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

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

Шаровой кран с условным проходом (ДУ, DN) 40 мм и условным давлением (РУ, PN) 40 кгс/см² (что соответствует приблизительно 4,0 МПа) представляет собой высоконапорную трубопроводную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для надежного отключения потока рабочей среды в системах с высокими эксплуатационными параметрами. Данный типоразмер востребован в ответственных участках магистралей тепло- и водоснабжения, технологических линиях промышленных предприятий, объектах нефтегазового комплекса и энергетики, где требуются компактность, высокая герметичность и способность выдерживать значительные внутренние напряжения.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция шарового крана ДУ40 PN40 базируется на базовых элементах: корпусе, шаровой пробке, штоке, седлах (уплотнительных кольцах) и управляющим узлом (рукояткой, редуктором, электроприводом). Ключевой особенностью для данного давления является усиленная конструкция.

• Корпус: Изготавливается методом литья, ковки или сварки из углеродистых (ст.20, 25Л) и легированных сталей (09Г2С, 12Х18Н9Т, 20ГЛ, AISI 304/316). Кованые корпуса обладают лучшими механическими свойствами для высоких давлений. Фланцевое соединение по ГОСТ 33259-2015 (аналог EN 1092-1) является наиболее распространенным для PN40. Тип фланца — преимущественно с соединительным выступом (RF).
• Шаровая пробка: Как правило, выполняется из нержавеющей стали с хромированным или никелированным покрытием для снижения трения и повышения коррозионной стойкости. Для агрессивных сред используется полнопроходной шар из AISI 316.
• Седловые уплотнения: Наиболее критичный элемент для герметичности. В кранах PN40 применяются уплотнения из терморасширенного графита (ТРГ), армированного PTFE (фторопласта) или высокопрочных полимеров (PEEK, DEVLON V). Они обеспечивают герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015 (нулевая утечка) при циклических температурных нагрузках.
• Шток: Выполняется из нержавеющей стали, с системой антивырывной безопасности (борт или утолщение под втулкой), предотвращающей выбивание штока под давлением при снятой рукоятке.
• Управление: Ручное — рычагом или редуктором с червячной передачей для уменьшения крутящего момента. Для автоматизации устанавливаются электроприводы с моментом, соответствующим паспортным данным крана (обычно от 100 Нм).

Технические характеристики и параметры выбора

При выборе шарового крана 40 DN 40 PN необходимо анализировать полный набор параметров, выходящих за рамки условного прохода и давления.

Основные технические параметры шарового крана ДУ40 PN40

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Условный проход (DN)	40 мм	ГОСТ 28338-2019
Условное давление (PN)	40 кгс/см² (4,0 МПа, ~400 м вод. ст.)	ГОСТ 26349-84
Пробное давление (гидравлическое)	Не менее 60 кгс/см² (6,0 МПа)	ГОСТ 9544-2015
Рабочее давление (max)	40 кгс/см² при температуре, соответствующей материалу корпуса и уплотнений	Паспорт изделия
Температурный диапазон	Зависит от материала уплотнений: PTFE: -20°C до +180°C; ТРГ: -50°C до +550°C; PEEK: до +250°C	—
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, агрессивные жидкости и газы (в соответствующем исполнении)	—
Тип присоединения	Фланцевый (ГОСТ 33259 RF), межфланцевый (wafer), муфтовый (редко для PN40)	—
Класс герметичности	«А» (нулевая утечка) по ГОСТ 9544-2015 (соответствие классу ISO 15848, MSS SP-61)	ГОСТ 9544-2015
Крутящий момент (примерный)	80-120 Нм (для ручного управления рекомендуется редуктор)	Каталог производителя
Материал корпуса (основные)	Углеродистая сталь (WCB), нержавеющая сталь (CF8/CF8M), кованая сталь (A105)	ASTM A216 / A351 / A105

Области применения и особенности монтажа

Краны данного типоразмера устанавливаются на технологических линиях, требующих периодического отключения участков для ремонта или переключения схем. Основные области:

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы в здания, узлы управления тепловыми пунктами (ИТП, ЦТП), обвязка теплообменного оборудования, дренажные линии высокого давления. Для пара и горячей воды (+150°C и выше) обязательны краны с графитовыми уплотнениями и стальным корпусом.
• Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы подачи реагентов, топливного газа, обвязка насосных агрегатов.
• Промышленные предприятия: Магистрали сжатого воздуха высокого давления, технологические водоводы, линии гидравлических систем.

