Краны шаровые фланцевые Ду 200: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Кран шаровой фланцевый Ду 200 представляет собой запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для установки в трубопроводных системах номинальным диаметром 200 мм (DN 200). Его основная функция – полное перекрытие или открытие потока рабочей среды, а в моделях с возможностью регулирования – дросселирование. Фланцевое присоединение, соответствующее стандартам ГОСТ, DIN или ANSI, обеспечивает надежный монтаж и демонтаж на ответственных участках магистралей без необходимости резки трубопровода.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана DN 200 базируется на корпусе, внутри которого размещен сферический затвор (шар) со сквозным отверстием. Шар соединен с приводом (ручным или механизированным) через шпиндель, который обеспечивает его поворот на 90 градусов. Герметичность в закрытом положении достигается за счет уплотнительных седел, прижимаемых к поверхности шара.

• Корпус и шар: Основные материалы – углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25, ст. 09Г2С), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316), реже – чугун ВЧШГ для определенных сред и давлений. Шар часто имеет хромированное или никелированное покрытие для снижения трения и повышения коррозионной стойкости.
• Уплотнения седел: Ключевой элемент для герметичности. Применяются фторопласт (PTFE), усиленный графитом PTFE, нейлон, PEEK, реже – металлические уплотнения для высоких температур. Выбор материала зависит от агрессивности и температуры среды.
• Тип конструкции корпуса: Для DN 200 преимущественно используются краны с разборным корпусом (соединение болтами) – двухсоставные или трехсоставные, что облегчает обслуживание и ремонт. Цельносварные корпуса применяются для особо ответственных систем.
• Управление: Ручное (рычажное или редукторное), пневматическое, электрическое или гидравлическое. Для кранов Ду 200 ручное управление рычагом затруднено из-за высокого крутящего момента, поэтому чаще применяются редукторы с червячной или конической передачей, либо приводы.

Основные технические характеристики и параметры выбора

Выбор шарового крана DN 200 требует тщательного анализа рабочих условий системы. Ключевые параметры представлены в таблице.

Технические параметры шаровых кранов DN 200

Параметр	Типовые значения / Варианты исполнения	Комментарии
Номинальный диаметр (DN)	200 мм	Соответствует условному проходу. Фактический диаметр отверстия в шарe (проход) может быть полным (Full Bore, ~200 мм) или стандартным (Reduced Bore, ~150-160 мм).
Номинальное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, Class 150, Class 300	Определяет максимальное рабочее давление при температуре 20°C. Для высоких температур требуется поправка.
Рабочая температура	От -60°C до +200°C (зависит от уплотнений)	Для PTFE: -40°C…+180°C. Для PEEK: до +250°C. Низкотемпературные исполнения с сильфонным уплотнением шпинделя.
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, щелочи, кислоты (в совместимом исполнении), аммиак, сжиженные газы.	Материалы корпуса, шара и уплотнений должны быть химически стойкими к конкретной среде.
Материал корпуса	Углеродистая сталь, нержавеющая сталь, чугун ВЧШГ	Сталь 09Г2С – для низких температур. Нержавейка – для агрессивных сред. ВЧШГ – для воды, пара, газа при умеренных давлениях.
Тип присоединения	Фланец ГОСТ 33259 (ранее ГОСТ 12815), DIN EN 1092-1, ASME B16.5	Исполнение фланцев (тип уплотнения, геометрия) должно соответствовать фланцам на трубопроводе. Давление (PN/Class) – строго согласовано.
Класс герметичности	Класс А (нулевая утечка) по ГОСТ 9544, ISO 15848, API 6D	Обязательный параметр для энергетики и ответственных систем. Проверяется испытаниями на герметичность.
Стандарты	ГОСТ 28343, ГОСТ 21345, API 6D, ISO 17292	Определяют конструктивные требования, методы испытаний, маркировку.

Области применения в энергетике и промышленности

Краны шаровые фланцевые Ду 200 находят применение на ответственных участках из-за высокой надежности и хороших гидравлических характеристик.

