Краны шаровые Ду 65

Краны шаровые Ду 65: конструкция, материалы, применение и монтаж

Шаровой кран диаметром условного прохода (Ду) 65 мм представляет собой запорную или запорно-регулирующую арматуру, в которой запирающий элемент выполнен в форме сферы (шара) с сквозным отверстием. Управление осуществляется поворотом шара на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной потоку рабочей среды. Данный типоразмер (соответствующий наружному диаметру трубы 76 мм по стальному водогазопроводному ряду) широко применяется на технологических линиях, магистральных трубопроводах, в узлах ввода/вывода и ответвлениях в промышленной энергетике, теплоэнергетике, водоснабжении и других отраслях.

Конструктивные особенности и типы исполнения

Конструкция шарового крана Ду 65 определяется рабочими параметрами, условиями эксплуатации и требованиями к функциональности.

По типу корпуса:

Цельносварной (сварной) корпус: Неразборная конструкция, обеспечивающая максимальную герметичность и прочность. Применяется для ответственных участков, работающих под высоким давлением, а также с агрессивными и опасными средами. Ремонт, как правило, не предусмотрен.
Разборный корпус (фланцевый, муфтовый): Корпус состоит из двух или более частей, соединенных болтами. Такая конструкция облегчает монтаж, демонтаж, обслуживание и ремонт крана. Фланцевое исполнение (по ГОСТ 33259-2015, EN 1092-1) является преобладающим для данного диаметра в промышленных системах.
Корпус с плавающим шаром: Шар не имеет жесткой фиксации и под действием давления среды прижимается к седельному кольцу, обеспечивая уплотнение. Наиболее распространенный и экономичный тип для средних давлений.
Корпус с шаром в опорах (шаровый кран с опорой шара): Шар зафиксирован на двух опорных цапфах, что минимизирует крутящий момент при управлении и снижает износ уплотнений. Рекомендуется для больших диаметров и высоких давлений, а также для вязких сред.

По типу присоединения:

Фланцевое: Стандартное для Ду 65. Обеспечивает прочное, разъемное соединение, удобное для монтажа/демонтажа. Используются фланцы по ГОСТ (например, ГОСТ 33259 на PN16, PN25) или DIN/EN.
Муфтовое (резьбовое): Встречается реже, обычно для специальных применений или систем низкого давления. Резьба может быть внутренней или наружной.
Под приварку: Присоединительные патрубки подготовлены под стыковую сварку. Обеспечивает абсолютную герметичность и прочность, исключает необходимость обслуживания фланцевых соединений.

По типу управления:

Ручное (рычаг, маховик): Для трубопроводов с ручным управлением и невысоким крутящим моментом.
Редукторное: Устанавливается при высоком усилии на шар, требующем многозаходного редуктора для облегчения управления.
Приводное (электрический, пневматический, гидравлический привод): Для автоматизации технологических процессов, дистанционного управления или интеграции в системы АСУ ТП. Для кранов Ду 65 приводы являются стандартной опцией.

Материалы изготовления

Выбор материалов определяет коррозионную стойкость, температурный диапазон, долговечность и стоимость изделия.

Элемент крана	Материалы	Характеристики и применение
Корпус, крышка	Углеродистая сталь (Ст20, 25Л), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, 316), чугун ВЧШГ (GGG40), латунь, титан	Сталь – для высоких давлений и температур, агрессивных сред. Чугун – для воды, пара, нейтральных сред при умеренных параметрах. Нержавеющая сталь – для агрессивных и пищевых сред.
Шар	Нержавеющая сталь с хромированием или полировкой, карбонизированная сталь, латунь	Хромирование повышает твердость, снижает трение и адгезию. Полировка обеспечивает высокий класс чистоты для пищевых и химических сред.
Седла (уплотнительные кольца)	PTFE (тефлон), усиленный PTFE (стекловолокном, графитом), PEEK, металл (н/ж сталь, латунь)	PTFE – стандарт для температур до 200°C. Усиленный – для более высоких температур и давлений. PEEK – для высоких температур и агрессивных сред. Металлические седла – для температур свыше 400°C (огнебезопасное исполнение).
Шпиндель (шток)	Нержавеющая сталь (AISI 304, 316, 17-4PH), сталь с антикоррозионным покрытием	Должен обладать высокой прочностью на кручение и коррозионной стойкостью. В ответственных конструкциях выполняется с предохранительным элементом, предотвращающим выбивание под давлением.
Уплотнение шпинделя	Сальниковые уплотнения (графит, PTFE), сильфонное уплотнение	Стандартные уплотнения – набор колец из графита или PTFE. Сильфонное уплотнение – для абсолютной герметичности по отношению к внешней среде (опасные, токсичные среды).

