Шаровые краны ДУ(DN) 15 мм с условным давлением РУ(PN) 40 кгс/см²: конструкция, применение и технические аспекты

Шаровой кран DN 15 PN 40 представляет собой запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах малого диаметра. Условный проход (ДУ, DN) 15 мм соответствует внутреннему диаметру присоединительных патрубков, а условное давление (РУ, PN) 40 кгс/см² (примерно 4,0 МПа) определяет максимальное избыточное давление рабочей среды при температуре 20°C, при котором гарантируется длительная и безопасная эксплуатация. Данная арматура является одним из наиболее востребованных типоразмеров в энергетике, ЖКХ, промышленных и технологических установках.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция шарового крана DN 15 включает несколько ключевых компонентов, от качества и совместимости которых зависит его надежность.

• Корпус. Изготавливается методом литья, штамповки или сварки из различных марок стали и сплавов. Для PN 40 наиболее распространены:
  • Углеродистая сталь (ст. 20, 25Л). Применяется для воды, пара, нефтепродуктов, инертных газов.
  • Нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, 316). Для агрессивных сред: кислот, щелочей, пищевых продуктов, высокочистых веществ.
  • Латунь (LS59-1, CW617N). Для систем водоснабжения, отопления, сжатого воздуха в неагрессивных условиях.
• Шар (затвор). Это сферическая деталь со сквозным отверстием, калибр которого определяет проходную способность. Для PN 40 шар изготавливается из высокопрочной стали или нержавеющей стали с последующим хромированием, никелированием или покрытием из твердых износостойких материалов (например, карбида вольфрама) для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
• Уплотнительные седла. Критически важный элемент, обеспечивающий герметичность в закрытом положении. Для давления 40 кгс/см² используются:
  • Фторопласт (PTFE, RPTFE) – стандартный выбор, химически стойкий, с низким коэффициентом трения.
  • Углеродистый наполнитель (Carbon-Filled PTFE) – для повышенных температур и износостойкости.
  • Терморасширенный графит (Graphoil) – для высокотемпературных применений (до +600°C в специальном исполнении).
  • Синтетический каучук (EPDM, NBR) – для сред с ограниченным температурным режимом.
• Шпиндель (шток). Передает крутящий момент от рукоятки к шару. В кранах для PN 40 выполняется из нержавеющей стали. Обязательным является конструкция с антивырывным шпинделем, предотвращающая его выпадение под давлением при открытой крышке.
• Присоединительные концы. Для DN 15 наиболее распространены:
  • Резьбовое присоединение: внутренняя резьба (ВР-ВР), наружная резьба (НР-НР), комбинированное (ВР-НР). Резьба по ГОСТу – трубная коническая (К), метрическая или дюймовая (G).
  • Приварное присоединение (под приварку) – для ответственных герметичных систем, включая АЭС.
  • Фланцевое присоединение (редко для DN 15, но встречается) по ГОСТ 33259 или ASME B16.5.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

Выбор шарового крана DN 15 PN 40 должен основываться на полном соответствии его технических параметров условиям технологического процесса.

Основные технические параметры шарового крана DN 15 PN 40

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Условный проход (DN)	15 мм	Соответствует ½ дюйма
Условное давление (PN)	40 кгс/см² (4,0 МПа, ~400 м вод. ст.)	Максимальное рабочее давление при 20°C
Рабочее давление (Pр)	Зависит от температуры среды	Снижается при росте температуры
Пробный давление (Pпр)	Не менее 1.5 PN = 60 кгс/см² (6,0 МПа)	Испытательное давление на прочность и герметичность
Температурный диапазон	От -60°C до +200°C (зависит от материалов седел и уплотнений)	Для PTFE: -40°C…+180°C. Для Graphoil: -200°C…+600°C.
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, масла, нефтепродукты, агрессивные жидкости и газы (в соответствующем исполнении)	Материал корпуса и уплотнений должен быть химически стоек к среде
Коэффициент пропускной способности (Kv)	~4-6 м³/ч для полнопроходного (Full Port)	Важно для гидравлического расчета системы
Класс герметичности по ГОСТ 9544	«А» – полная непроницаемость (0 утечек)	Высший класс для запорной арматуры
Крутящий момент	5-15 Н·м	Зависит от давления и материалов уплотнений
Стандарты	ГОСТ 9702-2021, ГОСТ 28343-89, API 608, ISO 17292	Определяют конструкцию, материалы, испытания

Зависимость рабочего давления от температуры

Номинальное давление PN является базовым значением. Реальное допустимое рабочее давление снижается с ростом температуры рабочей среды из-за уменьшения прочности материалов. Для стальных кранов PN 40 зависимость обычно следующая:

Температура рабочей среды, °C	Максимальное рабочее давление, кгс/см²
до 50	40
100	35
150	30
200	25
250	20

