Клапаны фланцевые ДУ(DN) 150 мм

Фланцевые клапаны условным диаметром (ДУ/DN) 150 мм: конструкция, применение, выбор и монтаж

Фланцевый клапан DN 150 — это тип трубопроводной арматуры с условным проходом 150 мм (соответствует примерно 6 дюймам), предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводах. Его основное отличие — наличие фланцев для присоединения к трубопроводу, что обеспечивает высокую герметичность, разъемность соединения и удобство монтажа/демонтажа. Клапаны данного типоразмера широко применяются в магистральных сетях водоснабжения, теплоснабжения, в промышленных технологических линиях, системах пожаротушения и других ответственных участках, где требуется надежное отсечение потока.

Конструктивные особенности и принцип действия

Клапан фланцевый ДУ 150 состоит из корпуса, крышки, затвора (золотника), шпинделя (штока) и уплотнительных элементов. Управление осуществляется вручную (маховиком) или посредством приводного устройства (электрического, пневматического, гидравлического). При вращении маховика шпиндель совершает поступательное движение, передаваемое на затвор, который перемещается параллельно потоку и садится на седло, перекрывая проходное сечение. Это отличает клапан от задвижки, где затвор движется перпендикулярно потоку. Такая конструкция обеспечивает высокую герметичность в закрытом положении, но создает большее гидравлическое сопротивление в открытом.

Основные типы фланцевых клапанов DN 150

1. По типу уплотнения затвора:

• Сальниковые: Уплотнение подвижного соединения шпинделя с крышкой осуществляется сальниковой набивкой (например, из графита или PTFE). Требуют периодической подтяжки.
• Сильфонные: Герметичность обеспечивается сильфонным узлом, исключающим контакт среды с атмосферой. Применяются для токсичных, радиоактивных или дорогостоящих сред.

2. По направлению потока и конструкции корпуса:

• Проходные: Поток на входе и выходе имеет одно направление. Корпус прямой, но создает значительный гидравлический изгиб.
• Угловые: Корпус расположен под углом 90°, позволяя изменять направление трубопровода и уменьшать количество фитингов.
• Прямоточные: Конструкция корпуса и шпинделя наклонена, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление.

3. По типу присоединительных фланцев:

Фланцы клапанов ДУ 150 должны соответствовать фланцам на трубопроводе по стандарту и давлению. Наиболее распространенные исполнения:

• По ГОСТ 33259-2015 (и ранее ГОСТ 12815-80): Плоские приварные (тип 01), Приварные встык (тип 11), Свободные на приварном кольце (тип 02).
• По EN/DIN: DIN EN 1092-1 (PN6, PN10, PN16, PN25, PN40).
• По ASME/ANSI: ANSI B16.5 Class 150, Class 300.

Ключевые параметры фланца: условный диаметр (DN 150), условное давление (PN/Ру), исполнение уплотнительной поверхности (например, исполнение 1 — с соединительным выступом, исполнение 2 — с выступом, исполнение 3 — с впадиной).

Материалы изготовления

Выбор материала определяется рабочей средой, ее температурой, давлением и коррозионной активностью.

Таблица 1. Типовые материалы корпусных деталей клапанов DN 150

Материал	Обозначение	Область применения	Пределы температур, °C
Углеродистая сталь	WCB, 25Л	Вода, пар, нефтепродукты, инертные газы	-30…+425
Нержавеющая сталь	CF8(304), CF8M(316), 12Х18Н9ТЛ	Агрессивные среды, пищевая, химическая промышленность	-60…+450
Чугун с шаровидным графитом	GGG-40, ВЧШГ	Водоснабжение, канализация, газы	-15…+350
Серый чугун	GG-25, СЧ	Вода, пар (ограниченно)	-15…+300
Латунь/Бронза	CW617N, БрАЖ	Морская вода, хладагенты, пар низкого давления	-60…+200

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

При подборе клапана фланцевого DN 150 необходимо учитывать следующий комплекс параметров:

• Условный диаметр (DN): 150 мм (номинальный).
• Условное давление (PN) или класс давления (Class): PN10, PN16, PN25, PN40, Class 150, Class 300. Определяет максимальное рабочее давление при температуре 20°C.
• Рабочая среда: Вода, пар, газ, нефтепродукты, химические вещества.
• Температура рабочей среды: Определяет допустимое давление и выбор материалов.
• Тип управления: Ручное (маховик, редуктор), электрический привод (многооборотный), пневмопривод.
• Климатическое исполнение и место установки: Для улицы, помещения, агрессивной атмосферы.

Таблица 2. Соответствие условного давления PN и рабочего (при температуре среды)

Условное давление PN	Давление при 20°C, МПа (бар)	Примерное соответствие ANSI Class	Макс. рабочее давление при 200°C, МПа (бар)*
PN10	1.0 (10)	Class 150	~0.7 (7)
PN16	1.6 (16)	Class 150	~1.3 (13)
PN25	2.5 (25)	Class 150	~2.0 (20)
PN40	4.0 (40)	Class 300	~3.2 (32)

• Значения ориентировочные, зависят от материала и конкретного стандарта.

