Шаровые краны Ду20: конструкция, материалы, применение и критерии выбора

Шаровой кран с условным проходом Ду20 (номинальный диаметр 20 мм, соответствует наружному диаметру трубы 3/4 дюйма) представляет собой запорную арматуру, в которой запирающий или регулирующий элемент выполнен в форме сферы (шара) с сквозным отверстием. Принцип работы основан на повороте сферической пробки на 90 градусов вокруг своей оси, перпендикулярной потоку рабочей среды. Это обеспечивает полное открытие или перекрытие потока. Ду20 является одним из наиболее востребованных типоразмеров в системах отопления, водоснабжения, технологических обвязках оборудования и узлах учета в энергетике и ЖКХ.

Конструктивные особенности и основные типы

Конструкция шарового крана Ду20 включает несколько ключевых компонентов: корпус, шаровую пробку с коническим или цилиндрическим сквозным отверстием, шток (шпиндель), обеспечивающий передачу вращающего момента от рукоятки к шару, и уплотнительные элементы (седла). Материалы исполнения и конструктивные решения определяют область применения, давление и рабочую среду.

Типы корпусов по сборке:

• Цельносварной (сварной) корпус: Неразборная конструкция, обеспечивающая максимальную герметичность и надежность. Применяется для ответственных участков, работающих под высоким давлением, в газовых системах и на трубопроводах, где не требуется обслуживание.
• Разборный корпус (фланцевый, муфтовый): Позволяет производить ремонт или замену внутренних компонентов. Муфтовое соединение (внутренняя/наружная резьба) наиболее распространено для кранов Ду20.
• Комбинированный корпус (штуцерно-ниппельный, под приварку): Кран может иметь комбинацию типов присоединения (например, резьба-приварка) для удобства монтажа в конкретных условиях.

Типы по проходу:

• Полнопроходные (Full Bore, FB): Диаметр отверстия в шаре равен или максимально приближен к внутреннему диаметру присоединяемой трубы Ду20. Характеризуются минимальными гидравлическими потерями. Применяются в системах, где критично сохранение пропускной способности и отсутствие застойных зон.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше условного прохода (например, у Ду20 проход в шаре может соответствовать Ду15). Создают повышенное гидравлическое сопротивление, но дешевле и компактнее. Подходят для систем, где потери давления не принципиальны.

Материалы исполнения

Выбор материала корпуса и внутренних компонентов напрямую зависит от рабочей среды, давления, температуры и требований к коррозионной стойкости.

Компонент крана	Материал	Характеристики и область применения
Корпус	Латунь (LS59, CW617N)	Наиболее распространенный материал для Ду20. Хорошая коррозионная стойкость, обрабатываемость. Применяется для холодной, горячей воды, сжатого воздуха, газов (при наличии сертификата). Рабочая температура обычно до 120°C.
	Нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316)	Высокая прочность, коррозионная и химическая стойкость. Применяется в агрессивных средах, пищевой промышленности, энергетике на паропроводах низкого давления, химических установках. Рабочая температура может достигать 250°C и выше.
	Углеродистая сталь (A105, WCB)	Применяется для высоких давлений (PN40, PN64 и выше) и температур в промышленных трубопроводах (пар, вода, нефтепродукты). Требует защиты от коррозии.
	Чугун (GG25, EN-GJL-250)	Для неагрессивных сред (вода, пар, воздух) при низких давлениях. В современной энергетике применяется ограниченно из-за хрупкости.
Шар	Хромированная латунь/сталь	Хромирование повышает твердость, износостойкость и снижает трение.
	Нержавеющая сталь с полировкой	Высокая стойкость к истиранию и коррозии. Стандарт для пищевых и химических применений.
	С покрытием (никель, PTFE)	Для специальных применений, улучшение антифрикционных свойств.
Уплотнения (седла)	PTFE (тефлон)	Стандартный материал. Низкий коэффициент трения, химическая инертность, температурный диапазон от -50°C до +150°C.
	Усиленный PTFE, PEEK, металл	Для повышенных температур (до +250°C и выше), агрессивных сред или высоких давлений. Металлические седла используются в огнебезопасном исполнении.

