Краны шаровые ДУ(DN) 50 мм / РУ(PN) 40 кгс/см2
Шаровые краны ДУ 50 мм на давление РУ 40 кгс/см²: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Шаровой кран диаметром условного прохода (ДУ, DN) 50 мм с условным давлением (РУ, PN) 40 кгс/см² (≈4.0 МПа) представляет собой высоконапорную запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для установки на технологических линиях, трубопроводах тепло- и водоснабжения, а также в промышленных системах, работающих с агрессивными и неагрессивными средами. Основное назначение – полное перекрытие потока рабочей среды. Конструкция основана на запирающем элементе сферической формы (пробке) с цилиндрическим каналом, который при повороте на 90° совмещается с осью трубопровода, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Кран шаровый ДУ 50 PN 40 представляет собой сборную конструкцию, состоящую из корпуса, шаровой пробки, штока, седел (уплотнительных колец) и системы уплотнений. Для данного давления типично фланцевое присоединение по ГОСТ 33259-2015 (аналог DIN EN 1092-1), что обеспечивает надежное соединение с трубопроводной арматурой и возможность быстрого монтажа/демонтажа. Резьбовое присоединение для такого давления встречается реже и, как правило, в специальных исполнениях.
Корпус и шар: Основные материалы изготовления – углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25, ст. 09Г2С), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316) и реже – латунь для специфических сред. Для PN 40 корпус чаще всего литой или штампованный, с увеличенной толщиной стенок для обеспечения прочности. Шар изготавливается из того же материала, что и корпус, с последующим хромированием, никелированием или нанесением других износостойких покрытий для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
Уплотнения: Критически важный элемент, определяющий герметичность и ресурс. Для температурных режимов до +200°C применяются полимерные материалы:
- Фторопласт (PTFE) – стандартный выбор, химически стойкий, но с ограниченной ползучестью.
- Усиленный фторопласт (PTFE-GF) – с добавлением стекловолокна или графита для улучшения механических свойств и снижения деформации под нагрузкой.
- Терморасширенный графит (ГРАФЛЕКС) – для высокотемпературных и агрессивных сред.
- Теплоэнергетика и ЖКХ: Вводы тепловых сетей в здания (ИТП, ЦТП), переключение между магистралями, дренажные линии высокого давления. Рабочая среда – перегретая/подая вода, пар.
- Нефтегазовая промышленность: Вспомогательные технологические линии, системы подачи реагентов, топливного газа, обвязка оборудования. Среда – нефтепродукты, природный газ, агрессивные среды (в специальном исполнении).
- Химическая промышленность: Трубопроводы для транспортировки химических реагентов, кислот, щелочей (в исполнении из нержавеющей стали или с покрытием).
- Судостроение: Системы балластные, противопожарные, топливные.
- Общее промышленное применение: Воздушные и водяные линии высокого давления в компрессорных и насосных станциях.
- Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара и тип уплотнений (вода, пар, масло, газ, агрессивные химикаты).
- Температура и давление: Необходимо сверяться с таблицей зависимости P-T, предоставляемой производителем.
- Требования к герметичности: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2015. Для запорной арматуры класса «А» допускается незначительная протечка.
- Тип управления: Для частых переключений или удаленного управления обязательна установка привода. Ручной редуктор необходим при высоком крутящем моменте.
- Особые условия: Пожароопасность (исполнение с пожаробезопасными уплотнениями), криогенные температуры, пищевая промышленность.
Уплотнение штока – сильфонное (для абсолютной герметичности) или сальниковое (набивка из графита или PTFE).
Ключевые технические характеристики
Для крана ДУ 50 PN 40 основные параметры регламентируются ГОСТ 28343-89, ГОСТ 21345-2005, а также международными стандартами ISO 17292, API 6D.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Условный проход (ДУ/DN) | 50 мм |
| Условное давление (РУ/PN) | 40 кгс/см² (4.0 МПа, 580 PSI) |
| Пробное давление (гидравлическое) | 60 кгс/см² (6.0 МПа) |
| Рабочее давление (макс.) | Зависит от температуры среды. См. Таблицу 2. |
| Тип присоединения | Фланцевое (ГОСТ 33259, DIN EN 1092-1). Тип уплотнения: выступ/впадина (RF), шип/паз (TG). |
| Проход | Полнопроходный (Full Bore, FB) – диаметр отверстия в шаре ≈ ДУ, или стандартный (Reduced Bore, RB) – ≈ на один типоразмер меньше. |
| Управление | Ручное (рычаг, редуктор), пневмо-/электропривод. |
| Климатическое исполнение | УХЛ, У, Т по ГОСТ 15150-69 |
Рабочее давление напрямую зависит от температуры транспортируемой среды. С повышением температуры допустимое давление падает.
