Краны шаровые фланцевые Ду 40
Краны шаровые фланцевые Ду 40: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Кран шаровой фланцевый Ду 40 — это трубопроводная арматура полнопроходного или стандартнопроходного типа, предназначенная для оперативного перекрытия, распределения или изменения направления потока рабочей среды в трубопроводах номинальным диаметром 40 мм. Устройство относится к классу запорной арматуры и характеризуется поворотом сферического запорного элемента (пробки) на 90 градусов вокруг оси, перпендикулярной потоку. Фланцевое присоединение в соответствии с ГОСТ, EN или ASME стандартами обеспечивает надежное, разъемное соединение с трубопроводом, что критически важно для систем, требующих периодического обслуживания или демонтажа.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция крана включает несколько ключевых компонентов, от качества и совместимости которых зависит его надежность и ресурс.
- Корпус и фланцы: Изготавливаются методом литья, ковки или штамповки. Основные материалы: углеродистая сталь (ст. 20, 25Л), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, 08Х18Н10, AISI 304, 316), реже — чугун ВЧШГ или латунь. Фланцы имеют исполнение в соответствии с ГОСТ 33259-2015 (типы 01-05, ранее ГОСТ 12815-80), EN 1092-1 (PN10, PN16, PN25, PN40) или ASME B16.5 (Class 150, 300). Для Ду 40 наиболее распространены фланцы с условным давлением PN16 (Ру16) и Class 150.
- Шар (сферическая пробка): Является запорным элементом. Для обеспечения герметичности имеет высокий класс шероховатости поверхности (полировка). Материал — чаще всего нержавеющая сталь с хромированием или никелированием для повышения коррозионной стойкости и снижения трения.
- Уплотнительные седла: Расположены между шаром и корпусом, обеспечивают герметичность в закрытом положении. Материал — фторопласт (PTFE, RPTFE), тефлон с усилением, нейлон, реже — металлические уплотнения для высоких температур. От выбора материала седла напрямую зависит температурный диапазон применения крана.
- Шпиндель (шток): Передает крутящий момент от привода или рукоятки к шару. Выполняется из нержавеющей стали. Конструкция должна обеспечивать герметичный вывод штока из корпуса (сальниковое уплотнение или сильфонный узел для особо ответственных сред).
- Управление: Ручное (рычаг, редукторный механизм) или автоматическое (электропривод, пневмопривод). Для кранов Ду 40 с ручным управлением длина рычага рассчитывается так, чтобы усилие для перекрытия потока не превышало нормированных значений (обычно не более 250 Н).
- PN6 (Ру6) — для систем с низким давлением.
- PN10 (Ру10) — водоснабжение, системы отопления.
- PN16 (Ру16) — наиболее универсальный и распространенный класс для воды, пара, инертных газов, нефтепродуктов.
- PN25 (Ру25), PN40 (Ру40), Class 150, Class 300 — для технологических линий в промышленности и энергетике.
- Полнопроходный (Full Bore, FB): Диаметр прохода в кране примерно равен внутреннему диаметру трубопровода Ду 40. Минимальные гидравлические потери, возможность проведения скребка или очистного устройства.
- Стандартнопроходный (Reduced Bore, RB): Диаметр прохода на 1-2 типоразмера меньше условного диаметра (например, проход как у Ду 32). Применяется там, где не критичны потери давления, в целях экономии.
- Теплоэнергетика: Вводы и выводы теплообменного оборудования, обводные линии (байпасы), дренажные линии, системы подпитки. Для пара и горячей воды (свыше 110°C) применяются краны на PN40 с сильфонным уплотнением штока.
- Водоснабжение и водоотведение: Запорная арматура на насосных станциях, распределительных сетях, фильтрах. Исполнение из чугуна с эпоксидным покрытием или нержавеющей стали.
- Нефтегазовая и химическая промышленность: Линии технологических процессов, КИПиА, отбор проб. Применяются краны в коррозионностойком исполнении (нержавеющая сталь AISI 316), часто с антистатическим устройством и пожаробезопасным исполнением (Fire Safe по API 607/ISO 10497).
- Общепромышленное применение: Воздушные и газовые системы, линии смазки и гидравлики.
- Перед установкой необходимо проверить чистоту внутренней полости крана и фланцев трубопровода, отсутствие механических повреждений.
- Фланцевые соединения должны быть соосными. Запрещается компенсировать несоосность трубопровода затяжкой болтов крана.
- Прокладки должны соответствовать рабочей среде и давлению. Рекомендуется использовать прокладки из паронита, фторопласта или спирально-навитые.
- Болты фланцевых соединений должны затягиваться крест-накрест (по диагонали) динамометрическим ключом с усилием, указанным в паспорте на кран или по нормативным документам (например, СП 119.13330).
- Кран должен быть установлен в таком положении, чтобы ось шара была горизонтальна. Установка крана маховиком вниз не рекомендуется.
- При эксплуатации запрещается использовать дополнительные рычаги на рукоятке для облегчения поворота. Заедание может свидетельствовать о неисправности или превышении допустимого перепада давления.
- Техническое обслуживание включает периодическую проверку на герметичность, смазку резьбовых соединений штока (если предусмотрено) и визуальный осмотр.
