Краны шаровые фланцевые для газа

Краны шаровые фланцевые для газовых систем: конструкция, применение, стандарты и выбор

Шаровой кран фланцевый для газа представляет собой запорную арматуру, в которой запирающий элемент выполнен в форме сферы (шара) с сквозным отверстием. Управление осуществляется поворотом шара на 90°, что обеспечивает полное открытие или закрытие проходного сечения. Фланцевое присоединение, соответствующее стандартам ГОСТ, DIN, ANSI, позволяет осуществлять быстрый монтаж и демонтаж крана на трубопроводах, что критически важно для газовых систем, требующих периодического обслуживания и высокой надежности соединений.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция газового шарового крана фланцевого типа оптимизирована для работы со средами, обладающими высокой проникающей способностью и потенциальной взрывоопасностью.

• Корпус: Изготавливается из углеродистой (Ст20, 25Л), легированной (09Г2С) или нержавеющей (12Х18Н10Т, AISI 304/316) стали. Для газов, не содержащих агрессивных примесей (природный, сжиженный), широко применяется ковкий чугун с эпоксидным или иным антикоррозионным покрытием.
• Шар (затвор): Обычно выполняется из нержавеющей стали с последующим хромированием или никелированием для достижения высокой твердости (до 65 HRC) и минимального коэффициента трения. Для агрессивных газов шар может быть выполнен полностью из нержавеющей стали AISI 316.
• Уплотнения: Ключевой элемент для газовых кранов. Седельные уплотнения изготавливаются из фторопласта (PTFE), армированного графитом или углеродным волокном для обеспечения низкого трения и стабильности при перепадах температур. Для сред с высокой чистотой или в криогенных применениях используются уплотнения из PCTFE. В качестве дополнительной безопасности применяются уплотнения «сиденье-пружина», обеспечивающие постоянный прижим и компенсацию износа.
• Шпиндель (шток): Выполняется из нержавеющей стали. Обязательным является конструкция, обеспечивающая антивырывную безопасность – шток не может быть извлечен из корпуса под давлением. Уплотнение штока – многоступенчатое, часто с использованием сальниковых набирок из графита, что исключает утечку газа в атмосферу.
• Присоединительные фланцы: Соответствуют ГОСТ 33259, ГОСТ 12820, DIN EN 1092-1, ANSI B16.5. Исполнение уплотнительной поверхности (RF – с выступом, FF – плоская) должно соответствовать фланцам трубопровода. Для газовых систем часто предъявляются требования к чистоте обработки поверхности.
• Привод: Управление может быть ручным (рычаг, редуктор) или автоматизированным (пневматический, электрический, гидравлический привод). Для газовых магистралей, входящих в систему АСУ ТП, обязательна установка приводов с концевыми выключателями и датчиками положения.

Классификация и технические параметры

Выбор крана определяется параметрами технологического процесса и нормативными требованиями.

Таблица 1: Основные классификационные признаки

Признак	Типы	Описание и применение
Конструкция корпуса	Цельносварной, Разборный	Цельносварной – для высоких давлений, неразборный. Разборный (с болтовым соединением половин) – для обслуживания и замены уплотнений.
Проходное сечение	Полнопроходный (Full Bore), Стандартнопроходный (Reduced Bore)	Полнопроходный (DN = Dу) – минимальные гидравлические потери, для магистральных газопроводов. Стандартнопроходный (DN < Dу) – меньшие габариты и момент управления, где потери не критичны.
Тип управления	Ручной, С редуктором, С приводом	Ручной – для DN до 150 мм и давлений до 4.0 МПа. Редуктор – для DN свыше 100 мм. Привод – для дистанционного и автоматического управления.
Рабочая среда	Природный газ (метан), СУГ (пропан-бутан), Азот, Кислород, Агрессивные газы	Определяет требования к материалам и чистоте сборки. Для кислорода требуется обезжиривание. Для СУГ – стойкость к «холодному» течению уплотнений.

Таблица 2: Основные технические характеристики (типовой ряд)

Параметр	Диапазон значений	Стандарты
Условный диаметр (DN/Dу)	от 15 мм (½») до 500 мм (20″) и более	ГОСТ 28338, ISO 6708
Условное давление (PN/Ru)	PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100	ГОСТ 26349, DIN EN 1333
Класс давления (ANSI)	Class 150, Class 300, Class 600	ANSI B16.34
Рабочая температура	от -60°C до +200°C (стандартно). Для специальных исполнений: от -196°C (криогенные) до +400°C.	Зависит от материалов уплотнений.
Герметичность по затвору	Класс А (нулевая утечка) по ГОСТ 9544, Класс VI по MSS SP-61/API 598	Для газа обязателен высокий класс (А, VI).

Нормативные требования и стандарты для газовой арматуры

Применение в газовой отрасли накладывает строгие требования, регламентированные национальными и международными стандартами.

• ГОСТ и ТР ТС: Основные стандарты в РФ и ЕАЭС: ГОСТ 9702-87 (Краны шаровые. Общие технические условия), ГОСТ 28338-2016 (Проходы условные), ГОСТ 33259-2015 (Фланцы арматуры). Для оборудования, работающего под давлением, обязательно соответствие Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».
• Сертификация: Краны для магистрального природного газа и СУГ подлежат обязательной сертификации с выдачей разрешения Ростехнадзора. Часто требуется сертификация по стандартам взрывозащиты (для приводов) – ГОСТ Р МЭК 60079.
• Дополнительные испытания: Помимо стандартных гидравлических испытаний на прочность и герметичность, для газовых кранов могут проводиться испытания на герметичность в среде гелий-воздух (более чувствительный метод), а также испытания на стойкость к циклированию (ресурс открытие-закрытие).

