Газовые шаровые краны Ду 25: конструкция, применение и технические аспекты

Газовый шаровой кран Ду 25 (DN 25, номинальный диаметр условного прохода 25 мм, что соответствует наружному диаметру трубы 32 мм для стальных ВГП труб) – это запорная арматура полнопроходной или стандартнопроходной конструкции, предназначенная для полного перекрытия потока транспортируемой среды в газопроводах. Основная функция – обеспечение надежного и герметичного отключения участка сети или оборудования. Принцип действия основан на повороте на 90° сферического затвора (пробки), имеющего сквозное отверстие, соосное с потоком в открытом положении и перпендикулярное ему в закрытом.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана рассчитана на работу в специфических условиях газовых сред, что накладывает строгие требования к герметичности, безопасности и долговечности.

• Корпус: Изготавливается литьем или штамповкой. Основные материалы: углеродистая сталь (ст.20, 25Л), нержавеющая сталь (12Х18Н9ТЛ, 08Х18Н10). Для агрессивных сред или специальных условий применяются краны из латуни (LS59-1) или никелированной латуни.
• Шар (затвор): Обычно выполняется из нержавеющей стали с последующим хромированием, никелированием или нанесением слоя твердого износостойкого покрытия (например, эпоксидного). Это обеспечивает высокую коррозионную стойкость, низкий коэффициент трения и устойчивость к абразивным частицам.
• Уплотнения: Критически важный элемент. Для обеспечения герметичности шарового крана по отношению к внешней среде и вдоль штока используются уплотнительные кольца из фторопласта (PTFE, тефлон), армированного графитом PTFE, или терморасширенного графита. В кранах для сжиженных углеводородных газов (СУГ) часто применяются уплотнения из нейлона или других полимеров, стойких к углеводородам.
• Шток: Передает крутящий момент от рукоятки или привода к шару. Выполняется из нержавеющей стали. Конструкция предусматривает антивырывной узел, предотвращающий выбивание штока под давлением среды.
• Присоединительные концы: Для Ду 25 наиболее распространены:
  • Резьбовые (внутренняя/наружная резьба, дюймовая или метрическая).
  • Фланцевые (по ГОСТ 33259-2015, ГОСТ 12820-80, EN 1092-1).
  • Под приварку (стыковую или в раструб).

Классификация и технические характеристики

Газовые шаровые краны Ду 25 классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.

Таблица 1: Классификация газовых шаровых кранов Ду 25

Критерий	Типы	Пояснение
По типу присоединения	Резьбовой, фланцевый, под приварку, комбинированный	Выбор зависит от типа трубопровода и требований к разъемности соединения.
По проходу	Полнопроходный (Full Bore, FB), стандартнопроходный (Reduced Bore, RB)	Полнопроходной имеет диаметр отверстия в шаре, равный DN, что минимизирует гидравлические потери. Стандартнопроходной имеет меньшее отверстие, но более компактен и дешев.
По конструкции корпуса	Цельносварной, разборный (с плавающей или фиксированной шаровой пробкой)	Цельносварные – неразборные, максимально надежные. Разборные позволяют проводить обслуживание.
По рабочему давлению (PN)	PN 1,6; PN 2,5; PN 4,0; PN 6,3; PN 10; PN 16; PN 25; PN 40	Для газораспределительных сетей низкого и среднего давления наиболее характерны PN 1,6, PN 2,5, PN 4,0. Для технологических линий – PN 16, PN 25.
По климатическому исполнению	УХЛ, ХЛ, У, Т (по ГОСТ 15150)	Определяет диапазон рабочих температур и стойкость к атмосферным воздействиям.

Таблица 2: Основные технические параметры (типовые значения)

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Условный проход (DN)	25	Соответствует наружному диаметру трубы 32 мм (1″)
Рабочее давление (Pр)	До 1,6 МПа (16 бар) – для стандартных моделей; до 4,0 МПа (40 бар) – для усиленных.	Должно соответствовать или превышать максимальное рабочее давление в системе.
Пробное давление (Pпр)	В 1,5 раза выше рабочего (по ГОСТ 9544-2016)	Используется для заводских гидравлических испытаний.
Рабочая среда	Природный газ (метан), сжиженный углеводородный газ (пропан-бутан), инертные газы, воздух.	Материалы уплотнений и смазка должны быть совместимы со средой.
Рабочая температура	Стандартно: от -20°C до +80°C. Для арктического исполнения (ХЛ): до -60°C.	При низких температурах используются специальные морозостойкие уплотнения и смазки.
Класс герметичности	Класс «А» (нулевая утечка) по ГОСТ 9544-2016 (соответствие ISO 17292).	Обязательное требование для газовой арматуры.
Крутящий момент	10-30 Н·м (зависит от давления и конструкции)	Важно для подбора исполнительного механизма (привода).

Область применения в энергетике и смежных отраслях

• Газораспределительные сети (ГРС, ГРП, ШРП): В качестве отключающей арматуры на отводах к потребителям, на продувочных и спускных линиях, обводных линиях (байпасах).
• Внутренние газопроводы: На вводе в здание, перед газовым оборудованием (котлы, теплогенераторы, технологические печи), на этажных стояках.
• Системы газоснабжения котельных и ТЭЦ: На линиях подачи газа к горелочным устройствам, на вспомогательных линиях контроля и измерения.
• Промышленные технологические линии: В системах, использующих технологический газ (азот, кислород, водород) в качестве среды-носителя или реагента.
• Системы контроля и измерения (узлы учета газа): В качестве основной запорной арматуры до и после счетчика, а также на линии продувки.
• Системы автономного газоснабжения (газгольдеры): На линии выхода жидкой или паровой фазы СУГ, на заправочном устройстве.