| Температура рабочей среды, °C | Максимальное рабочее давление, кгс/см² |
|---|---|
| -30 до +100 | 40 |
| +120 | 35 |
| +150 | 30 |
| +200 | 20 |
Области применения
Данный типоразмер востребован в системах, требующих надежного отсечения потока на линиях среднего диаметра со значительным давлением:
Критерии выбора и монтажа
Выбор крана должен основываться на анализе следующих параметров:
Монтажные требования: Установка производится на прямолинейном участке трубопровода, исключающем нагрузку изгиба на корпус крана. Фланцевые соединения должны быть соосными. Затяжка болтов – крест-накрест с моментом, указанным в паспорте изделия. Перед вводом в эксплуатацию обязательна промывка линии для удаления окалины и монтажного мусора, способного повредить уплотнительные поверхности шара и седел.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается полнопроходный (FB) от стандартнопроходного (RB) крана ДУ 50?
Полнопроходной кран имеет диаметр отверстия в шаре, практически равный внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода (≈50 мм). Это минимизирует гидравлические потери. Стандартнопроходной (редуцированный) кран имеет отверстие меньше (часто ≈40 мм), что создает дополнительное местное сопротивление, но делает конструкцию более компактной и, как правило, более дешевой. Выбор зависит от требований гидравлического расчета системы.
Каков ресурс (срок службы) такого крана?
Ресурс до первого ремонта (количество циклов «открыто-закрыто») при соблюдении условий эксплуатации составляет от 5 000 до 15 000 циклов для кранов с полимерными седлами. На практике срок службы на стационарной линии может превышать 10-15 лет. Наиболее уязвимыми элементами являются уплотнительные кольца седла, подверженные износу и температурной деформации.
Можно ли использовать кран ДУ 50 PN 40 для пара?
Да, но с обязательным учетом температурной деградации уплотнений и коррекцией рабочего давления согласно таблице P-T. Для постоянной работы с насыщенным паром при температуре свыше +150°C рекомендуется выбирать краны с графитовыми уплотнениями и стальными седлами, специально предназначенные для паровых систем.
Как правильно подобрать привод для крана ДУ 50 на давление 40 атм?
Ключевой параметр – требуемый крутящий момент (Нм). Для крана ДУ 50 PN 40 он может составлять от 150 до 400 Нм в зависимости от среды, перепада давления и типа уплотнений. Привод (электрический или пневматический) должен иметь номинальный момент с запасом 20-30%. Также необходимо учитывать скорость срабатывания, напряжение питания, взрывозащищенность (Ex-исполнение) и класс защиты IP.
Что означают маркировки на корпусе крана?
Стандартная маркировка включает: DN 50, PN 40 (или 4.0 MPa), материал корпуса (например, WCB – углеродистая сталь, CF8M – нержавеющая сталь AISI 316), направление потока (стрелка), товарный знак производителя, номер партии. Наличие клейма «НТ» означает, что кран прошел гидравлические испытания.
Требуется ли техническое обслуживание шарового крана в процессе эксплуатации?
Плановое обслуживание включает визуальный осмотр на предмет внешней коррозии, проверку герметичности в закрытом положении, смазку шпинделя (если предусмотрена конструкцией) и проверку легкости хода. Большинство современных неразборных кранов (сварной корпус) считаются необслуживаемыми и подлежат замене при потере герметичности. Разборные краны (на болтовом соединении сегментов) допускают замену уплотнительных комплектов.
Заключение
Шаровой кран ДУ 50 мм РУ 40 кгс/см² является высоконадежным и универсальным элементом запорной арматуры для ответственных участков трубопроводных систем. Его правильный выбор, учитывающий все параметры рабочей среды и условия эксплуатации, а также корректный монтаж и соблюдение регламента технического обслуживания, гарантируют длительную и безотказную работу на протяжении всего жизненного цикла. Приоритет при закупке следует отдавать продукции производителей, предоставляющих полный комплект технической документации и сертификаты соответствия отраслевым стандартам.