Особенности монтажа и эксплуатации в газовых системах

Правильный монтаж и обслуживание – залог долговечной и безопасной работы арматуры.

• Подготовка к монтажу: Перед установкой необходимо проверить маркировку (DN, PN, материал, направление подачи среды), целостность и чистоту внутренней полости и уплотнительных поверхностей фланцев. Убедиться в отсутствии консервационной смазки, недопустимой для газовой среды (особенно для кислорода).
• Установка: Кран монтируется в любом положении, однако предпочтительно расположение шпинделем вертикально или под углом. Обязательно обеспечить соосность фланцев трубопровода и крана без принудительной компенсации misalignment болтами. Использовать прокладки, соответствующие рабочей среде и давлению (паронит, фторопласт, спирально-навитые). Затяжку болтов производить крест-накрест по схеме, указанной производителем, с контролем момента затяжки.
• Эксплуатация: Работа – только в положении «полностью открыто» или «полностью закрыто». Использование в качестве регулирующей арматуры недопустимо из-за эрозионного износа седла и шара. Для смазки шпинделя (если предусмотрено) использовать только одобренные для газа смазочные материалы.
• Техническое обслуживание: Включает периодический контроль момента срабатывания, визуальный осмотр на предмет внешней коррозии, проверку герметичности сальникового уплотнения. Регламентные работы по замене уплотнительных колец проводятся в соответствии с инструкцией завода-изготовителя, часто требуют демонтажа крана.

Критерии выбора шарового крана для газовых систем

• Параметры среды: Тип газа, рабочее и пробное давление, температура (мин./макс.).
• Условия эксплуатации: Частота циклов срабатывания, необходимость дистанционного управления, климатическое исполнение (для наружной установки – защитное покрытие, удлиненный шпиндель в теплоизоляционной рубашке).
• Требования безопасности: Класс герметичности, наличие антистатического устройства (обеспечивающего электрическую непрерывность между шаром и корпусом), конструкция «антивырыв», пожаробезопасное исполнение (Fire Safe по API 607/ISO 10497).
• Стандарты присоединения: Полное соответствие фланцев трубопровода (стандарт, геометрия, исполнение поверхности).
• Документация: Наличие полного комплекта паспортной документации, сертификатов соответствия, разрешения Ростехнадзора (где требуется).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран для газа от крана для воды или пара?

Краны для газа имеют повышенный класс герметичности затвора (класс А по ГОСТ), часто оснащаются антистатическим устройством, проходят более строгие испытания на герметичность (например, гелиевым течеискателем). Материалы уплотнений подбираются с учетом минимального газопроницания и сохранения эластичных свойств в данной среде. Для СУГ учитывается стойкость к резкому охлаждению.

Можно ли использовать чугунный фланцевый шаровой кран на газе?

Да, но с ограничениями. Ковкий чугун (EN-GJS-400-18, ЧК20-40) с антикоррозионным покрытием разрешен для природного газа и инертных газов при давлениях, как правило, до PN16 и температурах выше 0°C. Для сжиженных углеводородных газов (СУГ), агрессивных или кислородных сред требуется стальное исполнение. Выбор должен быть подтвержден сертификацией изделия для конкретной среды.

Что такое исполнение «Fire Safe» и когда оно необходимо?

Исполнение «Fire Safe» (пожаробезопасное) означает, что при пожаре и разрушении основных полимерных уплотнений кран сохраняет способность удерживать среду за счет металл-металл контакта между шаром и дополнительными уплотнениями из жаропрочного материала. Такое исполнение обязательно для газопроводов на пожароопасных объектах: нефтегазоперерабатывающих заводах, химических производствах, резервуарных парках. Соответствует стандартам API 607, ISO 10497.

Как часто необходимо обслуживать шаровые краны на газопроводе?

Плановый внешний осмотр и проверка на герметичность в закрытом положении должны проводиться не реже 1 раза в 6 месяцев. Оперативное техническое обслуживание (смазка шпинделя, проверка момента срабатывания) – согласно регламенту производителя, обычно раз в 1-2 года. Капитальный ремонт с заменой уплотнений выполняется по результатам диагностики или при появлении признаков утечки. Ресурс до первого ремонта у качественных кранов составляет несколько тысяч циклов.

Почему для газа часто выбирают полнопроходные (Full Bore) краны?

Полнопроходные краны обеспечивают отсутствие местных сужений в трубопроводе, что минимизирует гидравлические потери давления, что критически важно для магистральных газотранспортных систем. Кроме того, такой конструктив позволяет проводить через кран очистные устройства (скребки, шары) для дефектоскопии и очистки внутренней полости трубопровода без демонтажа арматуры.

Каков порядок действий при обнаружении утечки газа через сальниковое уплотнение шпинделя?

1. Немедленно сообщить об утечке ответственному персоналу и службе газового надзора согласно инструкции по промбезопасности. 2. При возможности безопасной изоляции участка – перекрыть кран. 3. Не пытаться подтягивать сальник под давлением. 4. После стравливания давления и продувки участка газопровода инертным газом/воздухом можно выполнить плановую подтяжку сальниковых гаек (если конструкция предусматривает) или начать процедуру демонтажа крана для замены уплотнительных элементов. Все работы должны выполняться по наряду-допуску.