Краны фланцевые Ду 20

Краны фланцевые Ду 20: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Фланцевый кран Ду 20 представляет собой запорную арматуру с условным проходом 20 мм, предназначенную для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводных системах. Его ключевая особенность – присоединительные фланцы, соответствующие ГОСТ, DIN или другим стандартам, что обеспечивает надежное, разъемное соединение с ответными фланцами трубопровода, насосов, емкостей или другого оборудования. Данный типоразмер широко востребован в системах теплоснабжения, водоснабжения, технологических линиях промышленных предприятий, а также в энергетике на вспомогательных трубопроводах.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основу конструкции фланцевого крана Ду 20 составляет литой (реже сварной или штампованный) корпус из металла, внутри которого расположен запирающий элемент. Вращение шпинделя, передаваемое от маховика или редуктора, преобразуется в поступательное или вращательное движение этого элемента. Герметичность в месте выхода шпинделя обеспечивается сальниковым уплотнением (набивка из графита, ФУМ, PTFE) или сильфонным узлом (для сред повышенной опасности). Фланцы имеют уплотнительные поверхности (чаще всего тип «шип-паз», «выступ-впадина» или под прокладку овального сечения) и отверстия под шпильки или болты.

Классификация и типы кранов Ду 20

Краны фланцевые Ду 20 классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

• По типу запирающего элемента:
  • Шаровые: Запирающий элемент – сферический шар со сквозным отверстием. Поворот на 90° полностью открывает или закрывает поток. Отличаются малым гидравлическим сопротивлением, быстрым срабатыванием и возможностью применения для сред с механическими включениями (при правильном исполнении).
  • Пробковые (конусные): Запирающий элемент – коническая пробка. Управление также осуществляется поворотом на 90° или реже на 180°. Требуют приработки, могут быть сальниковыми (с подтяжкой) или натяжными. Чувствительны к чистоте среды.
  • Вентили (запорные клапаны): Запирающий элемент перемещается параллельно оси потока, садится на седло. Управляются многократным вращением маховика. Обеспечивают более плавное регулирование, но имеют высокое гидравлическое сопротивление и застойные зоны.
• По материалу корпуса:
  • Стальные (углеродистые ст.20, ст.25; легированные 09Г2С, 12Х18Н9Т, 10Х17Н13М2Т)
  • Чугунные (СЧ20, ВЧШГ)
  • Латунные/бронзовые (для специфических сред)
• По типу управления: Ручной (маховик, рычаг), редукторный, с электроприводом, пневмоприводом.
• По рабочему давлению: Условное давление (Ру): 10, 16, 25, 40, 100 бар и более. Для Ду 20 распространены Ру 16 и Ру 25.
• По климатическому исполнению и рабочей температуре: Стандартное (до -30°C), хладостойкое (до -60°C), для повышенных температур (до +300°C и выше в зависимости от материала и уплотнений).

Основные технические характеристики и стандарты

При выборе крана фланцевого Ду 20 необходимо анализировать следующие параметры:

• Условный проход (Ду, DN): 20 мм.
• Условное давление (Ру, PN): Давление, при котором кран может работать при температуре 20°C. Определяет класс прочности.
• Исполнение присоединительных фланцев: Стандарт (ГОСТ 33259-2015 (ряд 1), ГОСТ 33259-2015 (ряд 2), DIN EN 1092-1, ASME B16.5), тип уплотнительной поверхности, диаметр и количество отверстий.
• Рабочая среда: Вода, пар, нефтепродукты, химические вещества, газы.
• Температура рабочей среды: Определяет выбор материалов и уплотнений.
• Класс герметичности по ГОСТ 9544: Для запорной арматуры – классы А, В, С (с нормой на утечку). Для шаровых кранов часто указывается «нулевая утечка».

Сравнительная таблица характеристик кранов Ду 20 в зависимости от типа

Параметр	Шаровой кран	Пробковый кран	Запорный вентиль
Строительная длина (примерно)	130-150 мм	120-140 мм	180-220 мм
Коэффициент гидрав. сопротивления	Низкий (0.1-0.3)	Низкий	Высокий (2-6)
Управление	Поворот на 90°	Поворот на 90° (180°)	Многозаходное вращение
Регулирование потока	Возможно, но не рекомендуется для стандартных моделей	Ограниченно возможно	Пригодно
Чувствительность к загрязнениям	Средняя (зависит от исполнения)	Высокая	Высокая (особенно седло/золотник)
Типичные материалы уплотнений	PTFE, PTFE+R, нейлон, металл-металл	PTFE, резина, металл-металл	PTFE, графит, латунь/сталь по стали

Критерии выбора для систем энергетики и промышленности

В энергетическом секторе кран Ду 20 может применяться на трубопроводах импульсных линий, системах подпитки, дренажа, продувки, маслосистемах. Выбор обусловлен:

