Краны шаровые фланцевые Ду 150: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Кран шаровой фланцевый Ду 150 представляет собой запорную или запорно-регулирующую арматуру, предназначенную для установки в трубопроводные системы номинальным диаметром 150 мм (6 дюймов) посредством фланцевого соединения по ГОСТ, DIN, ANSI или другим стандартам. Основная функция устройства – полное перекрытие или открытие потока рабочей среды, а в случае исполнения с полнопроходным сечением и специальным затвором – также и регулирование. Узел перекрытия выполнен в виде сферического затвора (шара) с сквозным отверстием, который поворачивается вокруг оси, перпендикулярной направлению потока.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана шарового фланцевого Ду 150 является типовой для данного класса арматуры, но масштабированной и усиленной для работы на большом диаметре. Основные компоненты включают:

• Корпус: Изготавливается литьем или штамповкой из углеродистой (ст. 20, ст. 25) или нержавеющей (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316) стали, реже – из чугуна ВЧШГ (GGG40) для сред низкого давления или латуни. Корпус чаще всего неразборный (сварной), но для специальных применений существуют разборные конструкции с плавающей крышкой.
• Шаровой затвор (шар): Сфера с цилиндрическим или коническим сквозным каналом. Для диаметра Ду 150 шар изготавливается из высокопрочной стали с последующим хромированием, наплавлением нержавеющей стали или покрытием износостойкими материалами (никель, PTFE) для обеспечения герметичности и коррозионной стойкости.
• Седла (уплотнительные кольца): Располагаются между шаром и корпусом, обеспечивая герметичность в закрытом положении. Для Ду 150 применяются уплотнения из фторопласта (PTFE, RPTFE), усиленного графитом, терморасширенного графита или полимерных композитов. В металлосидящих кранах для высоких температур используются седла из нержавеющей стали или карбида вольфрама.
• Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода или рукоятки к шару. Для диаметра 150 мм – это массивный элемент, выполненный из стали, с системой уплотнений (сальниковых или сильфонных для ответственных сред). На шпинделе выполняется антивырывная конструкция.
• Фланцы: Интегральные или приварные встык. Стандарт исполнения фланцев должен строго соответствовать трубопроводной обвязке. Для Ду 150 распространены фланцы по ГОСТ 33259-2015 (типы 01-21), DIN EN 1092-1 (PN10/16/25/40), ASME/ANSI B16.5 Class 150/300.
• Привод: Управление краном такого диаметра, как правило, осуществляется посредством редуктора с рукояткой, пневмо- или электроприводом. Ручное управление маховиком без редуктора затруднено из-за высокого крутящего момента.

Ключевые технические характеристики и параметры выбора

Выбор крана шарового фланцевого Ду 150 требует анализа следующих параметров:

Параметр	Типовые значения/варианты для Ду 150	Комментарий
Номинальный диаметр (DN)	150 мм (6″)	Условный проход. Фактический внутренний диаметр проходного отверстия может отличаться.
Номинальное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, Class 150, Class 300	Максимальное избыточное давление при температуре 20°C. Выбор зависит от параметров системы.
Температурный диапазон	От -60°C до +200°C (зависит от материалов уплотнений)	Для PTFE: -40…+180°C. Для металлических седел: до +500°C.
Тип прохода	Полнопроходный (Full Bore, FB) и редуцированный (Reduced Bore, RB)	Для Ду 150 полнопроходной кран имеет d≈150 мм, редуцированный – d≈100-130 мм. FB – минимальные потери давления, RB – меньшие габариты и крутящий момент.
Материал корпуса	Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун ВЧШГ	Сталь – универсальна для высоких давлений и температур. ВЧШГ – для воды, пара низкого давления, неагрессивных сред.
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, химические вещества (в зависимости от материалов)	Критичен подбор материала корпуса, шара и типа уплотнений под химическую совместимость.
Стандарт фланцев	ГОСТ, DIN, ANSI	Должен строго соответствовать фланцам на трубопроводе. Несовпадение стандартов ведет к невозможности монтажа.
Класс герметичности	Класс А (нулевая утечка), Б, В по ГОСТ 9544-2016. ISO 5208 Rate A.	Для энергетики и опасных сред требуется, как правило, класс А (металл-металл или специальные седла).

Области применения в энергетике и промышленности

Краны шаровые фланцевые Ду 150 находят широкое применение в системах, требующих надежного отсечения потока на магистральных линиях:

• Теплоэнергетика: В системах теплоснабжения (тепловые сети), в качестве запорной арматуры на подающих и обратных трубопроводах воды и пара среднего давления (до PN40).
• Водоснабжение и водоотведение: На магистральных водоводах, насосных станциях, узлах ввода/вывода резервуаров.
• Нефтегазовая промышленность: На технологических линиях транспортировки нефтепродуктов, газа, сжиженных углеводородов (в исполнении под конкретную среду и давление).
• Химическая промышленность: В линиях перекачки химических реагентов (в коррозионностойком исполнении).
• Промышленные предприятия: В системах технологического пара, сжатого воздуха, охлаждающей воды.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж крана Ду 150 требует соблюдения ряда правил:

