Краны шаровые стальные КШТ

Краны шаровые стальные КШТ: конструкция, применение и технические характеристики

Кран шаровой стальной КШТ представляет собой трубопроводную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды. Аббревиатура КШТ расшифровывается как Кран Шаровой Стальной, при этом литера «Т» традиционно указывает на присоединение к трубопроводу при помощи сварки (хотя в современных обозначениях она может также подразумевать исполнение корпуса). Данный тип арматуры является ключевым элементом для ответственных участков магистральных и технологических трубопроводов в энергетике, нефтегазовой отрасли, коммунальном хозяйстве и промышленности, где требуются высокая надежность и полная герметичность.

Конструктивные особенности кранов КШТ

Конструкция крана шарового стального КШТ отличается от латунных или комбинированных моделей, рассчитанных на меньшие давления и диаметры. Ее основу составляют:

Цельносварной корпус: Изготавливается из конструкционных сталей (например, Ст20, 09Г2С) или легированных сталей для работы в специфических условиях. Корпус состоит из двух основных частей – корпус-седло и крышка, которые соединяются сварным швом. Это обеспечивает максимальную прочность и исключает возможность протечек через разъем корпуса, что критически важно для высоких давлений.
Шаровой затвор Полированная сфера (шар) с сквозным цилиндрическим отверстием. Изготавливается из высокопрочной стали с последующим хромированием, наплавлением твердых сплавов или покрытием износостойкими материалами для обеспечения коррозионной стойкости и низкого коэффициента трения.
Седловые уплотнения: Кольца, расположенные между шаром и корпусом. Выполняются из полимерных материалов, сохраняющих эластичность и герметичность в широком диапазоне температур: фторопласт (PTFE), усиленный фторопласт, терморасширенный графит, полиэфирэфиркетон (PEEK). Материал уплотнений подбирается исходя из характеристик рабочей среды.
Шпиндель (шток): Элемент, передающий крутящий момент от привода или ручки на шаровой затвор. Имеет антивырывную конструкцию и уплотняется несколькими кольцами (сальниками) – часто комбинацией из графитовых и фторопластовых колец для обеспечения долговечной герметичности.
Присоединительные концы: Для кранов КШТ характерно присоединение под приварку. Торцы трубопроводных патрубков подготовлены под сварку встык, что обеспечивает монолитное соединение с трубопроводом, равнопрочное основному металлу.
Привод: Управление может осуществляться вручную (рычагом или редуктором) или с помощью приводных устройств – электрических, пневматических или гидравлических, что позволяет автоматизировать процесс и управлять краном дистанционно.

Область применения и рабочие параметры

Краны КШТ применяются на технологических линиях и магистралях, транспортирующих агрессивные и неагрессивные среды при высоких давлениях и температурах. Основные сферы применения в энергетике: трубопроводы питательной воды, пара высокого давления, мазуто- и газопроводы ТЭЦ и АЭС, системы пожаротушения, технологические контуры.

Типовые рабочие параметры для стальных сварных шаровых кранов:

Условный диаметр (DN): от 10 мм до 1400 мм и более.
Условное давление (PN): от 1.6 МПа (16 бар) до 32.0 МПа (320 бар) для специальных исполнений.
Рабочая температура: от -60°C (для исполнений в хладостойком варианте) до +200°C и выше (с применением специальных уплотнений и материалов).
Рабочие среды: вода, пар, природный газ, нефть и нефтепродукты, аммиак, агрессивные химические вещества (в коррозионностойком исполнении).

Классификация и основные типы

Краны КШТ классифицируются по нескольким ключевым признакам:

1. По типу прохода:

Полнопроходные (Full Bore): Диаметр отверстия в шаре равен или практически равен внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Это минимизирует гидравлические потери и позволяет проводить через кран очистные устройства (скребки, шарошки).
Стандартнопроходные (Reduced Bore): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше диаметра присоединения крана. Применяются там, где не критично некоторое увеличение гидравлического сопротивления.

