Краны шаровые фланцевые Ду 250: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Шаровой фланцевый кран диаметром условного прохода (Ду) 250 мм представляет собой запорную арматуру полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенную для установки в трубопроводные системы с помощью присоединительных фланцев по ГОСТ, DIN или ANSI. Основная функция устройства – полное перекрытие потока рабочей среды, а в модификациях с трехходовым исполнением или с возможностью регулирования – также распределение или дросселирование. Узел запирания выполнен в виде сферического затвора (шара) с сквозным цилиндрическим отверстием, который поворачивается на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной потоку.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция крана Ду 250 является плавающей или с опорой шарового затвора в подшипниках. В кранах большого диаметра, как правило, применяется конструкция с опорой на цапфах (шаровые краны с плавающей пробкой на такие диаметры практически не производятся), что позволяет воспринимать значительные нагрузки от давления среды на затвор, уменьшая крутящий момент при управлении.

• Корпус: Изготавливается литьем из углеродистой (Ст20, 25Л), легированной (09Г2С, 12Х18Н9Т, 20Х13) или нержавеющей стали (AISI 304, 316). Для специфических сред применяются сплавы на основе никеля (хастеллой, монель) или двухслойные материалы. Чугунные корпуса (ВЧШГ, ЧШГ) для Ду 250 используются реже из-за ограничений по давлению и ударным нагрузкам.
• Шаровой затвор: Обычно выполняется из нержавеющей стали с последующим нанесением износостойких покрытий для обеспечения герметичности и снижения трения. Распространены покрытия из хрома, никеля, карбида вольфрама или полимерные напыления.
• Уплотнения: Критически важный элемент. Седловые уплотнения изготавливаются из фторопласта (PTFE), модифицированного PTFE (RPTFE), нейлона, усиленного графитом PTFE или терморасширенного графита для высокотемпературных применений. Материал уплотнений определяет температурный и химический диапазон применения крана.
• Присоединение: Фланцевое по ГОСТ 33259-2015 (ранее ГОСТ 12815-80), DIN EN 1092-1 или ASME/ANSI B16.5. Для Ду 250 типовое исполнение – фланец с соединительным выступом (тип 01). Давление (PN/Ру) определяет количество и диаметр отверстий под шпильки, а также геометрию уплотнительной поверхности (тип исполнения).
• Управление: Ручное (рычажный привод, маховик с редуктором), пневматическое, гидравлическое или электрическое. Для ручного управления кранами Ду 250 обязательна установка редуктора, так как усилие для поворота шара слишком велико.

Области применения и рабочие параметры

Краны шаровые фланцевые Ду 250 находят применение в магистральных трубопроводах среднего и большого диаметра.

• Теплоэнергетика и ЖКХ: Магистральные сети теплоснабжения (подающая и обратная линии), узлы ввода/вывода теплоцентралей, системы водоснабжения.
• Нефтегазовая промышленность: Технологические линии, вспомогательные трубопроводы на установках подготовки и переработки.
• Химическая промышленность: Транспортировка химически нейтральных или умеренно агрессивных сред в соответствии с коррозионной стойкостью материалов крана.
• Судостроение: Системы балластные, противопожарные.

Основные технические характеристики шаровых фланцевых кранов Ду 250

Параметр	Типовые значения / Исполнения	Примечания
Условный диаметр (Ду/NPS)	250 мм / 10″	Фактический внутренний диаметр прохода может отличаться в зависимости от типа (полнопроходной/редуцированный).
Условное давление (Ру/PN)	PN10, PN16, PN25, PN40 (1.0, 1.6, 2.5, 4.0 МПа)	Для ANSI: Class 150, Class 300. Максимальное рабочее давление указывается с учетом температуры.
Температурный диапазон	От -60°C до +300°C	Зависит от материала седловых уплотнений: PTFE: -30…+150°C; RPTFE: -30…+180°C; PEEK: -60…+300°C.
Материал корпуса (основные)	Углеродистая сталь (WCB), нержавеющая сталь (CF8/304, CF8M/316), ВЧШГ	Выбор по коррозионной стойкости и давлению.
Тип управления	Ручной (редуктор), пневмопривод, электропривод	Для диаметра 250 мм ручное управление без редуктора не применяется.
Стандарт фланцевого соединения	ГОСТ 33259 (тип 01), DIN EN 1092-1 (Form B1), ASME B16.5 (RF)	Крайне важно соответствие фланцев крана и ответных фланцев трубопровода.

Ключевые критерии выбора

Выбор шарового фланцевого крана Ду 250 требует комплексного анализа условий эксплуатации.

• Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара и, главное, уплотнений. Для воды, пара, воздуха подходят стандартные материалы. Для агрессивных химических сред требуется нержавеющая сталь или спецсплавы с соответствующими уплотнениями (PTFE, PEEK).
• Давление и температура: Номинальное давление (PN/Class) должно превышать максимальное рабочее давление в системе с запасом. Температура среды напрямую лимитирует выбор материала уплотнений.
• Требования к герметичности: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2017 или ISO 5208. Для энергетики обычно требуется класс «А» (нулевая протечка).
• Тип прохода: Полнопроходной (full bore) – диаметр отверстия в шаре равен Ду трубопровода, минимизирует гидравлические потери. Стандартнопроходной (reduced bore) – отверстие меньше, что увеличивает скорость потока, но снижает стоимость и крутящий момент.
• Конструкция и обслуживание: Предпочтение отдается кранам с возможностью ремонта/подтяжки уплотнений под давлением (repair in line) без демонтажа с трубопровода. Важно наличие системы смазки и антистатической безопасности.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж крана Ду 250 требует применения грузоподъемной техники и строгого соблюдения последовательности операций.