• Параметрами среды: Для пара и горячей воды (t>110°C) шаровые краны требуют специальных конструкций с отводом тепла от уплотнений и антистатической защитой. Чаще применяются вентили из углеродистой или легированной стали.
• Требованиями к герметичности: На критичных линиях предпочтение отдается шаровым кранам с плавающей или фиксированной сферой и эластомерными или металлическими уплотнениями «металл-металл» для высоких температур.
• Частотой циклований: Для редких переключений подходят все типы. Для частых – шаровые краны или вентили с качественными уплотнениями шпинделя.
• Возможностью обслуживания: Сальниковые вентили и пробковые краны часто допускают подтяжку сальника без снятия с линии. Многие шаровые краны имеют необслуживаемую конструкцию.
• Соответствием стандартам: Обязательно соответствие ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования», наличие сертификатов, паспорта изделия. Для АЭС – дополнительные отраслевые стандарты.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж фланцевого крана Ду 20 осуществляется на подготовленный трубопровод с ответными фланцами. Необходимо:

• Совместить фланцы, установив между ними прокладку (паронит, графит, металлическую), соответствующую давлению, температуре и химической агрессивности среды.
• Совместить отверстия, установить крепежные элементы (шпильки, болты, гайки, шайбы).
• Производить затяжку крепежа крест-накрест с использованием динамометрического ключа для обеспечения равномерного давления на прокладку и исключения перекосов.
• Кран должен быть установлен в удобном для обслуживания положении. Для шаровых и пробковых кранов важно учитывать направление потока, если оно указано на корпусе.

Эксплуатация: Перед вводом в систему обязательна промывка линии для удаления окалины и стружки. При эксплуатации не допускается приложение чрезмерных усилий к маховику/рычагу. Для шаровых кранов не рекомендуется использование в частично открытом положении для регулирования, если это не предусмотрено конструкцией (специальные регулирующие модели).

Обслуживание: Включает периодический контроль герметичности по отношению к внешней среде (сальниковое уплотнение), визуальный осмотр на предмет коррозии, своевременную подтяжку фланцевых соединений при необходимости. Ремонт, как правило, заключается в замене уплотнительных колец или сальниковой набивки, а для шаровых кранов – часто замене картриджа (сферы с седлами) в сборе.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие крана фланцевого Ду 20 от муфтового?

Фланцевое соединение – разъемное, болтовое, предназначено для трубопроводов с условным давлением от Ру 10 и выше, обеспечивает высокую прочность и удобство монтажа/демонтажа. Муфтовое (резьбовое) соединение – для трубопроводов меньших диаметров и давлений, монтируется путем вкручивания в резьбу, менее удобно для частой разборки.

Можно ли использовать шаровой кран Ду 20 для регулирования расхода?

Стандартные полнопроходные шаровые краны не предназначены для регулирования. Длительная работа в промежуточном положении приводит к кавитационному износу сферы и эрозии уплотнений, быстрому выходу из строя. Для регулировки следует применять специальные регулирующие шаровые краны с профилированным шаром или, чаще, игольчатые вентили и регулирующие клапаны.

Как правильно подобрать материал корпуса и уплотнений для химически агрессивной среды?

Необходимо руководствоваться коррозионной картой (справочником) стойкости материалов в конкретной среде (например, кислоте, щелочи определенной концентрации и температуры). Для коррозионных сред применяются краны из нержавеющих сталей (AISI 304, 316), сплавов (Hastelloy), с футеровкой (фторопласт). Уплотнения подбираются соответственно: PTFE (тефлон), FKM (витон), EPDM, Perfluoroelastomer.

Что означает обозначение «Ду 20 Ру 16» на кране?

Это означает, что кран имеет условный проход (номинальный диаметр) 20 мм и рассчитан на условное давление 16 бар (1,6 МПа) при температуре рабочей среды 20°C. При повышении температуры допустимое рабочее давление снижается согласно графикам в технической документации.

Требуется ли техническое обслуживание современных шаровых кранов?

Многие шаровые краны позиционируются как необслуживаемые. Однако в условиях энергетики, с циклическими температурными нагрузками и требованиями к надежности, рекомендуется проводить периодический внешний осмотр, проверку легкости хода и, при наличии технической возможности, плановую диагностику (например, проверку момента срабатывания для кранов с электроприводом). Сальниковые узлы вентилей и пробковых кранов требуют регулярной подтяжки.

Заключение

Выбор фланцевого крана Ду 20 является ответственной технической задачей, выходящей за рамки простого подбора типоразмера. Корректный подбор требует комплексного анализа рабочих параметров системы (среда, давление, температура, цикличность), понимания преимуществ и ограничений различных типов запорной арматуры (шаровой, пробковой, вентиля), а также строгого соблюдения стандартов на материалы, присоединения и герметичность. В энергетике и промышленности надежность данного элемента напрямую влияет на безаварийность работы участка трубопровода. Правильный монтаж с использованием соответствующего крепежа и прокладок, а также регламентное обслуживание в соответствии с инструкцией завода-изготовителя являются обязательными условиями для обеспечения длительного и безопасного ресурса эксплуатации крана.