2. По способу фиксации шара:

С плавающим шаром: Шар не имеет жесткой механической связи со шпинделем и под действием давления среды прижимается к седловому уплотнению, обеспечивая герметичность. Применяются для средних диаметров и давлений.
С шаром в опорах (с опорными цапфами): Шар имеет нижнюю и верхнюю опоры, что снимает избыточную нагрузку с уплотнений и шпинделя. Такая конструкция характерна для кранов больших диаметров и высоких давлений (КШТ именно этого типа).

3. По материалу корпуса (маркам стали):

Углеродистая сталь (20, 25) – для неагрессивных сред.
Легированная сталь (09Г2С) – для низких температур.
Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т) – для агрессивных сред.

Технические характеристики на примере типовых моделей

В таблице приведены усредненные параметры для кранов КШТ общего назначения из углеродистой стали.

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Условный диаметр (DN), мм	50, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500	Наиболее ходовые размеры для энергетики
Условное давление (PN), МПа (бар)	4.0 (40), 6.3 (63), 10.0 (100), 16.0 (160)	PN 16.0 – стандарт для магистралей высокого давления
Рабочая температура, °C	От -40 до +200	Для PTFE-уплотнений. Для графита – до +450°C
Строительная длина	По ГОСТ 28908-91 или стандартам завода-изготовителя	Как правило, короче задвижек того же диаметра
Класс герметичности по ГОСТ 9544	«А» (нулевая утечка)	Высший класс для запорной арматуры
Стандарт присоединения	Под приварку встык	Требует квалифицированных сварочных работ

Преимущества и недостатки кранов КШТ

Преимущества:

Высокая герметичность: Обеспечивает класс «А» (полная герметичность), что превосходит многие другие типы арматуры.
Надежность и долговечность: Цельносварной корпус и минимальное количество внутренних компонентов снижают риск отказа.
Малое время и усилие на управление: Для перекрытия потока необходим поворот ручки на 90°, что выполняется быстро и с небольшим усилием.
Компактность и малая строительная масса: По сравнению с задвижкой аналогичного диаметра и давления, кран КШТ значительно короче и легче.
Удобство монтажа: Отсутствие фланцевых соединений экономит пространство и исключает точки потенциальных протечек.
Технологичность обслуживания: Многие модели имеют конструкцию, позволяющую проводить ремонт или замену уплотнительных узлов без демонтажа крана с трубопровода.

Недостатки:

Сложность ремонта в полевых условиях: При серьезных повреждениях шара или корпуса требуется замена всего изделия, что связано с вырезкой участка трубопровода.
Требования к чистоте среды: Наличие абразивных механических примесей в рабочей среде приводит к ускоренному износу седловых уплотнений и поверхности шара.
Ограничение по температурному режиму для стандартных уплотнений: Применение фторопласта ограничивает верхний предел температуры примерно +200°C.
Высокие требования к качеству сварочных работ: Некачественный сварной шов присоединения к трубопроводу является слабым местом всей системы.

Критерии выбора крана КШТ для энергетических объектов

При подборе крана шарового стального КШТ для проекта необходимо учитывать следующий комплекс параметров:

Рабочая среда и ее параметры: Точный химический состав, давление (рабочее и испытательное), температура (минимальная, максимальная, рабочая).
Условный диаметр и строительная длина: Должны соответствовать проектному заданию и габаритам трубной обвязки.
Материал корпуса и внутренних компонентов: Выбирается исходя из коррозионной активности среды и требований к механической прочности.
Материал уплотнений: Определяет температурный диапазон и химическую стойкость. Для энергетики часто критичен выбор между PTFE (для общих случаев) и терморасширенным графитом (для высоких температур пара).
Тип управления: Ручное (рычаг, редуктор для больших диаметров) или приводное. Для приводных кранов необходимо указать тип привода, напряжение питания, скорость срабатывания.
Климатическое исполнение: Для установки на открытом воздухе требуется исполнение с защитным кожухом и соответствующим климатическим классом.
Соответствие нормативной документации: Наличие необходимых сертификатов (РОСТЕХНАДЗОР, сертификаты соответствия ТР ТС), разрешений для применения на опасных производственных объектах.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж кранов КШТ должен производиться в соответствии с инструкцией завода-изготовителя и правилами безопасности. Перед сваркой необходимо убедиться, что кран находится в открытом положении, а на его элементы (шпиндель, сальниковый узел) не попадут брызги металла и не будет оказано тепловое воздействие, превышающее допустимое. После монтажа обязательна проверка на герметичность и легкость хода.