Основные технические характеристики и параметры выбора

При подборе шарового крана Ду 65 необходимо строго учитывать следующие параметры:

Условное давление (Ру или PN): Номинальное давление, при котором кран может работать при температуре 20°C. Стандартные ряды: PN16, PN25, PN40, PN63, PN100. Для энергетики часто требуются краны на PN40 и выше.
Рабочее давление и температура: Фактические параметры среды с учетом их взаимного влияния. С повышением температуры допустимое давление падает. Данные указываются в паспорте изделия в виде таблицы или графика.
Рабочая среда: Вода (питьевая, техническая, морская), пар, теплоносители (вода гликолевая), природный газ, масла, нефтепродукты, агрессивные химические жидкости и газы. Определяет выбор материалов корпуса, шара и уплотнений.
Пропускная способность (Kvs): Количество воды (м³/ч) при температуре 20°C, которое проходит через кран полностью открытым при перепаде давления в 1 бар. Важный параметр для гидравлического расчета системы. Для Ду 65 значение Kvs обычно находится в диапазоне 80-120 м³/ч в зависимости от конструкции.
Класс герметичности: Регламентируется ГОСТ 9544-2015. Для запорной арматуры стандартом является класс «А» (полная герметичность). Для испытаний используются методы: на затворе – водой или воздухом под давлением.
Стандарты и допуски: ГОСТ 9702-2021, ГОСТ 28343-89, ТР ТС 032/2013 (для давления), API 6D, ISO 17292. Наличие сертификатов соответствия и разрешений (например, Ростехнадзора) для работы на опасных производственных объектах.

Области применения в энергетике и смежных отраслях

Шаровые краны Ду 65 находят применение в следующих системах:

Тепловые сети (теплоснабжение): В качестве запорной арматуры на ответвлениях от магистралей, на вводе/выводе теплообменников, бойлерных, ИТП. Рабочие среды: перегретая вода, пар, конденсат.
Водоподготовка и химводоочистка (ХВО): На трубопроводах подачи реагентов, умягченной воды, кислот и щелочей. Требуется коррозионностойкое исполнение (нержавеющая сталь, фторопластовые уплотнения).
Топливное хозяйство ТЭЦ и котельных: На линиях подачи мазута, газа (природного или сжиженного). Для газовых систем часто требуется исполнение с антистатической защитой и огнебезопасной конструкцией.
Системы технического водоснабжения: Оборотная вода, вода для охлаждения конденсаторов турбин.
Промышленные трубопроводы: Транспортировка сжатого воздуха, инертных газов, технологических жидкостей.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечной и безопасной работы арматуры.

Подготовка: Проверить кран на отсутствие повреждений, соответствие паспортных данных. Убедиться в чистоте внутренней полости и уплотнительных поверхностей фланцев трубопровода.
Установка: Кран должен быть установлен в удобном для обслуживания положении. Допускается любое пространственное положение, однако предпочтительно расположение шпинделем вертикально или под углом. Не допускается нагрузка на корпус крана от веса труб или усилий изгиба. Для фланцевых соединений необходимо использовать прокладки, соответствующие среде и параметрам (паронит, фторопласт, спирально-навитые). Затяжку болтов производить крест-накрест с рекомендованным моментом.
Эксплуатация: Управление краном должно быть плавным. Не использовать дополнительные рычаги на рукоятках. В системах с высокими температурами после пуска необходима подтяжка сальникового уплотнения (при наличии) после прогрева.
Техническое обслуживание (ТО): Включает периодический внешний осмотр, проверку герметичности, смазку шпинделя (если предусмотрено), контроль состояния приводов. Для ремонтопригодных кранов возможна замена седел и уплотнений без демонтажа корпуса с трубопровода.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами запорной арматуры

