Краны шаровые фланцевые (краны-бабочки) Ду 25: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Кран шаровой фланцевый, часто именуемый в профессиональной среде «бабочкой» из-за характерной формы рукояти, представляет собой запорную или регулирующую арматуру, в которой запирающий или регулирующий элемент выполнен в форме сферы (шара) с сквозным отверстием. Для условного прохода Ду 25 (номинальный диаметр приблизительно 1 дюйм) данное оборудование является одним из наиболее востребованных решений для создания надежных разрывных точек в трубопроводных системах среднего и высокого давления. В отличие от кранов с накидной гайкой (муфтовых), фланцевое исполнение обеспечивает прочное, разборное соединение, рассчитанное на многократные циклы монтажа/демонтажа и эксплуатацию в ответственных узлах.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана Ду 25 базируется на нескольких ключевых элементах, определяющих его надежность и функциональность.

• Корпус и фланцы. Изготавливаются методом литья, ковки или штамповки. Основные материалы: углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25), нержавеющая сталь (AISI 304, 316, 316L), реже – латунь или титан для специфических сред. Фланцы выполняются в соответствии со стандартами ГОСТ 33259-2015 (аналог DIN EN 1092-1), ГОСТ 12815-80 (ряды давлений Ру 10, 16, 25, 40). Тип исполнения уплотнительной поверхности фланца (выступ-впадина, шип-паз, плоское) должен соответствовать фланцам трубопровода.
• Шар (сферический затвор). Полнопроходный (bore full port, диаметр отверстия равен Ду) или стандартнопроходный (reduced port). Для агрессивных сред шар часто имеет полимерное покрытие (фторопласт, РПП) или выполняется полностью из нержавеющей стали. Точность обработки поверхности шара – критический параметр для герметичности.
• Шпиндель (шток). Связывает шар с рукоятью или приводом. Выполняется из высокопрочной стали, герметично уплотняется системой сальниковых колец (графит, PTFE) и обеспечивает передачу крутящего момента. Конструкция «антивырывного» штока предотвращает его извлечение под давлением.
• Уплотнительные седла. Кольца, обеспечивающие герметичность в закрытом положении. Стандартные материалы – фторопласт (PTFE, тефлон), усиленный графитом, каучуки (EPDM, NBR для воды и нейтральных сред), PTFE для агрессивных химических сред. От качества и термохимической стойкости седел напрямую зависит ресурс крана.
• Управление. Ручное (рычаг-«бабочка», редукторный механизм) или автоматизированное (пневматический, электрический или гидравлический привод). Для Ду 25 широко применяются компактные пневмоприоды двустороннего или пружинно-возвратного действия.

Области применения и рабочие среды

Краны Ду 25 с фланцевым соединением находят применение в системах, требующих высокой надежности и удобства обслуживания.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы в здания, обвязка теплообменников, узлы учета, переключение потоков в системах отопления и ГВС с температурой до +150°C (для PTFE седел). Рабочая среда: вода, пар, водогликолевые смеси.
• Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы подачи топлива, импульсные линии КИП. Среда: нефтепродукты, природный газ, масла.
• Химическая промышленность: Трубопроводы малых диаметров для переключения потоков химических реагентов. Требуется подбор коррозионностойких материалов (нерж. сталь AISI 316L) и химически стойких уплотнений (PTFE).
• Промышленные технологические линии: Системы подачи сжатого воздуха, вакуумные линии, пищевые производства (в исполнении из нержавеющей стали с допусками для пищевых продуктов).

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

Выбор крана Ду 25 требует анализа следующих параметров.

Таблица 1. Основные технические параметры кранов шаровых фланцевых Ду 25

Параметр	Типовые значения / Варианты исполнения	Комментарий
Условный проход (Ду, DN)	25 мм (1″)	Фактический внутренний диаметр присоединительных фланцев.
Условное давление (Ру, PN)	16, 25, 40, 63, 100, 160, 250	Максимальное избыточное давление при температуре 20°C. Ру 16 и 40 – наиболее распространены.
Пробное давление (Рпр)	В 1.5 раза выше Ру	Давление при заводских гидравлических испытаниях.
Рабочая температура	От -60°C до +200°C (зависит от материалов седел и уплотнений)	Для PTFE: -30°C…+150°C. Для EPDM: -40°C…+120°C. Графитовые уплотнения – до +300°C и выше.
Класс герметичности по ГОСТ 9544-2016	А (полная), В, С, D	Класс А – нулевая утечка, соответствует стандарту ISO 5208 Rate A. Обязателен для опасных сред.
Материал корпуса	Ст.20, Ст.25, 12Х18Н10Т (304), 10Х17Н13М2Т (316), титан	Выбор по агрессивности среды и давлению.
Материал седла/уплотнений	PTFE, PTFE+графит, EPDM, NBR, металл-металл	Определяет химическую и температурную стойкость.
Тип присоединения	Фланец ГОСТ 33259 (DIN EN 1092-1)	Необходимо согласование исполнения фланца (например, DIN PN16 с ГОСТ Ру 16).
Время срабатывания (с приводом)	2-15 секунд	Зависит от типа и размера привода.