• Перед установкой необходимо проверить чистоту внутренней полости крана и трубопровода, отсутствие повреждений уплотнительных поверхностей фланцев.
• Кран должен монтироваться в таком положении, чтобы ось шпинделя находилась в вертикальной плоскости. Допускается любое пространственное положение, кроме направления шпинделем вниз при условии наличия дренажного отверстия.
• Фланцевые соединения стягиваются болтами с постепенным и равномерным затягом крест-накрест. Момент затяжки болтов должен соответствовать рекомендациям производителя арматуры и стандартам на фланцы.
• Запрещается использовать рычаги для увеличения момента на рукоятке. Для управления должны применяться штатные редукторы или приводы.
• В системах с высокими температурами необходимо учитывать тепловое расширение и правильно выбирать момент затяжки фланцевых соединений на горячей линии.
• Эксплуатация должна проводиться в пределах паспортных параметров (давление, температура). Циклические испытания на герметичность в рабочем положении рекомендуется проводить согласно регламенту технического обслуживания.

Сравнение с другими типами запорной арматуры на Ду 150

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки (для Ду 150)	Предпочтительная область применения
Кран шаровой фланцевый	Высокая герметичность, малое время срабатывания, полнопроходность (в FB), простота конструкции и обслуживания, возможность установки привода.	Высокий крутящий момент на большом диаметре, ограничения по температуре для полимерных седел, потенциальное заклинивание при длительном простое в одном положении.	Системы, требующие быстрого и надежного перекрытия, частых переключений. Транспорт чистых сред.
Задвижка фланцевая	Малая строительная длина, минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении, стойкость к высоким температурам.	Большая строительная высота, быстрый износ уплотнительных поверхностей в неположениях, сложность ремонта, риск заклинивания.	Магистральные трубопроводы, где арматура находится преимущественно в открытом/закрытом положении без регулирования.
Поворотный затвор (дисковый поворотный)	Малая строительная длина и масса, относительно низкая стоимость на больших диаметрах, быстрое срабатывание.	Ограниченное давление (обычно до PN16-25 для Ду150), наличие дросселирующего эффекта даже в открытом положении, требования к чистоте среды.	Системы вентиляции, водоснабжения низкого и среднего давления, где габариты и вес критичны.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран Ду 150 PN16 от PN40?

Основное отличие – в толщине стенок корпуса, конструкции и материале фланцев, а также в прочностных характеристиках шпинделя и испытательных давлениях. Кран PN40 рассчитан на работу при более высоком рабочем давлении (до 4.0 МПа при 20°C) и, как следствие, имеет большую массу и прочность. Фланцы у крана PN40 также рассчитаны на более высокое давление.

Можно ли использовать шаровой кран Ду 150 для регулирования расхода?

Стандартные шаровые краны, даже полнопроходные, не предназначены для точного регулирования расхода. Их работа в промежуточных положениях приводит к кавитации, эрозии поверхности шара и седла, вибрации и быстрому износу. Для регулирования на диаметре Ду 150 следует применять специальные шаровые краны с V-образным отверстием в шаре или классические регулирующие клапаны.

Какой тип уплотнения шпинделя предпочтительнее: сальниковое или сильфонное?

Сальниковое уплотнение (набивка из графита, PTFE) – стандартное, ремонтопригодное и недорогое решение для большинства сред (вода, воздух, нефтепродукты). Сильфонное уплотнение – абсолютно герметичное, применяется для токсичных, взрывоопасных, дорогостоящих или радиоактивных сред, где утечка недопустима. Для Ду 150 сильфонный узел значительно увеличивает стоимость и габариты крана, поэтому его применение должно быть технически обосновано.

Как правильно подобрать фланцевый стандарт?

Подбор осуществляется строго по проектной документации на трубопровод. Необходимо сопоставить:

• Стандарт (ГОСТ, DIN, ANSI).
• Тип исполнения фланца (например, ГОСТ: тип 01 – с соединительным выступом; DIN: Form B1 – с выступом).
• Номинальное давление (PN или Class).
• Материал фланцев (обычно соответствует материалу корпуса крана).
• Геометрию (количество и диаметр отверстий под шпильки/болты, диаметр расточки).

Несовпадение любого из параметров сделает монтаж невозможным.

Требуется ли техобслуживание шарового крана Ду 150?

Да, даже неразборные краны требуют периодического технического обслуживания. Оно включает: визуальный контроль состояния, проверку легкости хода и герметичности, подтяжку болтов фланцевых соединений (при необходимости), смазку шпинделя и элементов привода согласно регламенту производителя. При потере герметичности может потребоваться замена седел и уплотнений шпинделя, что для кранов Ду 150 часто выполняется в специализированных мастерских.

Что означает маркировка «под приварку» у фланцевого крана?

Маркировка «фланцевый под приварку» означает, что фланцы крана не имеют готовых отверстий под шпильки, а представляют собой плоские кольца с хвостовиком. Они предназначены для вварки в трубопровод, после чего к ним привариваются ответные фланцы. Это решение применяется для систем с очень высокими давлениями и температурами, где требуется максимальная надежность фланцевого соединения, исключающая риск протечки через болтовое соединение. Для стандартных применений используются краны с готовыми фланцевыми соединениями.