Краны шаровые ДУ(DN) 25 мм / РУ(PN) 40 кгс/см2

Шаровые краны ДУ 25 мм на давление РУ 40 кгс/см²: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Шаровой кран с условным проходом (ДУ, DN) 25 мм и условным давлением (РУ, PN) 40 кгс/см² (что соответствует приблизительно 4.0 МПа или 40 бар) представляет собой высоконапорную запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа. Основное назначение – надежное и быстрое перекрытие потока рабочей среды в трубопроводных системах. Принцип действия основан на повороте сферической пробки (шара) со сквозным отверстием на 90 градусов. В открытом положении отверстие совпадает с направлением потока, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление. В закрытом – непроницаемая сфера разворачивается глухой стороной к потоку, перекрывая его.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана ДУ 25 PN 40 рассчитана на работу в системах с высоким давлением, что накладывает отпечаток на все его компоненты.

• Корпус: Изготавливается методом горячей штамповки или литья из углеродистой (сталь 20, 25) или нержавеющей (сталь 12Х18Н10Т, AISI 304, 316) стали. Для агрессивных сред применяются сплавы, например, дуплексная сталь. Корпус может быть цельносварным (неразборным, наиболее надежным для высоких давлений), разборным фланцевым или комбинированным.
• Шар: Обычно изготавливается из нержавеющей стали с последующим хромированием, никелированием или напылением твердых износостойких покрытий (например, хром-карбид). Это обеспечивает высокую коррозионную стойкость и низкий коэффициент трения.
• Уплотнения шарового крана: Критически важный элемент для герметичности. В кранах высокого давления РУ 40 применяются уплотнения из терморасширенного графита, армированного PTFE (фторопласта) или высокотемпературных полимеров (PEEK, PPL). Эти материалы сохраняют эластичность и герметичность при высоких давлениях и температурах.
• Шпиндель (шток): Выполняется из нержавеющей стали. Соединение с шаром чаще всего осуществляется через приводной квадрат или шлицы. Обязательным элементом является система защиты от вырывания штока под давлением – утолщение на штоке или специальная втулка в корпусе.
• Управление: Ручное – посредством рычага или маховика-редуктора (для больших усилий). Для автоматизации применяются пневматические, электрические или гидравлические приводы, монтируемые на стандартный фланец по ISO 5211.
• Тип присоединения: Для ДУ 25 PN 40 наиболее распространены фланцевые соединения по ГОСТ 33259 (ГОСТ 12815) или DIN EN 1092-1. Резьбовое присоединение (внутренняя/наружная резьба) также встречается, но для давления 40 кгс/см² требует особого внимания к качеству резьбы и материалу фитингов.

Сферы применения и рабочие среды

Краны данного типоразмера и давления находят применение в отраслях, где требуются надежное отключение участков трубопровода среднего диаметра под высоким давлением.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы тепловых пунктов, обвязка теплообменников, узлы учета тепловой энергии, переключение между магистралями в системах горячего водоснабжения и отопления (t до +150°C, P до 4.0 МПа).
• Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы подачи топлива, трубопроводы сжатого воздуха и азота, линии пробоотбора.
• Химическая промышленность: Транспортировка неагрессивных и умеренно агрессивных химических сред (с учетом совместимости материалов уплотнений и корпуса со средой).
• Промышленное водоснабжение: Магистрали технической и пожарной воды высокого давления.
• Судостроение: Системы балластные, противопожарные, топливные на судах.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

Выбор шарового крана ДУ 25 PN 40 требует анализа полного комплекса параметров, выходящих за рамки условного прохода и давления.

Основные технические параметры шарового крана ДУ 25 PN 40

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Условный проход (ДУ/DN)	25 мм	Внутренний диаметр условный. Фактический проходной диаметр шара (d) может быть равен (полнопроходной, Full Bore) или меньше (редуцированный, Reduced Bore).
Условное давление (РУ/PN)	40 кгс/см² (4.0 МПа, 40 бар)	Максимальное избыточное давление рабочей среды при температуре +20°C, при котором возможна длительная работа.
Рабочее давление (Pр)	Зависит от температуры	С повышением температуры допустимое рабочее давление падает. Необходимо сверяться с паспортной диаграммой P-T.
Диапазон рабочих температур	От -40°C до +200°C (зависит от материала уплотнений)	Для PTFE: -20…+150°C. Для терморасширенного графита: -40…+450°C.
Рабочая среда	Вода, пар, воздух, азот, нефтепродукты, масла, неагрессивные газы и жидкости	Определяется химической стойкостью материалов крана.
Коэффициент пропускной способности (Kv)	~25-40 м³/ч для полнопроходного исполнения	Критически важен для гидравлических расчетов системы.
Класс герметичности по ГОСТ 9544	«А» (нулевая утечка)	Высший класс. Для шаровых кранов обычно не хуже класса «В» (0.001*ДУ см³/мин).
Стандарт присоединения	Фланец ГОСТ 33259-80 (ГОСТ 12815-80) PN 40	Или соответствующий DIN/EN. Указывается исполнение фланца (например, исполнение 1).
Материал корпуса	Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, легированная сталь	Выбор по давлению, температуре и коррозионной активности среды.
Время срабатывания (с приводом)	От 1 до 30 секунд	Зависит от типа и размера привода.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж – залог долговечной и безопасной работы арматуры высокого давления.

