Краны фланцевые цельносварные

Краны фланцевые цельносварные: конструкция, применение и технические аспекты

Кран фланцевый цельносварной представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или открытия потока рабочей среды в трубопроводах с присоединением посредством фланцев. Ключевая конструктивная особенность заключается в неразъемном корпусе, выполненном методом сварки, что исключает возможность его разборки и обслуживания внутренних полостей. Данный тип арматуры находит широкое применение на ответственных участках магистральных и технологических трубопроводов, где первостепенное значение имеют высокая герметичность, надежность и долговечность.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция цельносварного фланцевого крана базируется на сварном корпусе, в котором размещен затвор в виде шара или конуса (пробки) с сквозным цилиндрическим или коническим отверстием. Управление осуществляется путем поворота затвора на 90° вокруг своей оси, перпендикулярной потоку среды. Основные компоненты:

• Цельносварной корпус: Изготавливается из литых, кованых или штампованных заготовок, которые соединяются между собой с помощью сварки. Сварные швы проходят 100% неразрушающий контроль (рентгенография, ультразвуковой контроль).
• Затвор (шар или пробка): Является запирающим элементом. Для обеспечения герметичности уплотнительные поверхности затвора и седла (корпуса) подвергаются высокоточной механической обработке и часто имеют покрытия (хромирование, наплавление твердыми сплавами).
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода к затвору. Выполняется с системой уплотнений, предотвращающих утечку среды вдоль оси.
• Уплотнительные седла: Кольца, устанавливаемые в корпус или на затвор, обеспечивающие герметичность в закрытом положении. Материал – фторопласт, полиамид, металлокомпозиты.
• Фланцы: Интегрально приварены к корпусу. Соответствуют стандартам ГОСТ, DIN, ANSI по размерам, давлению и типу уплотнительной поверхности.
• Привод: Ручной (рычажный, редукторный) или автоматический (электрический, пневматический, гидравлический).

Область применения и рабочие среды

Цельносварные краны применяются в отраслях, где недопустимы утечки и требуется максимальная надежность соединения корпуса:

• Магистральные трубопроводы для транспортировки нефти, газа, нефтепродуктов и воды.
• Системы технологических трубопроводов на нефтеперерабатывающих, химических и газоперерабатывающих заводах.
• Объекты энергетики: тепловые и атомные электростанции (для неагрессивных сред).
• Системы, работающие под высоким давлением и/или при экстремальных температурах.
• Подземная и подводная прокладка трубопроводов.

Рабочие среды: природный газ, нефть, вода, пар, аммиак, углеводородные жидкости и газы, а также другие неагрессивные и слабоагрессивные среды в зависимости от материала корпуса.

Классификация и технические характеристики

Краны фланцевые цельносварные классифицируются по нескольким ключевым параметрам.

1. По типу затвора:

• Шаровые: Затвор выполнен в форме шара. Наиболее распространенный тип, обеспечивающий минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении.
• Пробковые (конические): Затвор имеет форму конуса. Обладают большей герметичностью, но требуют большего усилия для поворота.

2. По проходному сечению:

• Полнопроходные (Full Bore): Диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру трубопровода. Минимизируют потери давления.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore): Диаметр отверстия меньше диаметра трубопровода. Применяются при менее строгих требованиях к гидравлическим потерям.

3. По материалу корпуса:

• Углеродистая сталь (ст.20, 25Л)
• Легированная сталь (09Г2С, 12Х18Н10Т, 15Х5М)
• Низколегированная холодостойкая сталь (10Г2ФБ, 08ГНДЮФЛ)

4. По номинальному давлению (PN) и классу давления (Class):

Ряд PN (ГОСТ, DIN)	Ряд Class (ASME/ANSI)	Примерное соответствие, МПа
PN 16	Class 150	1.6
PN 25	Class 150	2.5
PN 40	Class 300	4.0
PN 63	Class 400	6.3
PN 100	Class 600	10.0
PN 160	Class 900	16.0

5. По типу управления:

• Ручной (рычаг, редуктор с маховиком)
• Приводной (электропривод, пневмопривод, гидропривод)

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая герметичность корпуса: Отсутствие разъемных соединений (кроме фланцев) исключает риск протечек через корпус.
• Надежность и долговечность: Конструкция минимизирует количество потенциально слабых точек, что критично для ответственных объектов.
• Минимальные требования к обслуживанию: Не требуют обслуживания корпуса в течение всего срока службы.
• Подходят для подземной/подводной прокладки: Цельный корпус лучше противостоит внешним воздействиям и коррозии.
• Высокая ремонтопригодность фланцевого соединения: При необходимости узел легко демонтируется с трубопровода.

