Шаровые краны ДУ 40 мм (DN 40) на давление РУ 16 кгс/см² (PN 16): полное техническое описание, применение и выбор

Шаровой кран Ду 40 Ру 16 представляет собой запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для установки в трубопроводных системах номинальным диаметром 40 мм (1 1/2″) и рассчитанную на номинальное давление 16 кгс/см² (примерно 1,6 МПа, 16 бар). Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в промышленных и коммунальных сетях благодаря оптимальному соотношению пропускной способности, габаритов и стоимости. Конструкция основана на запирающем элементе сферической формы (шаре) с цилиндрическим каналом, который при повороте на 90° обеспечивает полное открытие или закрытие прохода.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция шарового крана DN 40 состоит из следующих ключевых элементов:

• Корпус: Изготавливается методом литья, штамповки или сварки. Основные материалы – углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25), нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316), латунь (CW617N), реже – чугун (EN-GJL-250). Для PN 16 корпус имеет усиленную конструкцию стенок по сравнению с моделями на PN 6 или PN 10.
• Шар (затвор): Обычно изготавливается из нержавеющей стали с хромированным, никелированным или полимерным покрытием (например, PTFE) для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
• Уплотнения (седла): Кольцевые уплотнения, обеспечивающие герметичность в закрытом состоянии. Стандартные материалы – PTFE (тефлон), усиленный PTFE, нейлон, делон. Для агрессивных сред применяют PTFE с наполнителями, PEEK.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода или рукоятки к шару. Выполняется из нержавеющей стали. Конструкция – с противовырывным элементом, что предотвращает выбивание штока под давлением.
• Управление: Ручное (рычаг, редукторный маховик), пневмо- или электропривод. Рычаг для крана DN 40, как правило, имеет длину, обеспечивающую необходимое усилие для управления.
• Присоединительные концы: Фланцевые (по ГОСТ 33259, EN 1092-1, DIN 2633), муфтовые (внутренняя/наружная резьба), под приварку (стыковую или в раструб).

Технические характеристики и параметры выбора

При выборе шарового крана 40 мм на 16 атмосфер необходимо учитывать полный набор параметров, выходящих за рамки условного прохода и давления.

Таблица 1. Основные технические параметры шарового крана DN 40 PN 16

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальный диаметр (DN)	40 мм	Соответствует внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода. Резьбовой вариант часто обозначается как 1 1/2″
Номинальное давление (PN)	16 кгс/см² (1,6 МПа, 16 bar)	Максимальное избыточное давление рабочей среды при температуре 20°C
Рабочее давление (Pр)	Зависит от температуры	С ростом температуры допустимое давление снижается (см. таблицу 2)
Пропускная способность (Kv)	~25-40 м³/ч (для полнопроходного крана)	Зависит от типа прохода (полный/редуцированный) и производителя
Рабочая среда	Вода, пар, воздух, инертные газы, нефтепродукты, неагрессивные жидкости и газы	Определяется материалом корпуса и уплотнений
Температура рабочей среды	От -20°C до +150°C (с PTFE уплотнениями)	Для специальных исполнений диапазон шире
Класс герметичности	«А» по ГОСТ 9544 (нулевая утечка)	Стандартное требование для современных шаровых кранов
Угол поворота	90° (четверть оборота)

Таблица 2. Зависимость рабочего давления от температуры среды (пример для уплотнений PTFE)

Температура рабочей среды, °C	Максимальное рабочее давление, бар (кгс/см²)
-20 до +50	16 (16)
+100	13 (13)
+150	10 (10)
+200	7 (7)

Области применения

Шаровые краны данного типоразмера применяются в системах, где требуется надежное отсечное устройство для труб диаметром 40 мм.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы в здания, обвязка теплообменников, узлы учета тепловой энергии и воды, дренажные линии.
• Промышленные трубопроводы: Технологические линии для подачи сжатого воздуха, воды, неагрессивных жидкостей и газов.
• Нефтегазовая отрасль: Вспомогательные линии топливоподачи, системы технической воды, воздушные коммуникации.
• Судостроение: Системы балластные, противопожарные, хозяйственно-бытовые.
• Орошение и мелиорация: Магистральные линии и распределительные узлы.

Требования нормативной документации и стандарты

Производство и поставка кранов регламентируется рядом стандартов, определяющих материалы, конструкцию, испытания и маркировку.

• ГОСТ 28908-2018 (ЕН 13709:2010): Краны шаровые для нефтяной, нефтехимической и смежных отраслей промышленности. Основной стандарт для фланцевых стальных кранов.
• ГОСТ Р 55018-2012 (ЕН 12516-1:2005): Арматура трубопроводная. Требования к прочности корпусных деталей и их материалам.
• ГОСТ 9544-2015: Правила и нормы испытаний на герметичность затворов.
• ГОСТ 33259-2015 (ЕН 1092-1): Фланцы стальные приварные.
• ISO 17292: Шаровые краны из металлических материалов.

Маркировка на корпусе крана должна включать: DN, PN, марку материала корпуса, направление потока (для неполнопроходных), товарный знак, давление и температуру испытаний, дату изготовления.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж шарового крана DN 40 PN 16 требует соблюдения ряда правил для обеспечения долговечности и безопасности.

