Задвижки стальные фланцевые Ду 100: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Задвижка стальная фланцевая с условным диаметром Ду 100 – это трубопроводная арматура, предназначенная для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах диаметром 100 мм (номинальный диаметр, примерно соответствующий наружному диаметру трубы 108-114 мм). Ее основная функция – запорная. Управление осуществляется вручную (маховиком) или механизированно (электроприводом, реже пневмоприводом). Данный типоразмер широко распространен в магистральных и технологических трубопроводах среднего давления в энергетике, ЖКХ, нефтегазовой и химической отраслях.

Конструктивные особенности и основные типы

Конструкция задвижки Ду 100 базируется на корпусе, внутри которого расположен затвор (клиновой или параллельный), перемещаемый шпинделем (штоком) перпендикулярно потоку среды. Фланцевое соединение обеспечивает прочный, разъемный монтаж между фланцами трубопровода по ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12815-80).

По типу шпинделя задвижки делятся на два основных класса:

• С выдвижным шпинделем (штоком). Резьбовая часть шпинделя и ходовая гайка вынесены за пределы корпуса и уплотнительной среды. Шпиндель совершает поступательное и вращательное движение. Преимущества: резьба не подвержена коррозии и износу от рабочей среды, легкое техническое обслуживание, визуальный контроль степени открытия. Недостаток: увеличенные габаритные размеры (строительная высота).
• С невыдвижным шпинделем. Резьбовое соединение шпинделя с затвором находится внутри корпуса, шпиндель совершает только вращательное движение. Преимущества: малые габариты (строительная высота не изменяется), возможность применения в стесненных условиях. Недостатки: невозможность обслуживания резьбы, подверженность коррозии и абразивному износу от среды, что ограничивает применение неагрессивными средами (вода, пар).

Типы затворов и их применение

Конструкция затвора является ключевым фактором при выборе задвижки для конкретных условий.

• Клиновые задвижки. Затвор выполнен в форме клина, который входит в два седла, расположенные под углом друг к другу.
  • С жестким клином: Простая, надежная конструкция. Недостаток – риск заклинивания при перепадах температур или износе, повышенные требования к точности литья корпуса.
  • С двухдисковым (упругим) клином: Клион состоит из двух дисков, соединенных с возможностью небольшого взаимного углового смещения. Это обеспечивает самоустановку в седлах, снижает риск заклинивания, компенсирует деформации корпуса и износ. Наиболее распространенный тип для энергетики и ЖКХ.
  • С двухдисковым составным (распорным) клином: Диски соединены плавающим распорным клином. Обеспечивает лучшую герметичность, но конструкция сложнее. Применяется для сред с высокой чистотой и в ответственных трубопроводах.
• Параллельные (шиберные) задвижки. Затвор состоит из двух параллельных дисков (шиберов), которые в положении «закрыто» прижимаются к седлам распорным механизмом (клином или пружиной). Основное применение – для сред с механическими включениями, шламов, вязких сред, где клиновой затвор может заклинить.

Материалы изготовления и условия эксплуатации

Выбор марки стали регламентируется ГОСТ 33259-2015 и зависит от параметров рабочей среды.

Таблица 1. Материалы корпусных деталей задвижек Ду 100 в зависимости от параметров среды

Группа материала по ГОСТ 33259	Марка стали	Рабочая среда	Макс. температура, °C	Давление (Ру), МПа (условное)
М1	25Л, 25Л-Ш	Вода, пар, нейтральные жидкости и газы	425	2.5; 4.0
М2	30Л, 35Л	Вода, пар (более ответственные линии)	450	2.5; 4.0; 6.3
М7	12Х18Н9ТЛ, 08Х18Н10Т	Коррозионные среды, агрессивные жидкости и газы	600	1.6; 2.5; 4.0
М6	20Х5МЛ, 15Х5М	Нефтепродукты, среды с повышенной температурой (мазут, нефть)	570	2.5; 4.0; 6.3

Уплотнительные поверхности затвора и седел часто выполняются наплавкой коррозионно-стойких и износостойких материалов: стеллит (сплав на основе кобальта), эластомеры (для воды), фторопласт (для агрессивных сред).

Основные технические характеристики и стандарты

Задвижки Ду 100 производятся в соответствии с несколькими ключевыми стандартами, определяющими их параметры:

• ГОСТ 33259-2015 (ранее серия ГОСТ 9698, 5762): Арматура трубопроводная. Общие технические условия. Основной стандарт в РФ.
• ГОСТ 28338-89: Проходы условные (размеры номинальные). Ряды.
• ГОСТ 9544-2015: Нормы герметичности затворов. Классы герметичности: А, В, С – для арматуры общего назначения.