• Предмонтажная проверка: Обязательна проверка комплектности, отсутствия повреждений, а также прогонка крана из закрытого в открытое положение для проверки легкости хода (без давления в линии).
• Направление потока: Большинство шаровых кранов данного давления не имеют строгой направленности потока. Однако краны с несимметричной конструкцией (например, с системой слива) или с установленным приводом могут иметь указание направления. Необходимо следовать маркировке на корпусе.
• Установка: Кран должен быть установлен в доступном для обслуживания месте. При фланцевом соединении необходимо использовать прокладки, соответствующие давлению и температуре (паронит, графит, PTFE). Затяжку болтов производить крестообразно динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте, во избежание перекоса.
• Защита привода: Не использовать рычаг управления для дополнительного усилия (не наращивать длину рычага). При использовании привода обеспечить защиту от внешних воздействий.
• Эксплуатация: Не допускается использование крана в качестве регулирующего органа. Работа в промежуточном положении приводит к кавитационному износу седла и шара. Кран – запорное устройство, предназначенное для положений «открыто» и «закрыто».
• Техническое обслуживание: Периодическая проверка на герметичность, смазка шпинделя (если предусмотрена конструкцией), проверка легкости хода. Большинство кранов PN 40 – неразборные, ремонту в полевых условиях не подлежат и при выходе из строя заменяются.

Сравнение с другими типами арматуры и типоразмерами

Шаровой кран ДУ 25 PN 40 конкурирует с другими типами запорной арматуры:

• Против задвижек: Задвижка того же диаметра и давления имеет значительно большие строительные длину и массу, большее время закрытия/открытия, склонность к заклиниванию в нерабочем состоянии. Преимущество шарового крана – компактность, скорость работы, высокая герметичность.
• Против вентилей (запорных клапанов): Вентиль может использоваться для регулирования, но имеет высокое гидравлическое сопротивление и, как правило, более сложную конструкцию. Шаровой кран выигрывает по гидравлическим характеристикам в открытом состоянии.
• Против кранов пробковых (конусных): Шаровые краны требуют меньшего усилия для управления, обладают более высокой и стабильной герметичностью.

В линейке давлений кран PN 40 занимает позицию арматуры для систем высокого давления, в отличие от более распространенных PN 16 или PN 25. Это определяет его конструкцию, материалы и, соответственно, стоимость.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается полнопроходной (Full Bore) кран от стандартнопроходного (Reduced Bore)?

В полнопроходном кране диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру трубопровода (для ДУ 25 это ~25 мм). Это минимизирует потери давления. В стандартнопроходном (редуцированном) кране отверстие меньше (например, 20 мм). Такой кран дешевле, компактнее и требует меньшего крутящего момента для управления, но создает дополнительное гидравлическое сопротивление. Для систем, критичных к потерям напора (например, всасывающие линии насосов), следует выбирать полнопроходное исполнение.

Можно ли использовать кран PN 40 для работы при давлении 25 кгс/см², но температуре 250°C?

Нет, без дополнительной проверки нельзя. Условное давление PN 40 гарантировано при +20°C. С ростом температуры прочность материалов падает. Для работы при 250°C необходимо смотреть график зависимости максимального рабочего давления от температуры (P-T диаграмму) в паспорте на конкретный кран. При 250°C допустимое давление для многих уплотнений из PTFE будет близко к нулю, потребуется кран с графитовыми уплотнениями и соответствующим допуском по P-T.

Что означает «антистатическое исполнение» и нужно ли оно для крана ДУ 25?

В шаровых кранах при трении шара о полимерные седла может накапливаться электростатический заряд. В обычных системах это не критично. Антистатическое исполнение предусматривает наличие специальной пружины, обеспечивающей электрический контакт между шаром и корпусом, стекание заряда и исключение искрообразования. Это требование обязательно для работы с легковоспламеняющимися и взрывоопасными средами (нефтепродукты, газы) согласно стандартам безопасности.

Как правильно подобрать привод для автоматизации такого крана?

Подбор привода (электрического, пневматического) осуществляется по следующим параметрам: 1) Крутящий момент (Нм) – должен превышать требуемый момент для поворота шара конкретного крана под рабочим перепадом давления (указывается в паспорте крана, для ДУ 25 PN 40 может составлять 50-120 Нм). 2) Время срабатывания. 3) Стандарт монтажного фланца (обычно ISO 5211 F07-F10 для ДУ 25). 4) Класс взрывозащиты (для опасных зон). Рекомендуется выбирать привод и кран как комплекс от одного производителя.

Почему кран с фланцевым соединением PN 40 нельзя стянуть болтами от фланца PN 16?

Фланцы на разные давления отличаются геометрией (толщиной, диаметром, количеством и диаметром отверстий под болты). Болты для PN 40 имеют больший диаметр и более высокий класс прочности (например, класс 8.8), так как испытывают большие нагрузки от давления среды. Использование болтов от PN 16 не обеспечит необходимого усилия обжатия прокладки и может привести к разрушению соединения под давлением.

Требуется ли техническое обслуживание неразборного шарового крана?

Да, даже неразборные краны требуют периодического контроля. В обслуживание входит: визуальная проверка на внешние повреждения и подтеки, проверка легкости хода рукояти/привода (не реже 1 раза в 6 месяцев), смазка шпинделя в месте ввода в корпус (если есть пресс-масленка). При обнаружении утечек или заеданий кран подлежит замене.

Заключение

Шаровой кран ДУ 25 мм РУ 40 кгс/см² является высоконадежным и технологичным решением для запирания трубопроводов среднего диаметра в системах с высоким рабочим давлением. Его выбор должен основываться на комплексном анализе рабочих параметров (давление, температура, среда), требований к гидравлике (полнопроходность), условий эксплуатации и необходимого уровня безопасности. Правильный подбор материалов корпуса и уплотнений, грамотный монтаж в соответствии с паспортными требованиями и соблюдение эксплуатационных ограничений (запрет на использование для регулирования) являются ключевыми факторами для обеспечения длительного и безотказного срока службы данной арматуры в ответственных системах энергетики и промышленности.