• Подготовка: Перед установкой необходимо убедиться в чистоте внутренней полости крана и трубопровода, отсутствии механических повреждений.
• Ориентация: Кран может устанавливаться в любом положении (горизонтально, вертикально), но предпочтительно расположение шпинделем вверх. Положение «замком вниз» допускается, но может осложнять обслуживание.
• Нагрузки: Запрещается использовать кран для компенсации несоосности трубопровода, линейных и угловых напряжений. Трубопровод должен быть надежно закреплен.
• Фланцевое соединение: Присоединение фланцев должно выполняться с использованием прокладок, соответствующих рабочей среде и давлению. Затяжка болтов – крест-накрест, с рекомендуемым моментом затяжки.
• Резьбовое соединение: Для уплотнения резьбы используется фум-лента, нить или лен, наносимые только на резьбу трубы, избегая попадания в полость крана.
• Сварка: При монтаже крана под приварку необходимо полностью открыть затвор и защитить седла и уплотнения от брызг металла и перегрева (температура в зоне уплотнений не должна превышать +150°C).
• Эксплуатация: Управление – плавное, без рывков и применения дополнительных рычагов. В системах с высокими температурами или загрязнениями рекомендуется периодическая (раз в 3-6 месяцев) проверка легкости хода и, при необходимости, техническое обслуживание.

Сравнение с другими типами запорной арматуры

Для условий DN 40 PN 16, помимо шарового крана, могут применяться задвижки и вентили.

• Против задвижек: Шаровой кран имеет существенно меньшую строительную длину и высоту, более высокий класс герметичности, меньшее усилие на управление и время закрытия/открытия. Однако задвижки могут быть предпочтительнее для вязких сред.
• Против вентилей (запорных клапанов): Вентиль обеспечивает более плавное регулирование, но имеет высокое гидравлическое сопротивление, большую строительную длину и, как правило, более сложен в ремонте. Шаровой кран – чисто запорное устройство, регулирование им не рекомендуется.

Таким образом, шаровой кран является оптимальным выбором для быстрого и надежного отключения участка трубопровода.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем отличается «полнопроходный» кран от «стандартнопроходного»?

Полнопроходный (Full Bore, FB) кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру присоединительного патрубка (и примерно равный DN). Это минимизирует гидравлические потери. Стандартнопроходный (Reduced Bore, RB) кран имеет отверстие в шаре на один типоразмер меньше (например, у DN 40 проход может быть ~32 мм), что увеличивает потери, но снижает стоимость, крутящий момент и износ.

2. Можно ли использовать кран PN 16 для работы при давлении 16 МПа?

Нет, категорически нельзя. PN 16 означает номинальное давление 16 бар (1,6 МПа). Путаница между «кгс/см²» и «МПа» недопустима. Для давления 16 МПа (160 бар) требуется арматура класса PN 160 или выше.

3. Какой материал корпуса выбрать: сталь или латунь?

Сталь (углеродистая, нержавеющая) применяется для промышленных систем, высоких температур, агрессивных сред (нержавейка), больших диаметров. Латунь распространена в ЖКХ для холодной/горячей воды, сжатого воздуха при температуре до +150°C, часто в муфтовом исполнении. Выбор зависит от среды, давления, температуры и требований проекта.

4. Требуется ли техобслуживание шарового крана?

Современные краны часто позиционируются как «необслуживаемые». Однако в ответственных системах рекомендуется периодическая проверка легкости хода и внешний осмотр. При потере герметичности или затрудненном повороте требуется ремонт с заменой уплотнительных колец и смазкой.

5. Почему кран с электроприводом для DN 40 может стоить дороже, чем сам кран?

Электропривод – сложное устройство с редуктором, двигателем, блоком управления и концевыми выключателями. Его стоимость определяется крутящим моментом, которым должен обладать кран (зависит от давления и диаметра), а также функционалом (модуляция, взрывозащита, скорость). Для DN 40 PN 16 требуемый момент относительно невелик, но сам привод остается высокотехнологичным компонентом.

6. Как правильно хранить и транспортировать шаровые краны?

Краны должны храниться в закрытых помещениях, в заводской упаковке, с полностью закрытыми заглушками на присоединительных концах. Запрещается складирование на открытом воздухе, воздействие влаги и агрессивных сред. Транспортировка – без ударов. Перед монтажом необходимо удалить консервационную смазку (если не предназначена для рабочей среды).

Заключение

Шаровой кран DN 40 PN 16 – универсальный, надежный и технологичный элемент запорной арматуры, соответствующий требованиям большинства промышленных и коммунальных систем. Правильный выбор материала корпуса и уплотнений, типа присоединения и прохода, а также соблюдение правил монтажа и эксплуатации гарантируют его длительную и безотказную работу на протяжении всего жизненного цикла. При выборе конкретной модели необходимо руководствоваться не только базовыми параметрами DN и PN, но и полным набором технических характеристик, указанных в паспорте изделия, и требованиями действующей проектной документации.