Таблица 2. Основные параметры стальных задвижек Ду 100

Параметр	Значение / Диапазон	Комментарий
Условный диаметр (Ду, DN)	100 мм	Номинальный размер
Условное давление (Ру, PN)	1.6; 2.5; 4.0; 6.3; 10.0; 16.0 МПа	Наиболее ходовые для Ду 100: Ру16, Ру25, Ру40
Температура рабочей среды	От -60 до +600 °C	Зависит от материала корпуса и уплотнений
Тип присоединения	Фланцевое	Исполнение фланцев по ГОСТ 33259 (сталь)
Климатическое исполнение	У, УХЛ, ХЛ, Т	По ГОСТ 15150-69
Масса (зависит от Ру)	~30 кг (Ру16) – ~90 кг (Ру100)	Для задвижки с выдвижным шпинделем

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Магистральные и распределительные сети теплоснабжения (подающая и обратная линии), трубопроводы технической и питьевой воды. Применяются задвижки из углеродистой стали (М1, М2) на Ру16-Ру40 с уплотнением стеллит-стеллит или резина.
• Электростанции: Трубопроводы питательной воды, конденсата, пара низкого и среднего давления, систем пожаротушения. Требуются задвижки повышенной надежности, часто с электроприводом для дистанционного управления.
• Нефтегазовая промышленность: Технологические трубопроводы с нефтепродуктами, мазутом, водой. Применяются задвижки из сталей групп М6, М7, часто с подогревом сальниковой камеры.
• Химическая промышленность: Трубопроводы с агрессивными средами. Используются задвижки из нержавеющих сталей (М7) с фторопластовыми уплотнениями.

Критерии выбора задвижки Ду 100

Процедура выбора должна быть основана на анализе следующих параметров:

1. Параметры рабочей среды: Тип (вода, пар, газ, нефтепродукт, химикат), температура (мин./макс.), давление (рабочее и условное), агрессивность, наличие абразивных частиц.
2. Требования к герметичности: Класс по ГОСТ 9544. Для магистральных линий – класс В или выше.
3. Режим работы: Частота циклов «открыто-закрыто». Задвижка – арматура нормально открытая или нормально закрытая, не предназначенная для регулирования потока (режим дросселирования приводит к эрозии седел).
4. Условия монтажа и управления: Наличие места для выдвижного шпинделя, необходимость дистанционного управления (электропривод), тип управления (ручное, редукторное).
5. Стандарты и документация: Наличие необходимых сертификатов (РОСТЕХНАДЗОР, сертификат соответствия), паспорта с данными заводских испытаний.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж фланцевой задвижки Ду 100 производится на подготовленный трубопровод с установленными фланцами. Важно обеспечить соосность фланцев без перекоса. Затяжка болтов/шпилек производится крест-накрест динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте. Перед вводом в эксплуатацию обязательна промывка линии для удаления окалины и мусора. В процессе эксплуатации необходим периодический контроль за состоянием сальникового уплотнения (подтяжка или перепаковка при необходимости), смазка ходового узла (резьбы шпинделя и гайки). Задвижки с выдвижным шпинделем требуют защиты резьбы от загрязнения и коррозии кожухом.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается задвижка Ду100 Ру16 от Ру25?

Основное отличие – в толщине стенок корпуса, крышки, размерах фланцев и, как следствие, в массе и рабочем давлении. Задвижка Ру25 рассчитана на более высокое давление (2.5 МПа против 1.6 МПа у Ру16) и имеет более массивное исполнение. Фланцы у них разные (ряд давлений), поэтому они не взаимозаменяемы на трубопроводе, рассчитанном на конкретное давление.

Можно ли использовать задвижку Ду100 для регулирования расхода?

Нет, это категорически не рекомендуется. Задвижка – запорная арматура. В полуоткрытом положении поток среды вызывает вибрацию и кавитацию, что приводит к интенсивному износу (эрозии) уплотнительных поверхностей затвора и седел, после чего арматура теряет герметичность в закрытом положении. Для регулирования применяются регулирующие клапаны или шаровые краны с специальным исполнением.

Что означает «задвижка 30с41нж Ду100»?

Это условное обозначение по системе ВНИИАУГен:

• 30 – тип арматуры (задвижка).
• с – материал корпуса (сталь углеродистая).
• 41 – номер модели.
• нж – материал уплотнительных поверхностей (нержавеющая сталь, обычно означает наплавку стеллита или нержавеющего сплава).
• Ду100 – условный диаметр.

Полное обозначение также включает давление (Ру).

Как часто нужно обслуживать сальниковое уплотнение задвижки?

Периодичность зависит от условий эксплуатации (температура, давление, среда). Рекомендуется проводить визуальный осмотр на предмет течи не реже 1 раза в квартал. При появлении капельной течи – выполнить подтяжку сальниковых колец нажимной втулкой. Если подтяжка не помогает, требуется перепаковка сальниковой камеры новым набивочным материалом (асбестовый или графитовый сальник) во время следуюшего планового останова системы.

Почему задвижку с электроприводом необходимо оборудовать ручным дублером?

Ручной дублер (обычно в виде маховика или рукоятки, вводимой в зацепление через храповой механизм) является обязательным элементом обеспечения надежности системы. Он позволяет вручную открыть или закрыть задвижку в случае отказа электропривода, отсутствия электропитания или необходимости точного позиционирования при наладке.

Как правильно хранить задвижку на складе до монтажа?

Задвижка должна храниться в закрытом сухом помещении. Запорные элементы должны быть в закрытом положении, фланцевые отверстия – закрыты заглушками или полиэтиленовой пленкой для защиты от попадания влаги и мусора. Шпиндель и резьбовые соединения должны быть смазаны. Задвижки с невыдвижным шпинделем рекомендуется периодически (раз в 3-6 месяцев) проворачивать, чтобы избежать «прикипания» затвора.