Краны шаровые 1 дюйм: технические характеристики, материалы, стандарты и применение в электроэнергетике

Кран шаровой 1 дюйм (условный проход DN25) является одним из наиболее распространенных типов запорной арматуры в инженерных системах, включая объекты электроэнергетики. Его основное назначение – полное перекрытие потока рабочей среды (воды, пара, воздуха, масла, гликолевых смесей, технических жидкостей) в трубопроводах диаметром 25 мм. На энергетических объектах такие краны применяются в системах технического водоснабжения, охлаждения, маслонаполненных системах, пневматике КИПиА, а также во вспомогательных технологических контурах.

Конструктивные особенности и типы исполнения

Конструкция шарового крана на 1 дюйм базируется на запирающем элементе в форме сферы (шара) с сквозным отверстием. Поворот шара на 90 градусов осуществляет открытие или закрытие прохода. Ключевые элементы конструкции: корпус, шаровой затвор, седла (уплотнительные кольца), шпиндель (шток), уплотнения шпинделя и приводная рукоятка.

По типу корпуса и способу сборки краны делятся на несколько видов:

• Цельносварной (сварной) корпус: Неразборная конструкция, обеспечивающая максимальную герметичность. Применяется на критичных участках с высокими требованиями к надежности, но ремонту не подлежит.
• Разборный корпус (фланцевый, муфтовый): Позволяет проводить обслуживание и замену уплотнений. Наиболее распространен для диаметра 1 дюйм.
• Корпус с плавающим шаром: Шар не имеет жесткой связи со шпинделем и прижимается к седлу давлением среды. Стандартное решение для средних давлений.
• Корпус с шаром в опорах (цапфовый): Шар вращается в опорных подшипниках, что снижает крутящий момент и износ. Применяется для более высоких давлений и крупных диаметров, но встречается и в премиальных сериях на DN25.

Материалы изготовления

Выбор материала определяется рабочей средой, давлением, температурой и требованиями к коррозионной стойкости.

Компонент крана	Материалы	Область применения и примечания
Корпус	Латунь (CW617N), Углеродистая сталь (WCB), Нержавеющая сталь (AISI 304, 316), Чугун (EN-GJL-250)	Латунь – вода, воздух до 16-25 бар. Сталь – пар, высокие температуры/давления. Нержавеющая сталь – агрессивные среды, пищевые стандарты. Чугун – вода, пар низкого давления (ограниченно).
Шар	Хромированная латунь/сталь, Нержавеющая сталь с хромированием или полировкой	Хромирование повышает твердость, снижает трение и адгезию. AISI 316 – для агрессивных сред.
Седла (уплотнения)	PTFE (тефлон), Усиленный PTFE (стекловолокно, графит), PEEK, Металл-сальниковые	PTFE – универсал до 200°C. PEEK – для высоких температур и агрессивных сред. Металл-сальниковые – для сверхвысоких температур (паровые системы).
Уплотнение шпинделя	PTFE, Графит, Фторкаучук (Viton), EPDM, NBR	Графит – высокотемпературные приложения. EPDM – горячая вода. NBR – масла, воздух. Viton – химическая стойкость.

Присоединительные концы и стандарты

Краны 1 дюйм могут иметь различные типы присоединения к трубопроводу:

• Резьбовое присоединение (муфтовое): Наиболее распространено для диаметра DN25. Резьба может быть внутренней (ВР/ВР), наружной (НР/НР) или комбинированной (ВР/НР). Используется трубная цилиндрическая резьба (G1″), коническая (R1″) или американский стандарт NPT 1″.
• Фланцевое присоединение: Для трубопроводов, требующих частого монтажа/демонтажа. Соответствует стандартам DIN, ANSI, ГОСТ. Для DN25 фланцы редкость, но возможны.
• Под приварку: Кран имеет патрубки для стыковой сварки (Butt Weld). Обеспечивает абсолютную герметичность, используется на ответственных высоконапорных линиях.

Ключевые технические параметры для выбора

При подборе крана 1 дюйм для энергетического объекта необходимо учитывать следующие параметры:

Параметр	Типовые значения для DN25	Комментарий
Условное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, 150 (ANSI), 2000 WOG	WOG (Water, Oil, Gas) – распространенный параметр для латунных кранов (например, 2000 WOG = ~135 бар холодной воды). Для пара и высоких температур номинал снижается.
Рабочая температура	От -20°C до +180°C (для PTFE), до +400°C (для графита/PEEK)	Зависит от материала уплотнений. Для паровых систем критичен выбор высокотемпературных седел.
Рабочая среда	Вода, пар, воздух, масло, гликоль, нейтральные жидкости и газы	Материалы корпуса и уплотнений должны быть химически совместимы со средой.
Коэффициент пропускной способности (Kvs)	~10-25 м³/ч (зависит от конструкции)	Важно для систем, где кран работает не только как запорный, но и должен создавать минимальное гидравлическое сопротивление.
Класс герметичности по ГОСТ 9544	Класс А (без видимых протечек)	Высший класс. Для большинства энергетических применений требуется класс не ниже А.
Тип привода	Ручной (рычаг, бабочка), пневмо-/электропривод	Для автоматизации процессов или дистанционного управления на удаленных объектах (например, на гидротехнических сооружениях) кран 1″ комплектуется приводом.

