионная стойкость, удобство монтажа, малый вес	Внутренние газопроводы низкого давления (до 0.05 МПа), подвод к бытовым приборам	1.6 МПа (16 бар)
Углеродистая сталь	Сталь 20, 25Л	Высокая механическая прочность, стойкость к температурным деформациям	Наружные и внутренние сети низкого, среднего и высокого давления, промышленные объекты	4.0 МПа (40 бар)
Нержавеющая сталь	12Х18Н9, 12Х18Н10Т, AISI 304	Повышенная коррозионная и химическая стойкость	Специальные установки, агрессивные газовые среды, среды с повышенными требованиями к чистоте	4.0 МПа (40 бар)

Таблица 2: Типы присоединений для кранов Ду 20

Тип присоединения	Конструктивное исполнение	Преимущества	Недостатки	Область применения
Резьбовое	Внутренняя резьба (ВР/ВР), наружная резьба (НР/НР), комбинированное (ВР/НР). Резьба трубная цилиндрическая (G) или коническая (R).	Простота монтажа/демонтажа без специального оборудования, разборное соединение	Требует уплотнения (лента ФУМ, нить, паста). Ограничение по механической нагрузке.	Внутренние газопроводы, подключение газовых приборов, КИП.
Под приварку	Приварные патрубки встык (подготовка кромок под сварку) или внахлест (муфтовое).	Абсолютная герметичность, высокая надежность, стойкость к вибрациям, минимум обслуживания.	Неразъемное соединение, сложность демонтажа, требуется квалифицированный сварщик.	Наружные и внутренние магистральные сети, ответственные участки, объекты с повышенными требованиями к герметичности.
Фланцевое	Фланцы по ГОСТ, ASME, DIN. Уплотнение прокладкой.	Легкий монтаж/демонтаж, возможность установки/замены без резки трубопровода.	Большие габариты и масса, более высокая стоимость, необходимость подтяжки болтов.	Узлы обвязки оборудования, места требующие периодического обслуживания или возможной замены арматуры.

Классификация и технические характеристики

Газовые шаровые краны Ду 20 классифицируются по нескольким ключевым параметрам.

• По типу прохода: Полнопроходные (полный проход ≈ Ду, гидравлические потери минимальны) и стандартнопроходные (реduced bore, проход меньше Ду на один типоразмер, применяются при меньших требованиях к потерям давления).
• По конструкции корпуса: Цельносварной (неразборный, высокая надежность), разборный (фланцевый или на резьбовой шпильке, поддается ремонту).
• По виду управления: Ручные (рычаг, бабочка), с редуктором (для труднодоступных мест или высокого давления), с электроприводом (для АСУ ТП).

Таблица 3: Основные технические параметры

Параметр	Значение / Диапазон для Ду 20	Комментарий
Условный проход (Ду), DN	20 мм	Соответствует наружному диаметру трубы ≈ 26.8 мм (труба 3/4″)
Условное давление (Ру), PN	PN16, PN25, PN40	Наиболее распространено для стальных кранов — PN16 (1.6 МПа)
Рабочее давление	До 1.6 МПа (16 бар) для газа	Определяется паспортом изделия и материалом. Для бытового газа низкого давления — 0.003-0.005 МПа.
Рабочая температура	От -40°C до +120°C (стандарт) От -60°C до +200°C (специсполнения)	Зависит от материала седел и уплотнений. Для низких температур — исполнение «ХЛ».
Среда	Природный, сжиженный, попутный нефтяной газ, воздух, инертные газы	Среда не должна содержать абразивных частиц и агрессивных к материалам крана примесей.
Строительная длина	~65-130 мм	Зависит от типа присоединения и производителя. Резьбовые короче, фланцевые — длиннее.
Класс герметичности	«А» (нулевая утечка) по ГОСТ 9544-2016	Обязательное требование для газовой арматуры.
Климатическое исполнение	У, УХЛ, ХЛ по ГОСТ 15150-69	Для умеренного, умеренно-холодного и холодного климата.

Требования нормативной документации и сертификация

Производство, поставка и монтаж газовых шаровых кранов в странах Таможенного союза регламентируется Техническим регламентом ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением». Кран должен иметь:

• Сертификат соответствия ТР ТС (обязательный для допуска на рынок).
• Паспорт изделия с указанием основных параметров, материала, даты изготовления, номера партии.
• Маркировку на корпусе: товарный знак, Ду, Ру, направление потока (стрелка), материал корпуса, дата изготовления, рабочее давление для газа.