Эксплуатация предполагает периодический визуальный контроль состояния наружных поверхностей и сварных швов, проверку отсутствия протечек по шпинделю и в зоне сварки. Техническое обслуживание, как правило, сводится к подтяжке сальникового узла (если такая конструктивная возможность предусмотрена) и проверке работоспособности. При потере герметичности в закрытом положении требуется ремонт с заменой седловых уплотнений или шарового затвора, который часто выполняется силами специализированных сервисных организаций.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кран КШТ принципиально отличается от задвижки?

Кран КШТ является запорной арматурой с поворотным затвором (шаром), а задвижка – с поступательно движущимся клином. Кран управляется поворотом на 90°, задвижка – несколькими оборотами шпинделя. Кран имеет более короткую строительную длину, более высокий класс герметичности, но, как правило, более чувствителен к чистоте среды и имеет ограничения по температуре для стандартных уплотнений. Задвижка лучше подходит для сред с примесями и высокотемпературного пара в чистом виде, но более металлоемка и имеет большие габариты.

Что означает маркировка «КШТ-100-16-20»?

Данная маркировка расшифровывается следующим образом: Кран Шаровой Стальной, Присоединение – под приварку. Условный проход – 100 мм (DN100). Условное давление – 16 кгс/см² (1,6 МПа). Материал корпуса – сталь 20 (углеродистая).

Можно ли использовать кран КШТ в качестве регулирующей арматуры?

Нет. Краны шаровые КШТ предназначены исключительно для запорных функций – полного открытия или закрытия потока. Частичное открытие для регулирования расхода приводит к кавитационным явлениям, быстрому износу поверхности шара и седловых уплотнений из-за эрозии, и, как следствие, потере герметичности. Для регулирования потока следует применять специальную регулирующую арматуру (регулирующие клапаны, вентили).

Какой материал уплотнений выбрать для трубопровода с перегретым паром (300°C)?

Для таких температур стандартный фторопласт (PTFE) неприменим. Необходимо выбирать кран в исполнении с уплотнениями из терморасширенного графита или металлическими седлами. Также должны быть применены соответствующие марки сталей для корпуса и шара, рассчитанные на работу при повышенных температурах.

Требуется ли техобслуживание крана КШТ после монтажа?

Да, требуется плановое наблюдение. Оно включает периодический внешний осмотр, проверку легкости хода и отсутствия протечек по шпинделю. В зависимости от конструкции, может потребоваться профилактическая подтяжка сальникового узла. Полное техническое обслуживание с диагностикой состояния седел и шара проводится согласно регламенту производителя или по результатам диагностики.

Каковы главные риски при неправильном выборе крана КШТ?

Основные риски: потеря герметичности (протечка) из-за несоответствия материала уплотнений среде или температуре; заклинивание шара из-за коррозии или попадания абразива; разрушение корпуса или сварных швов из-за превышения рабочего давления; невозможность управления (открыть/закрыть) при низких температурах из-за неправильного выбора материала и застывания смазки. Все это может привести к остановке технологического процесса, аварии и экологическому ущербу.

Заключение

Краны шаровые стальные КШТ представляют собой высоконадежную и эффективную запорную арматуру для критически важных участков трубопроводных систем в энергетике и смежных отраслях. Их выбор, основанный на тщательном анализе рабочих условий, корректный монтаж и соблюдение правил эксплуатации являются залогом долговечной и безопасной работы технологических линий. Понимание конструктивных особенностей, преимуществ и ограничений данной арматуры позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения при проектировании и модернизации инфраструктуры.

Краны шаровые стальные КШТ