Особенности монтажа:

• Монтаж производится на прямых участках трубопровода, без нагрузки на корпус от несоосности труб.
• Фланцевые соединения стягиваются болтами с усилием, указанным в паспорте, с использованием прокладок, соответствующих давлению и среде (паронит, фторопласт, спирально-навитые).
• Положение крана в пространстве, как правило, не регламентировано, но рекомендуется устанавливать штоком вертикально или под углом, избегая положения штоком вниз для предотвращения засорения сальникового узла.
• Перед вводом в эксплуатацию обязательна промывка трубопровода для удаления окалины и твердых частиц, способных повредить сферическую поверхность шара и седла.

Сравнение с другими типами арматуры и типоразмерами

Шаровой кран ДУ40 PN40 конкурирует с задвижками и вентилями того же прохода и давления.

• Против задвижек 40мм: Кран выигрывает в габаритах (особенно строительной длине), скорости операции (90° против множества оборотов), герметичности в изношенном состоянии. Задвижка может иметь меньшее гидравлическое сопротивление в полностью открытом состоянии, но это критично только для магистралей с очень высокими расходами.
• Против вентилей (запорных клапанов): Вентиль обеспечивает более плавное регулирование, но для чисто запорных функций кран надежнее, долговечнее и опять же компактнее. Шаровой кран имеет меньшее количество сальниковых уплотнений.
• Против кранов PN16 или PN25: Исполнение PN40 имеет более массивный корпус, усиленные седла, часто — более качественные материалы. Установка крана с завышенным PN ведет к удорожанию, но оправдана для резервных участков с возможными гидроударами или для унификации парка арматуры.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Какое фактическое давление выдерживает кран PN40?

Ответ: Условное давление PN40 означает, что кран рассчитан на номинальное рабочее давление 4.0 МПа при температуре рабочей среды до +120°C (для стандартных марок углеродистой стали). С ростом температуры допустимое рабочее давление снижается согласно графикам в паспорте. Например, для стали WCB при +300°C допустимое давление может составить около 2.8 МПа. Пробное давление, которое кран выдерживает при приемосдаточных испытаниях, всегда выше (обычно в 1.5 раза).

Вопрос: Можно ли использовать кран ДУ40 PN40 для пара?

Ответ: Да, но с обязательным учетом температуры. Для насыщенного пара с температурой до +180°C подойдет кран с корпусом из углеродистой стали и уплотнениями из терморасширенного графита. Для перегретого пара с более высокой температурой необходимо исполнение из легированной стали (например, 20ГЛ или 12Х18Н9Т) и графитовые уплотнения. Уплотнения из PTFE (фторопласта) для пара не применяются.

Вопрос: Что означает «полнопроходный» (Full Bore) и «стандартнопроходный» (Reduced Bore) для крана ДУ40?

Ответ: Полнопроходный (FB) кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру трубопровода ДУ40 (примерно 40-41 мм). Это минимизирует гидравлические потери. Стандартнопроходный (RB) кран имеет отверстие в шаре на один типоразмер меньше (например, ~32 мм), что увеличивает скорость потока в зоне крана и создает дополнительное местное сопротивление. Для ответственных линий, где недопустимо падение давления, следует выбирать полнопроходное исполнение.

Вопрос: Как правильно подобрать прокладку для фланцевого соединения такого крана?

Ответ: Прокладка должна соответствовать давлению (PN40), температуре, химической стойкости к среде и типу фланца (RF). Наиболее распространены для данных параметров: спирально-навитые прокладки (SWG) с наполнителем из графита и внешним ограничительным кольцом из стали, или паронитовые прокладки ПОН. Толщина и геометрия должны соответствовать ГОСТ или ASME B16.20/B16.21.

Вопрос: Требуется ли техобслуживание шарового крана PN40?

Ответ: Шаровые краны относятся к категории малообслуживаемой арматуры. Однако для обеспечения долговечности на высоких давлениях рекомендуется:

• Периодическая проверка внешнего состояния и герметичности сальникового уплотнения.
• При появлении подтекания по штоку — подтяжка сальниковой гайки (если конструкция предусматривает).
• Операция «открыть-закрыть» не реже 1 раза в квартал для предотвращения «прикипания» шара к седлам.
• Смазка шара и седел через установленный пресс-масленку (если она предусмотрена конструкцией) специальной силиконовой или фторопластовой смазкой.

Вопрос: Чем отличается исполнение «под приварку» от фланцевого для таких параметров?

Ответ: Исполнение «под приварку» (Butt Weld) предполагает приварку крана непосредственно к трубопроводу встык. Это исключает возможность быстрого демонтажа, но обеспечивает абсолютную герметичность соединения, отсутствие «лишних» разъемных соединений (фланцев с болтами и прокладками) и часто применяется на критичных участках, в стесненных условиях или для агрессивных сред, где фланцевое соединение может быть слабым звеном. Фланцевое исполнение (Flanged) обеспечивает удобство монтажа/демонтажа для ревизии или замены.