Примечание: Точные значения определяются производителем и указываются в паспорте изделия.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы и обвязка тепловых пунктов (ИТП, ЦТП), отсечная арматура на приборах учета (теплосчетчики, водомеры), дренажные и воздуховыпускные линии, обвязка котлов и теплообменников.
• Химическая и нефтегазовая промышленность: Пробоотборные линии, обвязка измерительных приборов (манометры, расходомеры), вспомогательные технологические линии с агрессивными средами в малых диаметрах.
• Энергетические установки: Системы подпитки, дренажа, импульсные линии для систем контроля и автоматики (КИПиА), системы смазки и гидравлики вспомогательного оборудования.
• Промышленные системы: Подключение технологического оборудования, воздушные и газовые линии управления, системы подачи СОЖ.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж шарового крана DN 15 должен производиться на обесточенном и опорожненном трубопроводе. Запрещается использовать кран в качестве регулирующего органа – его положения «открыто» и «закрыто». Частичное открытие приводит к кавитационному износу седла и шара. При сварке крана с приварными концами необходимо соблюдать режим охлаждения, чтобы не повредить полимерные уплотнения. Эксплуатация требует периодической проверки на герметичность, визуального осмотра на предмет коррозии и механических повреждений. Для кранов, длительно находящихся в одном положении, рекомендуется проводить профилактическое проворачивание шара (1-2 раза в год) для предотвращения «прикипания».

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ДУ 15 от DN ½»?

ДУ 15 (условный проход 15 мм) – это метрическое обозначение. DN ½» – дюймовое обозначение того же типоразмера. Фактически, это одно и то же, и краны взаимозаменяемы. Однако при подборе по резьбе необходимо точно указывать ее тип: трубная дюймовая (G½»), трубная коническая (R½») или метрическая.

Можно ли использовать кран PN 40 для пара с давлением 25 кгс/см² и температурой 250°C?

Нет, без дополнительного анализа. При температуре 250°C допустимое рабочее давление для крана PN 40, как правило, снижается до ~20 кгс/см² (см. таблицу зависимости). Необходимо использовать кран, у которого в паспорте прямо указано, что для температуры 250°C рабочее давление составляет не менее 25 кгс/см². Возможно, потребуется кран с более высоким номинальным PN (например, PN 63) или с уплотнениями из терморасширенного графита.

Что означает «полнопроходный» (Full Bore) и «стандартнопроходный» (Reduced Bore) кран DN 15?

У полнопроходного крана диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру трубопровода DN 15. Это минимизирует гидравлические потери. У стандартнопроходного крана отверстие в шаре меньше (например, 10-12 мм), что создает дополнительное местное сопротивление, но делает кран компактнее и дешевле. Для систем, где важен минимальный перепад давления (например, на вводе счетчика), выбирают полнопроходные модели.

Как правильно ориентировать кран при монтаже?

Шаровые краны, как правило, всепроходны и не имеют строгого направления потока. Однако рекомендуется устанавливать кран так, чтобы при эксплуатации ось шпинделя находилась в вертикальной или горизонтальной плоскости, но не под углом. Рукоятка должна иметь свободный ход на 90° без препятствий. Если кран снабжен приводом, необходимо обеспечить доступ для его обслуживания.

Почему кран под давлением может стать тяжело открываться/закрываться?

Основные причины: повышенное трение из-за износа или деформации уплотнительных седел под воздействием температуры и давления; попадание твердых частиц в зазор между шаром и седлом; отсутствие смазки в кранах с системой плановой смазки. Нельзя прикладывать чрезмерное усилие – это приведет к поломке шпинделя или рукоятки. Необходимо сбросить давление в участке трубопровода, если это возможно, и только затем пытаться аккуратно повернуть шар.

Каков средний срок службы шарового крана DN 15 PN 40?

Срок службы определяется количеством циклов (открытие-закрытие) и условиями эксплуатации. Для качественного крана из углеродистой стали в системах с водой при температуре до 100°C и давлении до 16 кгс/см² ресурс может составлять 10 000 и более циклов, что эквивалентно 10-15 годам и более при штатной эксплуатации. В агрессивных средах или при высоких температурах ресурс сокращается.

Заключение

Шаровой кран ДУ 15 РУ 40 представляет собой высоконадежный, герметичный и удобный в управлении тип запорной арматуры для систем малого диаметра. Его правильный выбор, учитывающий материал исполнения, тип уплотнений, характер рабочей среды и температурно-давностный режим, является залогом долговечной и безопасной работы участка трубопровода. Соблюдение правил монтажа и эксплуатации, предписанных производителем и нормативными документами, позволяет полностью реализовать технический потенциал данного оборудования, минимизировать риски аварийных ситуаций и обеспечить бесперебойность технологических процессов в энергетике и на промышленных объектах.