Требования нормативной документации и сертификация

Производство и применение газовых шаровых кранов в РФ регламентируется строгими нормами. Основные документы:

• ГОСТ 9544-2016: Арматура трубопроводная. Классификация и общие требования по герметичности затворов.
• ГОСТ 33259-2015 (EN 1092-1): Фланцы стальные для трубопроводной арматуры.
• Технический регламент ТР ТС 032/2013: О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением. Обязательна сертификация или декларирование соответствия.
• СП 62.13330.2011: Газораспределительные системы. Указывает требования к установке арматуры.
• Стандарты организаций (СТО Газпром): Предъявляют дополнительные требования к материалам, конструкции и испытаниям для объектов ПАО «Газпром».

Маркировка крана должна включать: товарный знак производителя, DN, PN, направление потока (стрелка), материал корпуса, рабочее давление и температуру, дату изготовления, знак РСТ.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж: Должен производиться на отключенном и обесточенном трубопроводе. Необходимо обеспечить соосность патрубков крана и трубопровода без приложения усилий для компенсации несоосности. Запрещается использовать кран в качестве монтажного рычага. При сварке фланцевых или приварных моделей необходимо исключить попадание брызг металла и сварочных токов на уплотнения и шаровой затвор. Рекомендуется демонтировать пластиковые рукоятки и защитные колпачки на время сварочных работ.

Эксплуатация: Управление – вручную (рычагом или редуктором) или с помощью пневмо-/электропривода. Поворот должен быть плавным, без рывков и чрезмерных усилий. Запрещается использовать дополнительные рычаги для увеличения момента. Положение «открыто»/«закрыто» определяется по положению рукоятки или указателю.

Обслуживание: Шаровые краны, как правило, не требуют технического обслуживания в течение всего срока службы (при соблюдении условий эксплуатации). При появлении подтеканий по штоку в разборных конструкциях возможна подтяжка сальникового узла (при его наличии). Ревизия и ремонт в условиях эксплуатации не рекомендуются и должны проводиться специализированными службами.

Критерии выбора газового шарового крана Ду 25

1. Рабочая среда: Тип газа (природный, СУГ, инертный) и его агрессивность.
2. Давление и температура: Максимальные и минимальные значения в системе.
3. Тип присоединения: Определяется проектом трубопровода.
4. Требуемая герметичность: Класс «А» – обязателен.
5. Материал корпуса и уплотнений: Должен соответствовать среде и климатическим условиям.
6. Необходимость оснащения приводом: Требует наличия монтажных фланцев под привод и соответствующего крутящего момента.
7. Наличие сертификатов: Обязательное соответствие ТР ТС 032/2013.
8. Проход: Полнопроходной для минимизации потерь на критичных участках, стандартнопроходной – для экономии средств.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем газовый шаровой кран принципиально отличается от водяного или общего назначения?

Газовый кран отличается, в первую очередь, материалами уплотнений и смазкой, которые должны быть совместимы с углеводородными средами и не терять эластичности при контакте с ними. Конструкция и испытания ориентированы на обеспечение максимальной герметичности (класс «А») именно для газовых сред, которые обладают высокой проникающей способностью. Часто имеет желтую маркировку рукоятки или корпуса.

Можно ли использовать кран Ду 25 PN 16 для природного газа давлением 0,05 бар (5 кПа)?

Да, можно. Рабочее давление крана (PN 16, т.е. 16 бар) значительно превышает давление в сети низкого давления. Однако важно, чтобы кран был сертифицирован именно для газовых сред. Использование арматуры с избыточно высоким PN не является технической проблемой, но ведет к неоправданному удорожанию.

Что означает «антистатическое исполнение» и обязательно ли оно для газа?

Это конструктивная особенность, обеспечивающая электрическую непрерывность между штоком и шаровой пробкой, а также между корпусом и штоком. Это предотвращает накопление статического электричества от трения при повороте шара, что потенциально может привести к искрообразованию. Для газовых кранов, особенно для взрывоопасных сред, наличие антистатического устройства является обязательным требованием по ГОСТ и стандартам безопасности.

Почему кран с рукояткой-«бабочкой» иногда ставят на вертикальный трубопровод?

Установка крана с «бабочкой» на вертикальный участок, особенно при верхнем расположении рукоятки, не рекомендуется. В случае вибрации или случайного задевания существует риск самопроизвольного поворота рукоятки и изменения положения крана. На вертикальных трубопроводах предпочтительнее использовать краны с редуктором (червячной парой) или рычажной рукояткой, которая фиксируется в крайних положениях.

Как часто необходимо проводить техническое обслуживание и ревизию крана?

Современные неразборные шаровые краны, установленные на газопроводах, относятся к арматуре с длительным сроком службы (до 25-30 лет) и не имеют регламентных межремонтных интервалов. Осмотр на предмет внешних повреждений и проверка герметичности в закрытом положении обычно проводятся в рамках общих планово-профилактических работ на трубопроводе. Плановое вскрытие и ремонт не предусмотрены конструкцией. При обнаружении неисправности кран подлежит замене.

Допустима ли установка шарового крана на трубопровод СУГ в жидкой фазе?

Да, допустима, но с критически важными оговорками. Кран должен иметь соответствующую маркировку и сертификацию для работы со сжиженными углеводородными газами. Материалы уплотнений (обычно нейлон или PTFE специальных марок) должны быть стойки к растворению и набуханию под воздействием пропан-бутана. Предпочтение отдается полнопроходным конструкциям для минимизации гидравлических потерь и риска кавитации.