Преимущества:

Высокая герметичность (класс «А»).
Простая и быстрая конструкция управления (поворот на 90°).
Малое гидравлическое сопротивление в открытом положении (практически равное сопротивлению прямого участка трубы).
Компактность строительной длины (меньше, чем у задвижки того же Ду).
Возможность использования для вязких сред и сред с твердыми включениями (в полнопроходном исполнении).
Широкий диапазон рабочих температур и давлений.
Долгий срок службы при правильной эксплуатации.

Недостатки и ограничения:

Ограниченное использование для регулирования потока (в частично открытом положении ускоренный износ седел и шара, кавитация).
Сравнительно высокая стоимость для исполнений высокого давления и из специальных материалов.
В случае выхода из строя ремонт (особенно цельносварных моделей) может быть затруднен или невозможен.
«Застойная зона» в стандартном неполнопроходном (редуцированном) исполнении, что недопустимо для некоторых процессов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается полнопроходный (full bore) кран от стандартного (reduced bore)?

Полнопроходной кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода (и условному проходу Ду). Это минимизирует гидравлические потери. Стандартный (редуцированный) кран имеет отверстие в шаре на один типоразмер меньше (например, у Ду 65 проходное отверстие может быть около Ду 50). Это снижает крутящий момент и стоимость крана, но увеличивает потери давления.

Можно ли использовать шаровой кран Ду 65 для регулирования расхода?

Нет, шаровые краны позиционируются прежде всего как запорная арматура. Использование их в качестве регулирующей (удержание в промежуточном положении) приводит к кавитационному износу поверхности шара, эрозии седла и быстрому выходу из строя. Для регулирования следует применять шаровые регулирующие краны со специальным профилем шара или классические регулирующие клапаны.

Какое уплотнение шпинделя предпочтительнее: сальниковое или сильфонное?

Сальниковое уплотнение (набор колец из графита или PTFE) является стандартным, ремонтопригодным и подходит для большинства сред. Сильфонное уплотнение (металлический гофрированный сильфон, приваренный к шпинделю и корпусу) обеспечивает абсолютную герметичность, исключая утечку в атмосферу. Оно обязательно для токсичных, радиоактивных, легковоспламеняющихся сред или при работе в помещениях с особыми требованиями по чистоте атмосферы. Сильфонные краны значительно дороже.

Что означает огнебезопасное исполнение (fire safe) шарового крана?

Исполнение, соответствующее стандартам API 607, ISO 10497. При пожаре, когда полимерные уплотнения (седла) выгорают, металлические элементы конструкции (шаровое кольцо и седла из металла) обеспечивают минимальную герметичность, предотвращая катастрофическое распространение пламени через кран. Такие краны обязательны для нефтегазовых и химических производств.

Как правильно хранить и консервировать шаровые краны перед монтажом?

Краны должны храниться в закрытых помещениях, в оригинальной упаковке, с заглушками на фланцах. Запрещается хранить краны с затвором в частично открытом положении – это приводит к деформации и потере эластичности седел. Длительное хранение (более 6 месяцев) требует консервации внутренней полости ингибиторами коррозии по инструкции производителя.

Требуется ли техническое обслуживание шаровых кранов с электроприводом?

Да. Помимо проверки самого крана на герметичность, необходимо регулярное ТО привода: проверка состояния зубчатых передач, смазка, контроль предельных выключателей и моментального механизма, проверка электрических соединений и изоляции. Периодичность ТО устанавливается инструкцией производителя привода и общими регламентами предприятия.