• Подготовка: Проверить маркировку, комплектность, отсутствие повреждений. Очистить полости крана и фланцы трубопровода от загрязнений. Убедиться в совпадении геометрии и давления фланцев (PN) крана и трубопровода.
• Установка: Кран должен быть в полностью открытом положении. Запрещается использовать привод для подъема крана. Фланцевые соединения стягиваются крест-накрест с рекомендуемым моментом затяжки, указанным в паспорте изделия. Используются прокладки, соответствующие среде и давлению (паронит, спирально-навитые, графитовые).
• Эксплуатация: Плавное открытие/закрытие. Запрещается использовать дополнительные рычаги на рукоятках редуктора. Для приводных кранов необходимо настраивать концевые выключатели.
• Обслуживание: Регламентное обслуживание включает визуальный осмотр, проверку на герметичность, смазку шарниров и штока (если предусмотрена), контроль состояния уплотнений. При падении герметичности возможна подтяжка сальникового узла или замена уплотнительных колец (в ремонтнопригодных конструкциях).

Сравнение с другими типами запорной арматуры на Ду 250

Сравнительный анализ запорной арматуры для трубопроводов Ду 250

Тип арматуры	Преимущества	Недостатки	Предпочтительная область применения
Кран шаровой фланцевый	Высокая герметичность, малое время срабатывания, компактная строительная длина, простота управления.	Ограничения по регулированию потока, потенциальное заклинивание при длительном простое в одном положении, высокая стоимость на большие диаметры.	Системы, требующие частых переключений и надежного запирания (магистральные отсекатели).
Задвижка фланцевая	Малое гидравлическое сопротивление в открытом состоянии, относительно низкая стоимость на большие диаметры.	Большая строительная высота и масса, длительное время срабатывания, износ уплотнительных поверхностей, риск заклинивания.	Магистрали, где арматура работает преимущественно в открытом/закрытом состоянии без частых переключений.
Поворотный дисковый затвор	Минимальная строительная длина и масса, низкая стоимость, пригодность для регулирования.	Остаточный напор в закрытом положении, ограничения по давлению и температуре для упругих седел.	Системы вентиляции, водоснабжения с низким и средним давлением, большие диаметры при ограниченном пространстве.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой класс герметичности должен быть у шарового крана Ду 250 для тепловых сетей?

Для магистральных тепловых сетей, согласно актуальным требованиям нормативной документации (СП 124.13330.2012, ведомственные стандарты), должен применяться запорная арматура с классом герметичности «А» по ГОСТ 9544 (соответствует классу «А» по ISO 5208). Это означает полное отсутствие видимых протечек через затвор и уплотнения при испытаниях.

2. Можно ли использовать шаровой кран Ду 250 для регулирования расхода среды?

Стандартные шаровые краны не предназначены для регулирования потока. Работа в промежуточных положениях приводит к кавитационному износу поверхности шара и седел, вибрации и преждевременному выходу из строя. Для регулирования на таких диаметрах следует применять специальные шаровые краны с V-образным отверстием в шаре или использовать дисковые поворотные затворы, шаровые регулирующие краны.

3. Чем отличается полнопроходной (full bore) кран от стандартнопроходного (reduced bore) для Ду 250?

Полнопроходной кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру трубопровода Ду 250 (примерно 250 мм). Это исключает гидравлические потери и позволяет проводить очистку трубопровода скребком. Стандартнопроходной кран имеет отверстие меньше (например, 215 мм), что создает локальное сужение, увеличивает скорость потока и потери давления, но снижает крутящий момент, габариты и стоимость крана. Выбор зависит от требований технологического процесса.

4. Как правильно подобрать фланцевые прокладки для монтажа?

Тип прокладки определяется давлением (PN), температурой и рабочей средой. Для пара и горячей воды при PN16-PN40 чаще применяются паронитовые прокладки (ПОН, ПМБ) или спирально-навитые (SPW) с графитовым или паронитовым наполнителем. Для агрессивных сред – прокладки из PTFE или графита. Критически важно, чтобы наружный/внутренний диаметр прокладки соответствовал размерам фланца (по выступам и отверстиям), а толщина была стандартной для данного давления.

5. Почему для ручного управления краном Ду 250 обязателен редуктор?

Сила трения между уплотнениями седел и поверхностью шара, а также момент от давления среды на затвор при диаметре 250 мм создают чрезвычайно высокое сопротивление повороту. Редуктор (червячный или планетарный) позволяет многократно увеличить передаваемое усилие и сделать открытие/закрытие крана возможным для оператора без применения чрезмерных физических усилий, а также обеспечивает фиксацию положения.

6. Каковы признаки необходимости технического обслуживания или замены крана?

Основные признаки: визуальная протечка через сальниковое уплотнение штока или фланцевые соединения (после подтяжки), протечка через затвор (класс герметичности ниже «А»), увеличение усилия при ручном управлении сверх паспортных значений, неполное открытие/закрытие приводом, внешние механические повреждения корпуса или привода. Регламентные проверки должны проводиться согласно графику ППР энергохозяйства.