• Теплоэнергетика: В системах теплоснабжения (магистральные и распределительные сети), в качестве запорной арматуры на вводах/выводах теплообменников, в системах подпитки. Исполнения для пара требуют специальных расчетов на прочность и температурные деформации.
• Нефтегазовая отрасль: На технологических линиях, установках подготовки нефти и газа, в системах топливного газа для турбин. Применяются краны в исполнении с противопожарным исполнением (API 607/API 6FA) и антистатической конструкцией.
• Химическая промышленность: Для транспортировки химических реагентов, кислот, щелочей. Используются краны из нержавеющей стали AISI 316/316L или с футеровкой, с уплотнениями из PTFE или PEEK.
• Водоснабжение и водоотведение: На магистральных водоводах, насосных станциях, очистных сооружениях. Часто используются краны с корпусом из ВЧШГ с эпоксидным покрытием.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж крана DN 200 критически важен для его долговечности и герметичности системы.

• Предмонтажная подготовка: Проверка маркировки, комплектности, состояния фланцевых поверхностей. Очистка фланцев трубопровода от грязи и окалины. Проверка свободного хода шара (несколько циклов открытие-закрытие).
• Установка: Кран должен быть установлен в закрытом положении. Запрещается использовать привод для выравнивания отверстий фланцев. Монтаж производится на опоры или поддерживающие конструкции, исключающие нагрузку на корпус крана от веса трубопровода. Фланцевые соединения стягиваются крест-накрест с контролем момента затяжки согласно данным производителя.
• Эксплуатация: Для ручных кранов с редуктором – не применять чрезмерных усилий. Периодичность технического обслуживания (ТО) определяется регламентом, но включает визуальный осмотр, проверку на герметичность, смазку шпинделя и привода (если предусмотрено).
• Хранение: Длительное хранение должно осуществляться в закрытом положении, с защитными заглушками на фланцах, в сухом помещении.

Сравнение с другими типами запорной арматуры на Ду 200

Выбор между шаровым краном, задвижкой и поворотным затвором определяется требованиями системы.

Сравнение типов запорной арматуры для DN 200

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки	Предпочтительное применение
Кран шаровой фланцевый	Высокая герметичность (класс А), малое время срабатывания, компактная строительная длина, полнопроходность (min гидрав. сопротивление), простота управления.	Ограничение по температуре среды (уплотнения), потенциальное заклинивание при длительном простое в одном положении, относительно высокая стоимость для высоких давлений.	Системы, требующие частых переключений, быстрого закрытия, с высокими требованиями к герметичности, с вязкими и не кристаллизующимися средами.
Задвижка фланцевая	Малое гидравлическое сопротивление в открытом состоянии (полнопроходная), пригодность для высоких температур и давлений, надежность.	Большая строительная высота и масса, медленное срабатывание, износ уплотнительных поверхностей в частично открытом положении, сложность ремонта.	Магистральные трубопроводы, где арматура работает преимущественно в открытом/закрытом состоянии, без регулирования, для высокотемпературного пара и агрессивных сред в специальном исполнении.
Поворотный затвор (дисковый)	Малая строительная длина и масса, низкая стоимость, быстрое срабатывание.	Ограниченное давление (обычно до PN16-25 для DN200), наличие дросселирующего эффекта даже в открытом состоянии, более низкий класс герметичности, ограничения по температуре (уплотнения).	Системы вентиляции, водоснабжения с низким давлением, где ключевыми являются массогабаритные и экономические показатели.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается полнопроходный (Full Bore) крана от стандартнопроходного (Reduced Bore) для Ду 200?

Полнопроходный кран имеет диаметр отверстия в шаре, практически равный внутреннему диаметру трубопровода DN 200 (~200 мм). Это минимизирует гидравлические потери и позволяет проводить очистку трубопровода скребком. Стандартнопроходный (редуцированный) кран имеет отверстие меньше на 1-2 типоразмера (для DN 200 обычно ~150-160 мм), что увеличивает скорость потока на участке крана, но и повышает гидравлическое сопротивление. Выбор зависит от требований системы к потерям давления и необходимости инспекции/очистки линии.