Нормативная документация и стандарты

Производство и поставка клапанов регламентируется рядом стандартов:

• ГОСТ 5761-2005: Клапаны запорные на Pу от 16 до 250 бар. Основной стандарт для арматуры общего назначения.
• ГОСТ 33259-2015 (ISO 7005-2): Фланцы стальные для трубопроводов. Определяет геометрию и параметры.
• ГОСТ 9544-2015: Нормы герметичности затворов для арматуры.
• ГОСТ Р 55018-2012 (API 598): Стандарт на испытания арматуры.
• ISO 5208: Испытания промышленной арматуры.
• Технический регламент ТР ТС 010/2011: О безопасности машин и оборудования.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж фланцевого клапана DN 150 требует соблюдения строгих правил:

1. Подготовка: Проверить комплектность, чистоту внутренних полостей, отсутствие повреждений. Убедиться в совпадении фланцев по стандарту, давлению, исполнению и размеру.
2. Установка: Клапан должен монтироваться в удобном для обслуживания месте, с обеспечением свободного хода маховика. Направление потока должно совпадать со стрелкой на корпусе. Запрещается прикладывать чрезмерные усилия для компенсации несоосности трубопровода.
3. Соединение фланцев: Между фланцами устанавливается уплотнительная прокладка (паронитовая, фторопластовая, спирально-навитая). Болты должны затягиваться крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки.
4. Обкатка: Перед вводом в эксплуатацию рекомендуется несколько раз полностью открыть и закрыть клапан на холодной среде.
5. Техническое обслуживание: Включает периодическую проверку на герметичность, подтяжку сальникового уплотнения (при наличии), смазку резьбовой части шпинделя, проверку работы привода.

Преимущества и недостатки фланцевых клапанов DN 150

Преимущества:

• Высокая герметичность класса «А» по ГОСТ 9544.
• Надежность и долговечность конструкции.
• Разъемность соединения, облегчающая ремонт и замену.
• Пригодность для широкого диапазона сред и давлений.
• Относительно небольшой ход затвора (по сравнению с задвижкой).

Недостатки:

• Высокое гидравлическое сопротивление (особенно у проходных конструкций).
• Большая строительная высота и масса.
• Сложность конструкции по сравнению с шаровым краном.
• Возможность заклинивания при загрязненных средах.

Области применения

• Теплоэнергетика и ЖКХ: В качестве запорной арматуры на магистральных трубопроводах горячей/холодной воды, тепловых пунктах, в системах отопления.
• Нефтегазовая промышленность: На вспомогательных технологических линиях, системах пожаротушения.
• Химическая промышленность: Для неагрессивных и агрессивных сред (в соответствующем исполнении).
• Судостроение: В системах балластных, противопожарных трубопроводов.
• Пожаротушение: В магистральных питающих трубопроводах спринклерных и дренчерных систем.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем клапан фланцевый принципиально отличается от задвижки фланцевой того же диаметра?

Клапан имеет затвор, перемещающийся параллельно потоку и садящийся на седло, что обеспечивает лучшее уплотнение, но создает большее сопротивление. У задвижки затвор движется перпендикулярно потоку. Клапан обычно имеет меньшую строительную длину, но большую высоту. Задвижка DN 150 имеет меньшее гидравлическое сопротивление в открытом состоянии, но хуже герметизирует при загрязненных средах.

Как правильно расшифровать маркировку «30с41нж Ду150 Ру16»?

• 30с41нж: Тип арматуры (30 – запорная, клапан), материал корпуса (с – углеродистая сталь), номер модели (41нж – с выдвижным шпинделем и сальниковым уплотнением).
• Ду150: Условный диаметр 150 мм.
• Ру16: Условное давление 16 бар (1,6 МПа).

Можно ли устанавливать клапан DN 150 с фланцами PN16 на трубопровод с фланцами PN10?

Нет, это недопустимо. Геометрические размеры фланцев (диаметр окружности болтов, диаметр болтов) у PN16 и PN10 разные. Соединение будет негерметичным и механически ненадежным. Давление и исполнение фланцев должны строго совпадать.

Какой тип уплотнения затвора предпочтительнее для пара температурой 300°C?

Для насыщенного пара при таких температурах применяются клапаны с уплотнением «металл по металлу» (например, сталь по стали) или с твердосплавными наплавками. Резиновые или фторопластовые уплотнения неприменимы. Сальниковое уплотнение шпинделя должно быть выполнено из термостойкой графитовой набивки.

Требуется ли профилактическое обслуживание сальникового клапана, и в чем оно заключается?

Да, требуется. Обслуживание заключается в периодической проверке на предмет протечек по шпинделю и, при необходимости, в подтяжке сальниковой набивки с помощью нажимной втулки. Чрезмерная затяжка может привести к ускоренному износу шпинделя и затруднению хода.

Что такое «клиновое» и «шаровое» уплотнение в контексте клапанов?

Вопрос содержит терминологическую неточность. Клиновой или двухдисковый затвор характерен для задвижек. В клапанах (вентилях) чаще применяется тарельчатый (золотниковый) затвор, который может быть плоским, коническим или сферическим (шаровым). Сферическое уплотнение золотника обеспечивает лучший контакт с седлом и повышенную герметичность.

Как выбрать между чугунным и стальным клапаном DN 150 для водопровода?

Для внутренних сетей холодного водоснабжения при давлении до PN16 часто применяют клапаны из чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) как более экономичные. Для наружных сетей, сетей с высоким давлением (PN25, PN40), горячего водоснабжения или при повышенных требованиях к надежности предпочтительна углеродистая сталь (WCB). Серый чугун (СЧ) имеет ограничения по применению на ответственных объектах.

Заключение

Фланцевый клапан DN 150 является критически важным элементом запорной арматуры для магистральных и технологических трубопроводов среднего диаметра. Его правильный выбор, учитывающий давление, температуру, состав среды и нормативные требования, определяет надежность и безопасность всей системы. Монтаж и эксплуатация должны осуществляться в строгом соответствии с технической документацией. Несмотря на появление альтернатив (например, шаровых кранов полнопроходных), клапаны сохраняют свои позиции в тех областях, где требуются высокая герметичность, надежность в условиях высоких температур и давлений, а также плавное регулирование потока.