Дополнительно применяются национальные стандарты: ГОСТ 28343-89 «Краны шаровые. Технические условия», ГОСТ 9544-2016 «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов», серия ГОСТ на присоединительные размеры.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж должен выполняться обученным персоналом в соответствии с проектной документацией и ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления».

• Подготовка: Проверить комплектность, отсутствие повреждений, соответствие параметров. Убедиться в чистоте внутренней полости крана и трубопровода.
• Установка: Кран монтируется в удобном для обслуживания месте, с обеспечением свободного хода рукояти на 90°. Направление потока должно совпадать со стрелкой на корпусе. Для резьбовых соединений используется уплотнительный материал, стойкий к газу (ФУМ-лента, нить «Тангит Унилок»). Запрещено использование пакли с краской или маслом.
• Сварка: При монтаже крана под приварку затвор должен быть в открытом положении, а температурные воздействия на корпус минимизированы для предотвращения деформации седел и шара.
• Обслуживание: Эксплуатация — только в положениях «полностью открыт» или «полностью закрыт». Запрещено использовать рычаг для увеличения момента (удлинители). Периодический контроль визуальной целостности и легкости хода.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем газовый шаровой кран принципиально отличается от водяного или общего назначения?

Газовый кран имеет конструктивные особенности, обеспечивающие повышенную герметичность: более качественную обработку поверхности шара и седел, материалы уплотнений, стойкие к сухому газу (который является плохой смазкой), обязательный класс герметичности «А». Кроме того, он проходит приемочные испытания на герметичность именно газом (чаще воздухом или инертным газом). Маркировка указывает рабочее давление именно для газовой среды.

Можно ли использовать кран с рукоятью-«бабочкой» на наружном газопроводе?

Не рекомендуется. На наружных газопроводах, в колодцах, в местах возможного несанкционированного доступа должна устанавливаться арматура с возможностью опломбирования в положении «открыто» и «закрыто». Краны с рычажной рукоятью для этого не приспособлены. Следует применять краны с редуктором и квадратным присоединением под ключ-трещотку, которые затем закрываются защитным колпаком с возможностью пломбировки.

Что означает цвет рукояти (желтый, красный, черный)?

Цвет рукояти не регламентирован строго и зависит от производителя. Часто желтый цвет указывает на исполнение для газа, красный — для общего назначения. Однако единственно верный способ идентификации — чтение маркировки на корпусе, где указана среда («Gas/G», «Природный газ») и рабочее давление для газа.

Почему кран Ду 20 может иметь разную строительную длину?

Строительная длина зависит от стандарта (российский ГОСТ, европейский DIN, американский ANSI), типа присоединения (резьба, сварка, фланец) и конструктивных особенностей производителя. Например, кран с ends-connection «под приварку встык» будет короче аналогичного фланцевого. Это критически важно при проектировании и замене арматуры без изменения габаритов узла.

Как часто требуется обслуживание и замена газового шарового крана Ду 20?

Шаровые краны относятся к арматуре с длительным сроком службы (до 25-30 лет при соблюдении условий). Они не требуют планового технического обслуживания (ТО), такого как подтяжка сальников, в отличие от задвижек или вентилей. Замена производится по факту выявленной неисправности (утечка, затрудненный поворот) или в рамках плановой реконструкции сети. Ревизия или ремонт цельносварных кранов, как правило, не предусмотрены — узел меняется целиком.

Каковы основные причины отказа шарового крана в газовых системах?

1. Механическое повреждение при монтаже (перекос, чрезмерное усилие при затяжке).
2. Засорение или попадание окалины в зону седло-шар, приводящее к нарушению герметичности и задирам.
3. Неправильный монтаж (сварка при закрытом затворе, приводящая к термической деформации тефлоновых седел).
4. Использование не по назначению (для сред с абразивами, агрессивными примесями).
5. Превышение допустимого числа циклов или угла поворота (работа в «полуоткрытом» состоянии вызывает кавитационный износ).

Заключение

Газовый шаровой кран Ду 20 представляет собой высоконадежный, современный и технологичный тип запорной арматуры, обеспечивающий быстрое и герметичное отключение участка газопровода. Правильный выбор материала корпуса, типа присоединения и производителя, строгое соблюдение норм монтажа и эксплуатации являются залогом многолетней и безопасной работы узла. Применение данной арматуры соответствует тенденциям к сокращению эксплуатационных расходов и повышению уровня промышленной безопасности на объектах газового хозяйства.