Недостатки:

• Невозможность ремонта или замены внутренних компонентов: При износе седел или повреждении затвора кран подлежит полной замене.
• Большая строительная длина и масса: По сравнению с разборными или муфтовыми конструкциями.
• Высокая стоимость: Обусловлена сложностью производства и контроля сварных швов.
• Сложность монтажа/демонтажа: Требует точной alignment (соосности) фланцев трубопровода.

Ключевые стандарты и нормативы

Производство и поставка цельносварных фланцевых кранов регламентируется следующими стандартами:

• ГОСТ 28343-89 (ISO 7121): Краны шаровые для трубопроводов. Общие технические условия.
• ГОСТ 21345-2005: Краны пробковые и шаровые. Нормы герметичности затворов.
• API 6D: Specification for Pipeline Valves. Основной стандарт для нефтегазовой отрасли.
• API 607 / ISO 15848-1: Испытания на пожаробезопасность и на герметичность.
• ASME B16.34: Valves — Flanged, Threaded, and Welding End.
• ГОСТ Р 53672-2009 (ИСО 17292:2004): Краны шаровые с фланцевыми концами из металлических материалов.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж должен производиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя и проектной документацией. Основные требования:

• Перед установкой необходимо провести визуальный контроль целостности крана, очистить полости от консервационной смазки и посторонних предметов.
• Запрещается использовать фланцевые соединения крана для компенсации несоосности трубопровода.
• Болтовые соединения фланцев должны затягиваться крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки.
• При эксплуатации с приводом необходимо обеспечить соответствие между моментом привода и паспортным моментом крана.
• В процессе эксплуатации рекомендуется периодически (в соответствии с регламентом) проверять работу крана на предмет плавности хода и выполнять его техническое обслуживание (смазку штока, проверку состояния приводов).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие цельносварного крана от разборного (с разъемным корпусом)?

Цельносварной кран имеет неразборный корпус, все элементы которого соединены сваркой. Разборный (например, с плавающим фланцем или на болтах) позволяет раскрыть корпус для обслуживания или замены внутренних компонентов. Цельносварная конструкция надежнее, но неремонтопригодна.

Можно ли устанавливать цельносварной кран в любом пространственном положении?

Да, как правило, установка допустима в любом положении, за исключением случаев, оговоренных в паспорте изделия. Однако положение привода (особенно редукторного) должно обеспечивать удобство управления и не приводить к заеданию механизма.

Каков типичный срок службы цельносварного фланцевого крана?

Срок службы определяется условиями эксплуатации (среда, давление, температура, цикличность) и может составлять от 15 до 30 и более лет. Ключевым ресурсным элементом являются уплотнительные седла, срок службы которых при нормальных условиях составляет несколько тысяч циклов.

Какой тип уплотнения штока является наиболее надежным?

Для ответственных применений наиболее надежными являются сальниковые уплотнения с набором графитосодержащих или фторопластовых колец, а также сильфонные уплотнения, которые обеспечивают абсолютную герметичность, но имеют ограниченный ресурс на циклы срабатывания.

Требуется ли техническое обслуживание цельносварного крана?

Да, требуется. Несмотря на необслуживаемость корпуса, необходимы периодические операции: проверка и подтяжка сальникового уплотнения штока, смазка подшипниковых узлов и элементов привода, проверка легкости хода и полного открытия/закрытия.

Как подобрать материал корпуса крана для конкретной среды?

Подбор осуществляется на основе коррозионной стойкости материала в заданной среде с учетом давления и температуры. Используются справочники по коррозии (например, «Коррозионная стойкость материалов» Лашко) или стандарты (NACE MR0175/ISO 15156 для сероводородосодержащих сред). Для агрессивных сред применяют стали аустенитного класса (12Х18Н10Т) или дуплексные стали.

Заключение

Краны фланцевые цельносварные представляют собой специализированную трубопроводную арматуру, предназначенную для использования в условиях повышенных требований к герметичности и надежности. Их применение экономически и технически оправдано на магистральных, технологических и ответственных промышленных трубопроводах, где потенциальные риски от протечек через корпус арматуры недопустимы. Выбор конкретной модели должен основываться на детальном анализе рабочих параметров среды, условий эксплуатации и нормативных требований, предъявляемых к объекту. Правильный монтаж и регламентное обслуживание обеспечивают максимальный ресурс и безотказную работу данного типа арматуры на протяжении всего срока службы.