Технические характеристики и параметры выбора

При подборе шарового крана Ду20 необходимо строго учитывать следующие параметры:

• Условное давление (PN): Наиболее распространены краны на PN16 и PN25 для воды и пара. PN определяет максимальное избыточное давление при температуре 20°C, при котором возможна длительная работа.
• Рабочая температура и среда: Материалы должны быть совместимы со средой (вода, пар, гликолевые смеси, масла, сжатый воздух, природный газ).
• Тип присоединения: Для Ду20 типичны внутренняя цилиндрическая резьба (G 3/4″), внутренняя/наружная коническая резьба (R/Rp 3/4″), комбинированные варианты или под приварку.
• Климатическое исполнение и рабочая среда: Для наружной установки требуются краны в соответствующем исполнении (например, из нержавеющей стали).
• Управление: Ручное (рычаг, бабочка), редукторное, пневмо- или электроприводом. Для автоматизации систем в энергетике краны Ду20 часто комплектуются электроприводами.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Системы теплоснабжения и отопления: Установка на ответвлениях к теплообменникам, радиаторам, в узлах обвязки насосов, в качестве запорной арматуры на подпиточных линиях. Требуются краны, устойчивые к температуре и гидроударам.
• Водоподготовка и химводоочистка (ХВО): На трубопроводах умягченной, обессоленной воды, реагентов. Критична коррозионная стойкость (нержавеющая сталь или латунь с стойкими уплотнениями).
• Обвязка технологического оборудования: Запорная арматура на измерительных линиях, линиях продувки, дренажа, на подводках к приборам КИПиА (манометрам, расходомерам).
• Системы сжатого воздуха и технических газов: Полнопроходные краны для минимизации потерь давления.
• Узлы учета (тепловые, водяные): Установка до и после счетчика для его демонтажа или обслуживания. Часто используются краны с дренажным отверстием (опорожняемые).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж шарового крана Ду20 должен производиться на обесточенном и опорожненном трубопроводе. Запрещается использовать кран в качестве регулирующей арматуры для дросселирования потока в частично открытом положении — это приводит к кавитационному износу седел и шара. При сварке необходимо исключить попадание брызг металла и перегрев корпуса крана. Резьбовые соединения уплотняются льном с пастой, фум-лентой или анаэробным герметиком, избегая попадания внутрь корпуса. В процессе эксплуатации необходимо периодически проверять герметичность, при необходимости подтягивать сальниковое уплотнение (если конструкция предусматривает).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран шаровой Ду20 PN16 от PN25?

Основное отличие — в номинальном (условном) давлении, на которое рассчитан корпус и уплотнения крана. PN16 рассчитан на максимальное рабочее давление 16 бар при температуре 20°C. С ростом температуры допустимое давление падает. PN25 рассчитан на 25 бар при 20°C. Краны PN25, как правило, имеют более массивный корпус и часто изготавливаются из более прочных материалов. Для систем центрального отопления и технологических паропроводов низкого давления рекомендуется выбирать краны не ниже PN25.

Можно ли использовать латунный кран Ду20 на паре?

Да, но с существенными ограничениями. Большинство стандартных латунных кранов рассчитаны на рабочую температуру до 120-150°C. Для насыщенного пара с температурой выше 150°C необходимо применять краны, специально предназначенные для пара, что должно быть указано в паспорте. Как правило, это краны из нержавеющей или углеродистой стали с термостойкими уплотнениями (PEEK, металл).

Что означает маркировка на кране (например, 20-01-015)?

Это условное обозначение по каталогу производителя или стандарту. Расшифровка требует технической документации. Однако обязательная маркировка по ГОСТ или ISO включает: номинальный диаметр (DN20), номинальное давление (PN), направление потока (стрелка), марку материала корпуса, товарный знак производителя, максимальную рабочую температуру. Наличие знака сертификации (например, для газа) также обязательно.

Почему кран Ду20 с электроприводом требует установки байпасной линии?

Установка байпасной (обводной) линии с ручным краном параллельно крану с электроприводом необходима для обеспечения непрерывности технологического процесса в случае выхода из строя электропривода, его отключения при аварии или для проведения планового обслуживания без остановки системы.

Как правильно выбрать тип уплотнения (седла) для химически агрессивной среды?

Необходимо руководствоваться таблицами химической стойкости материалов. Для большинства слабоагрессивных сред достаточно стандартного PTFE. Для кислот, щелочей, углеводородов требуется подбор специальных материалов: усиленного PTFE, PEEK (полиэтерэтеркетон) или PTFE с наполнителями. В крайних случаях применяются краны с металлическими седлами, но они не обеспечивают абсолютной герметичности в закрытом положении.

Что такое «антистатическое исполнение» шарового крана?

В шаровых кранах при постоянном трении шара о полимерные седла может накапливаться статическое электричество, что представляет опасность при работе с легковоспламеняющимися жидкостями или газами. В антистатическом исполнении конструкция включает специальную пружину или контакты, обеспечивающие электрическую непрерывность между шаром, штоком и корпусом, что позволяет безопасно отводить статический заряд.

Каков средний срок службы шарового крана Ду20?

Срок службы зависит от условий эксплуатации: рабочей среды, температуры, давления, цикличности срабатывания. При корректном подборе и эксплуатации в системах водоснабжения и отопления латунный или нержавеющий кран Ду20 может прослужить 10-15 лет и более (до 25 000 циклов «открыто-закрыто»). Критичным элементом являются уплотнительные седла, которые со временем подвержены износу и старению.