Какие фланцы должны быть на кране для подключения к трубопроводу по ГОСТ?

Для систем, спроектированных по российским нормам, краны должны иметь фланцы по ГОСТ 33259 (ранее ГОСТ 12815) на соответствующее давление (Ру). Наиболее распространены для Ду 200 исполнения:

• С соединительным выступом (тип 1, «шип-паз») – для давлений Ру 1,6; 2,5; 4,0 МПа.
• С выступом (тип 2) – для всех давлений.
• С впадиной (тип 3) – для всех давлений.

Геометрия (размеры, число и диаметр отверстий под шпильки) фланца крана должна в точности соответствовать фланцу на трубопроводе. Несоответствие стандартов (например, установка крана с фланцем DIN на трубопровод с фланцем ГОСТ) требует использования переходных фланцев.

Как правильно выбрать материал уплотнительных седел для перекачки горячей воды (t=150°C)?

Для горячей воды температурой 150°C стандартный фторопласт (PTFE) находится на верхней границе своего диапазона, где возможно повышенное ползучесть и снижение ресурса. Рекомендуется применять:

• Уплотнения из PTFE, армированного углеродным волокном, стекловолокном или графитом. Они имеют более высокую механическую прочность и термостабильность.
• Уплотнения из PEEK (полиэтерэтеркетон). Это оптимальный, хотя и более дорогой, выбор для таких температур. PEEK сохраняет стабильность и износостойкость.
• Металлические сильфонные уплотнения для особо ответственных систем, но они могут иметь более высокий крутящий момент.

В спецификации необходимо явно указывать требуемый материал седел.

Требуется ли обслуживание шарового крана Ду 200, и если да, то в чем оно заключается?

Да, даже необслуживаемые краны требуют периодического контроля и обслуживания. Регламент включает:

• Внешний осмотр на предмет коррозии, повреждений, утечек по шпинделю и фланцевым соединениям.
• Проверка легкости хода (для ручных кранов) – не должно быть заеданий.
• Для кранов с системой смазки – периодическая подача специальной консистентной смазки через пресс-масленки для защиты шара и седел от коррозии/прикипания.
• При обнаружении негерметичности в закрытом положении некоторые конструкции позволяют провести одноразовую подтяжку сальникового узла или замену седел (в разборных кранах).

Периодичность ТО устанавливается паспортом изделия и регламентом эксплуатации системы (например, 1 раз в 2 года).

Можно ли использовать шаровой кран Ду 200 для регулирования расхода среды?

Шаровые краны не являются регулирующей арматурой в классическом понимании. Их можно использовать для дросселирования потока только в ограниченном диапазоне (примерно от 30% до 80% открытия) и только для неабразивных сред. В частично открытом положении поток вызывает кавитацию и эрозионный износ поверхности шара и краев седла, что приводит к потере герметичности и преждевременному выходу из строя. Для точного и долговечного регулирования расхода на трубопроводах DN 200 следует применять специализированные регулирующие клапаны (вентили) или шаровые краны с седлами V-образной формы (для регулирования), если это допускается производителем.

Что означает антистатическое исполнение и когда оно требуется?

Антистатическая конструкция обеспечивает электрическую непрерывность между шаром, шпинделем и корпусом. Это предотвращает накопление статического электричества, возникающего при трении и движении диэлектрических сред (углеводороды, газы) через кран, что исключает риск искрообразования и взрыва. Такое исполнение является обязательным для кранов, устанавливаемых на трубопроводах с горючими жидкостями и газами (нефтепродукты, природный газ, кислород) согласно требованиям стандартов (API 6D, ГОСТ Р 53673). Обеспечивается обычно за счет установки специальной пружины между шаром и шпинделем.