Критерии выбора:

• Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара и тип уплотнений. Для агрессивных химикатов – нержавеющая сталь и PTFE. Для пара и высоких температур – сталь и графитовые уплотнения.
• Давление и температура: Номинальное давление (Ру) должно превышать максимальное рабочее давление в системе с запасом. Учитывается снижение допустимого давления при росте температуры.
• Режим работы: Для частых переключений (более 1 цикла в день) выбираются краны с усиленными узлами уплотнения штока и износостойкими седлами. Для редких отключений – достаточно стандартного исполнения.
• Требования к герметичности: Для газовых систем и опасных сред обязателен класс герметичности А (нулевая утечка).
• Наличие привода: Определяет необходимость наличия на кране фланцев или адаптеров под стандартный привод (ISO 5211).

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечности арматуры. Фланцы трубопровода и крана должны быть совместимы по стандарту, давлению и типу уплотнительной поверхности. Монтаж производится на прямом участке трубопровода, обеспечивая свободный доступ к рукояти или приводу. Запрещается использовать кран для компенсации несоосности труб. Затяжка фланцевых болтов должна производиться крест-накрест с моментом, указанным в паспорте изделия, чтобы избежать перекоса корпуса и повреждения седел.

В процессе эксплуатации необходимо соблюдать температурный и pressure режим. Цикл открытие/закрытие ручным управлением должен быть плавным. Для кранов, длительное время находящихся в одном положении, рекомендуется проводить техническое обслуживание: проверку состояния уплотнений штока и, при необходимости, подтяжку сальникового узла (если конструкция предусматривает такую возможность). При выходе из строя уплотнительных седел возможна замена картриджа седло-шар в ремонтопригодных моделях.

Сравнение с другими типами запорной арматуры на Ду 25

• Против задвижек: Кран шаровой имеет существенно меньшую строительную длину и массу, более высокую герметичность, быстрое срабатывание (90° поворота). Однако задвижки лучше подходят для сред с высоким содержанием абразивных частиц.
• Против вентилей (запорных клапанов): Вентили обеспечивают более точное регулирование потока, но имеют большее гидравлическое сопротивление и, как правило, большую строительную высоту. Шаровой кран – запорное устройство, регулирование им возможно только в специальном исполнении.
• Против кранов пробковых (конусных): Шаровые краны требуют меньшего усилия для управления, обладают более высокой и стабильной герметичностью.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран шаровой Ду 25 на Ру 16 от крана на Ру 40?

Основное отличие – толщина стенок корпуса, материал и конструкция фланцев, а также прочность внутренних компонентов (шара, штока). Кран на Ру 40 рассчитан на работу при более высоком давлении, что отражается на его массе, габаритах и, как правило, стоимости. Фланцы крана Ру 40 имеют большее количество отверстий под шпильки и/или больший диаметр отверстий.

Можно ли использовать кран с фторопластовыми (PTFE) седлами для пара?

Для насыщенного пара с температурой выше +150°C использование стандартных PTFE седел не рекомендуется из-за риска их деформации и потери герметичности. Для паровых линий следует выбирать краны с металлическими седлами или уплотнениями на основе графита, рассчитанные на соответствующий температурный диапазон.

Что означает маркировка «полнопроходный» (full bore) для крана Ду 25?

Полнопроходный кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру присоединительного фланца (и, соответственно, трубопровода Ду 25). Это минимизирует гидравлические потери и позволяет проводить очистку трубопровода скребком (pigging). В стандартнопроходном (reduced bore) кране отверстие меньше, что создает дополнительное местное сопротивление, но часто делает кран дешевле и компактнее по габаритам корпуса.

Как правильно подобрать тип фланцевого соединения?

Тип фланца крана должен полностью соответствовать фланцам на трубопроводе: стандарт (ГОСТ, DIN, ANSI), номинальное давление (Ру/PN), тип уплотнительной поверхности (например, выступ-впадина), диаметр и количество отверстий под шпильки. Несовпадение хотя бы одного параметра сделает монтаж невозможным или ненадежным.

Требуется ли техническое обслуживание шарового крана?

Современные краны часто позиционируются как необслуживаемые. Однако в условиях интенсивной эксплуатации или агрессивных сред рекомендуется периодическая проверка (1-2 раза в год) на предмет подтекания по штоку. В ремонтопригодных конструкциях возможна замена уплотнительных картриджей без демонтажа крана с трубопровода.

Можно ли устанавливать кран с электрическим приводом в любом положении?

Нет, это критично. Большинство шаровых кранов, особенно с плавающим шаром, имеют рекомендуемое положение монтажа – с горизонтальным расположением оси шпинделя. Установка приводом вниз или под углом может привести к повышенному износу седел и некорректной работе. Необходимо строго следовать указаниям в паспорте изделия.

Заключение

Кран шаровой фланцевый Ду 25 является высокоэффективным и надежным решением для запорных функций в ответственных трубопроводных системах энергетики, нефтегазовой и химической отраслей. Его правильный выбор, основанный на анализе рабочих параметров среды, давления, температуры и требований к герметичности, определяет долговечность и безопасность эксплуатации. Ключевыми аспектами остаются корректный подбор материалов пары корпус-уплотнения, соответствие фланцевых стандартов и соблюдение правил монтажа. При соблюдении этих условий данный тип арматуры обеспечивает многолетнюю бесперебойную работу, минимизируя эксплуатационные затраты.