Особенности применения в электроэнергетике

В отрасли энергетики краны 1 дюйм выполняют критически важные функции, и их выбор обусловлен жесткими условиями эксплуатации:

• Системы охлаждения генераторов и трансформаторов: Работа с водой или маслом. Требуются краны из нержавеющей стали или латуни с маслостойкими уплотнениями (NBR, Viton). Важна надежность, так как отказ может привести к перегреву основного оборудования.
• Пневматические системы управления высоковольтной аппаратурой (выключатели, разъединители): Работа со сжатым воздухом. Применяются краны из латуни или нержавеющей стали. Ключевое требование – минимальное время срабатывания и высокая цикличность.
• Системы отбора проб (масло, вода): Часто используются краны со штуцером для подключения пробоотборника. Материалы не должны загрязнять отбираемую среду.
• Вспомогательные трубопроводы котельных и ТЭЦ: Работа с паром низкого давления, горячей водой, конденсатом. Применяются стальные или чугунные краны с графитовыми или PEEK уплотнениями, рассчитанные на высокие температуры.
• Системы пожаротушения: Как часть обвязки. Должны соответствовать требованиям по огнестойкости (испытания на герметичность при пожаре).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечности крана. При установке крана 1 дюйм необходимо:

• Обеспечить соосность трубопровода, не допуская монтажных напряжений (растяжение, изгиб, скручивание).
• Для резьбовых соединений использовать уплотнительные материалы (лента ФУМ, нить, паста), совместимые со средой. Наматывать резьбу только по часовой стрелке, избегая попадания материала в проточку крана.
• Открыть кран перед монтажом, чтобы не деформировать шар и седла при затяжке.
• Обеспечить свободный ход рукоятки на 90 градусов без препятствий.

Эксплуатация: Запрещается использовать рукоятку в качестве рычага для увеличения момента. Кран – запорное устройство, не предназначенное для регулирования потока (частичное открытие приводит к кавитационному износу седел и шара). Положение – только «открыто» или «закрыто».

Обслуживание: Современные шаровые краны часто являются необслуживаемыми. При потере герметичности в закрытом положении требуется замена седельных уплотнений (если конструкция разборная) или всего крана.

Стандарты и нормативная база

Производство и испытания кранов регламентируются национальными и международными стандартами:

• ГОСТ 28343-89 (ISO 7121): Краны шаровые для трубопроводов. Общие технические условия.
• ГОСТ 9544-2015: Нормы герметичности затворов арматуры.
• API 608: Металлические шаровые краны для нефтегазовой промышленности.
• ISO 17292: Шаровые краны из металлов для нефтяной, нефтехимической и смежных отраслей промышленности.
• DIN 3357, EN 13709: Европейские стандарты на шаровую арматуру.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран 1 дюйм от крана DN25?

Фактически, это обозначение одного типоразмера. DN25 (условный проход 25 мм) – это стандартизированное обозначение по европейским и российским стандартам. 1 дюйм – это приблизительный номинальный диаметр в дюймовой системе. Резьба на таком кране будет G1″ или R1″. Разница может быть в фактическом внутреннем диаметре прохода, который зависит от конструктивного ряда (полнопроходной или стандартнопроходной).

Что означает маркировка 2000 WOG на латунном кране?

WOG – Water, Oil, Gas. Цифра 2000 обозначает номинальное давление в фунтах на квадратный дюйм (PSI) для холодной воды, масла и газа. 2000 PSI ≈ 135 бар. Это максимальное давление для указанных сред при комнатной температуре. Для пара или горячей воды допустимое давление будет существенно ниже, что должно быть указано в дополнительной маркировке (например, 1000 SWG – Steam Water Gas).

Можно ли использовать шаровой кран для регулирования потока?

Категорически не рекомендуется. В частично открытом положении высокоскоростной поток вызывает кавитацию и гидродинамический износ хромированной поверхности шара и мягких тефлоновых седел. Это приводит к быстрой потере герметичности и выходу крана из строя. Для регулирования потока на трубопроводах DN25 следует применять игольчатые вентили, регулирующие клапаны или специальные шаровые краны с V-образным профилем шара (регулирующие), которые имеют иные конструктивные особенности.

Как правильно выбрать материал уплотнений (седел) для системы с горячей водой (95°C) и для системы с паром (180°C)?

Для горячей воды до 95°C стандартные тефлоновые (PTFE) уплотнения подходят. Для пара с температурой 180°C PTFE неприменим (рабочий диапазон обычно до 150-180°C с кратковременными пиками). В этом случае необходимо выбирать кран с седлами из терморасширенного графита (до +400°C) или высокотемпературного полимера PEEK (до +250-300°C). Корпус крана должен быть стальным.

Почему кран с электроприводом на 1 дюйм существенно дороже обычного ручного?

Стоимость увеличивается за счет самого электропривода (двигатель, редуктор, блок управления, концевые выключатели), повышения требований к надежности шпинделя и опор шара (чтобы выдержать крутящий момент привода), а также за счет сертификации привода для взрывоопасных зон (если требуется). Привод позволяет интегрировать кран в систему АСУ ТП, что критично для современных энергообъектов.

Что такое полнопроходной (Full Bore) и стандартнопроходной (Reduced Bore) кран?

У полнопроходного крана диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру трубопровода (для DN25 – около 25 мм). Это минимизирует гидравлические потери. У стандартнопроходного крана отверстие в шаре на один типоразмер меньше (для DN25 – около 20 мм или менее), что создает дополнительное местное сопротивление, но делает кран дешевле и компактнее. Для систем, где важен минимальный перепад давления (например, главные линии), выбирают полнопроходные модели.