- ГОСТ 28343-2019 (ISO 17292:2015): Краны шаровые для нефтяной, нефтехимической и смежных отраслей промышленности. Основной стандарт в РФ.
- ГОСТ Р 55018-2012: Арматура трубопроводная. Общие технические условия.
- ISO 17292: Нефтяная, нефтехимическая и газовая промышленность. Краны шаровые металлические.
- API 608: Металлические шаровые краны с фланцевыми и стыковыми концами.
- EN 12516-1: Расчет на прочность корпусных деталей.
- EN 12266-1: Испытания арматуры.
- Для холодной и горячей воды (до 90-110°C): Достаточно крана из углеродистой стали ст.20 с уплотнениями из PTFE. Для воды с высоким содержанием солей (жесткость) предпочтительна нержавеющая сталь.
- Для пара (насыщенного и перегретого): Обязательно применение кранов, рассчитанных на соответствующие температуры и давления (обычно не ниже PN40). Корпус — углеродистая или легированная сталь. Уплотнения — графит, металлические седла. Часто требуется сильфонное уплотнение штока для исключения утечек.
- Визуальный осмотр на предмет утечек по штоку и фланцам — ежемесячно.
- Проверка легкости хода и герметичности в закрытом положении — каждые 6-12 месяцев.
- Капитальный ремонт с заменой уплотнительных седел и сальников — по наработке (количеству циклов) или при появлении признаков негерметичности. Ресурс качественных кранов при правильной эксплуатации может превышать 10 000 циклов.
- Загрязнение или попадание твердых частиц в зону седло-шар: Необходимо несколько раз попробовать приоткрыть и закрыть кран, если возможно — промыть линию. В противном случае — демонтаж и чистка.
- Неправильная настройка концевых выключателей электропривода: Требуется перенастройка привода согласно инструкции.
- Превышение перепада давления на кране сверх паспортного значения: Привод не развивает достаточного крутящего момента. Необходимо проверить давление в системе перед и после крана. Возможна установка привода с большим моментом.
- Механическое повреждение (износ) седла или шара: Требуется ремонт или замена крана.
Основные технические характеристики и параметры выбора
Выбор шарового крана Ду 40 осуществляется на основе анализа следующих параметров:
1. Условное давление (PN / Ру, Class)
Определяет максимальное избыточное давление рабочей среды при температуре 20°C, при котором гарантируется длительная и безопасная работа. Для Ду 40 распространены следующие ряды:
2. Проход (полнота прохода)
3. Рабочая среда и температурный диапазон
Материалы крана (корпус, седла, уплотнения) должны быть химически стойкими к рабочей среде. Температурный диапазон в первую очередь лимитирован материалом уплотнительных седел.
| Материал седла/уплотнения | Диапазон рабочей температуры, °C | Рекомендуемые среды |
|---|---|---|
| PTFE (фторопласт-4) | -20 … +150 | Вода, пар, химические среды, нефтепродукты (до указанной температуры) |
| RPTFE (усиленный фторопласт) | -30 … +180 | Более агрессивные среды, повышенные температуры |
| Nylon (полиамид) | -20 … +80 | Холодная и горячая вода, воздух |
| Металл-металл | До +500 и выше | Перегретый пар, высокотемпературные газы и масла |
Области применения в энергетике и промышленности
Монтаж и эксплуатационные требования
Монтаж фланцевого крана Ду 40 требует соблюдения строгих правил:
Стандарты и нормативная документация
Производство и поставка кранов шаровых фланцевых Ду 40 регламентируется следующими основными стандартами:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кран Ду 40 PN16 от крана Ду 40 Ру16?
Ничем не отличается. PN (Pressure Nominal) — это обозначение номинального давления по европейским (EN) и международным (ISO) стандартам. Ру — условное давление по российским (ГОСТ) стандартам. Цифровые значения, как правило, соответствуют друг другу (PN16 = Ру16). Оба параметра указывают на давление в барах при температуре 20°C.
Можно ли использовать шаровой кран Ду 40 для регулирования расхода среды?
Нет, шаровые краны, за редким исключением специальных моделей с V-образным шаром, предназначены исключительно для запорных функций (открыто/закрыто). Использование в промежуточном положении для регулирования приводит к кавитационному износу седла и шара, быстрому разрушению уплотнений и потере герметичности.
Как правильно подобрать материал корпуса крана для воды и для пара?
Что означает маркировка «антистатическое устройство» (АС) на шаровом кране?
В шаровых кранах при быстром перемещении среды (особенно углеводородов) возможно накопление статического электричества на подвижных частях (шаре, штоке). Антистатическое устройство — это пружина или специальный контакт, обеспечивающий постоянную электрическую связь между шаром, штоком и корпусом, что позволяет отводить статический заряд на землю и предотвращает искрообразование. Является обязательным требованием для работы с легковоспламеняющимися средами.
Как часто необходимо проводить техническое обслуживание фланцевого шарового крана Ду 40?
Периодичность ТО устанавливается инструкцией завода-изготовителя и зависит от условий эксплуатации (среда, температура, цикличность). В общем случае рекомендуется:
Почему кран Ду 40 с электроприводом может не закрыться до конца, и как решить эту проблему?
Основные причины и решения: