Краны шаровые фланцевые Ду 50

Шаровые фланцевые краны Ду 50: конструкция, применение и технические аспекты выбора

Шаровой фланцевый кран с условным проходом Ду 50 (номинальный диаметр 50 мм, что соответствует приблизительно 2 дюймам) представляет собой запорную арматуру полнопроходной или стандартнопроходной конструкции, предназначенную для установки в трубопроводные системы с помощью присоединительных фланцев по ГОСТ, DIN, ANSI или другим стандартам. Основная функция устройства – оперативное и надежное перекрытие потока рабочей среды. Принцип действия основан на повороте на 90° сферического запорного элемента (шара) со сквозным отверстием, ось которого перпендикулярна потоку.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция типового шарового фланцевого крана Ду 50 включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус: Изготавливается литьем или штамповкой. Основные материалы – углеродистая сталь (ст. 20, ст. 25), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304, AISI 316), реже – легированные стали и цветные сплавы. Корпус может быть цельным (сварным) или разборным (на болтовом соединении).
• Шар (затвор): Сферический элемент с цилиндрическим каналом. Для обеспечения герметичности и износостойкости часто выполняется из нержавеющей стали с последующим хромированием, напылением никеля или покрытием из твердых износостойких материалов.
• Уплотнения (седла): Кольцевые элементы, обеспечивающие герметичность в закрытом положении. Материал – фторопласт (PTFE, RPTFE), тефлон с наполнителями (стекловолокно, углерод), реже – другие полимеры (PEEK) или металлические уплотнения для высоких температур.
• Шпиндель (шток): Связывает рукоятку или привод с шаром. Для предотвращения выбивания под давлением оснащается конструктивным стопором или буртиком. Уплотняется сальниковыми узлами (графит, PTFE) или сильфоном в особо ответственных исполнениях.
• Присоединительные фланцы: Соответствуют диаметру Ду 50 и номинальному давлению (PN). Имеют стандартизированные геометрию и размеры (диаметр окружности болтов, количество и диаметр отверстий) для стыковки с ответными фланцами трубопровода.
• Привод: Управление может быть ручным (рычаг, редукторный механизм), электрическим, пневматическим или гидравлическим.

Классификация и технические характеристики

Краны шаровые фланцевые Ду 50 классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.

По типу прохода:

• Полнопроходные (Full Bore, FB): Диаметр отверстия в шаре равен внутреннему диаметру присоединительного патрубка (и примерно равен Ду 50). Характеризуются минимальными гидравлическими потерями.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore, RB): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше условного прохода (например, ~ Ду 40 при Ду 50). Создают повышенное гидравлическое сопротивление, но более компактны и экономичны.

По типу корпуса:

• Цельносварной (сварной) – неразборный, высокая надежность, для ответственных систем.
• Разборный (на болтовом соединении) – позволяет проводить обслуживание и замену уплотнений.

Основные технические параметры для Ду 50:

Параметр	Типовые значения / Варианты
Условный проход (DN / Ду)	50 мм (2″)
Условное давление (PN)	PN16, PN25, PN40, PN63. Соответствует классам давления ANSI: 150, 300, 600.
Рабочее давление	Зависит от материала и PN. Для стали PN40: до 4.0 МПа при температуре до +200°C.
Рабочая температура	От -60°C (с спец. уплотнениями) до +300°C (с металлическими седлами). Стандартный диапазон для PTFE: -20°C до +180°C.
Рабочая среда	Вода, пар, природный газ, нефтепродукты, масла, химические вещества (в зависимости от материалов корпуса и уплотнений).
Материал корпуса	Углеродистая сталь (WCB), нержавеющая сталь (CF8/304, CF8M/316), ковкий чугун.
Стандарт фланцев	ГОСТ 33259-2015 (бывш. ГОСТ 12815), DIN EN 1092-1, ASME/ANSI B16.5.
Строительная длина	~ 200-250 мм (варьируется по стандартам и у разных производителей).
Степень герметичности по ГОСТ 9544	Класс А (без видимых протечек), Б, В, С (нормы протечки).

Области применения в энергетике и промышленности

Фланцевые краны Ду 50 находят широкое применение благодаря надежности и удобству монтажа/демонтажа:

• Теплоэнергетика: Вспомогательные линии питательной воды, конденсатопроводы, дренажные системы, технологические обвязки теплообменного оборудования с параметрами среды до PN40 и +200°C.
• Водоснабжение и водоотведение: Магистральные и распределительные сети холодной и горячей воды, узлы ввода/вывода оборудования, отсечная арматура на насосных станциях.
• Нефтегазовая промышленность: Обвязка технологических установок, линии топливного газа, отбор проб, вспомогательные трубопроводы с нефтепродуктами.
• Химическая промышленность: Трубопроводы для неагрессивных и умеренно агрессивных сред при условии корректного подбора материалов (нержавеющая сталь + фторопластовые уплотнения).
• Промышленные предприятия: Системы сжатого воздуха, технологические паропроводы низкого и среднего давления, линии охлаждения.

Критерии выбора и особенности монтажа

Выбор шарового фланцевого крана Ду 50 должен основываться на детальном анализе условий эксплуатации:

1. Параметры среды: Давление (пиковое и рабочее), температура (минимальная и максимальная), химический состав (коррозионная активность, абразивность).
2. Материальная совместимость: Материал корпуса и уплотнений должен быть инертным к рабочей среде. Для агрессивных сред – нержавеющая сталь AISI 316 и PTFE/PFA.
3. Требования к проходу: Необходимость минимизации потерь давления определяет выбор полнопроходной модели. Для экономии и при невысоких требованиях к гидравлике допустим стандартнопроходной кран.
4. Частота циклований: Для частых операций (более 1-2 раз в день) предпочтительны краны с усиленными узлами уплотнения штока и шаровыми опорами из износостойких материалов.
5. Стандарт фланцев: Должен полностью соответствовать стандарту и геометрии фланцев на трубопроводе (диаметр окружности болтов, количество и диаметр отверстий, тип уплотнительной поверхности).

Монтаж: Установка требует строгого соблюдения правил. Необходима проверка чистоты внутренней полости крана и трубопровода от окалины и мусора. Фланцевые соединения стягиваются крепежом, соответствующим давлению и среде (материал болтов/шпилек, класс прочности). Затяжка должна производиться крест-накрест динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте арматуры или по нормативным документам. Запрещается использование крана для преодоления несоосности трубопровода. Обязательна установка опор для разгрузки фланцевых соединений от весовых и вибрационных нагрузок.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами арматуры

Критерий	Шаровой кран Ду 50 фланцевый	Задвижка клиновая фланцевая Ду 50	Вентиль запорный фланцевый Ду 50
Габариты, строительная длина	Малая	Значительно больше	Средняя
Скорость перекрытия	Высокая (1/4 оборота)	Низкая (много оборотов)	Низкая (много оборотов)
Гидравлическое сопротивление в открытом состоянии	Очень низкое (особенно у FB)	Очень низкое	Высокое (из-за изменения направления потока)
Ремонтопригодность в линии	Ограниченная (зависит от конструкции)	Высокая (ремонт сальника, клина)	Средняя
Регулирующая способность	Ограниченная (рекомендуется только для запорных функций)	Отсутствует	Высокая
Стоимость	Средняя	Средняя/Высокая	Ниже средней

Основные преимущества: Компактность, быстрота действия, высокая герметичность, простота конструкции и управления, малые эксплуатационные затраты, широкий диапазон рабочих параметров.
Недостатки: Ограниченная пригодность для регулирования (быстрый износ седел при работе в промежуточном положении), потенциальное заклинивание при длительном простое в одном положении в агрессивных средах, относительно высокая стоимость полнопроходных и коррозионностойких исполнений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кран Ду 50 PN16 от PN40?

Основное отличие – в толщине стенок корпуса, конструкции и материале фланцев, а также в прочности крепежных элементов. Кран PN40 рассчитан на более высокое рабочее давление (до 4.0 МПа при +20°C против ~1.6 МПа у PN16). Фланцы PN40 имеют большее количество отверстий под крепеж и, как правило, большую толщину. Использование крана PN16 на линиях с давлением, предназначенным для PN40, недопустимо и опасно.

Можно ли использовать шаровой кран Ду 50 для регулирования расхода?

Производители арматуры, как правило, прямо запрещают использование стандартных шаровых кранов в качестве регулирующей арматуры. Работа в приоткрытом положении приводит к кавитационному износу и эрозии поверхности шара и седла из-за высокой скорости потока, что влечет за собой потерю герметичности и преждевременный выход из строя. Для регулирования следует применять специальные шаровые краны с конструкцией, предусматривающей регулировку, или классические регулирующие вентили.

Как правильно подобрать материал уплотнений (седел) для крана?

Выбор зависит от температуры и химических свойств среды:

• PTFE (фторопласт-4): Универсален для сред до +180°C, химически инертен к большинству агрессивных веществ. Стандартный выбор для воды, пара, нефтепродуктов, слабоагрессивных химикатов.
• Усиленный PTFE (с стекловолокном, графитом): Повышенная стойкость к износу и ползучести, для частых циклований и более высоких нагрузок.
• PEEK (полиэфирэфиркетон): Для высоких температур (до +250°C) и агрессивных сред, высокая механическая прочность.
• Металлические седла: Применяются для температур свыше +300°C или в условиях, исключающих использование полимеров (например, в криогенной технике). Герметичность у них, как правило, ниже, чем у мягких седел.

Что такое «антистатическое исполнение» и когда оно требуется?

В стандартной конструкции шар, вращающийся в полимерных седлах, может накапливать статическое электричество. В кранах антистатического исполнения предусмотрена специальная пружинная контактная группа, обеспечивающая постоянный электрический контакт между шаром, штоком и корпусом, что позволяет отводить статический заряд на землю. Такое исполнение является обязательным при работе с легковоспламеняющимися жидкоциями (ЛВЖ), горючими газами и взрывоопасными средами во избежание искрообразования.

Как обслуживать шаровой фланцевый кран Ду 50?

Плановое обслуживание включает:

• Визуальный контроль целостности и отсутствие протечек по сальниковому узлу и фланцевым соединениям.
• Проверку легкости хода (момента срабатывания) привода. При увеличении усилия – диагностика.
• Для разборных кранов – периодическую подтяжку болтов корпусных соединений (с соблюдением момента затяжки).
• Смазку штока и шара специальными смазками (чаще для арматуры больших диаметров) через пресс-масленки, если они предусмотрены конструкцией.

Ремонт в условиях эксплуатации обычно сводится к замене комплекта уплотнений (ремкомплекта). При повреждении шара или корпуса кран подлежит замене.

Какой привод выбрать: ручной, электрический или пневматический?

Выбор определяется условиями эксплуатации и требованиями к автоматизации:

• Ручной (рычаг, редуктор): Для арматуры, срабатывающей редко, в легкодоступных местах. Редуктор необходим при высоком крутящем моменте (высокое давление, большой диаметр) или для облегчения управления.
• Электрический (электропривод): Для автоматизированных и диспетчеризируемых систем, при частых или аварийных отключениях, при затрудненном доступе к крану.
• Пневматический/гидравлический привод: Для взрывоопасных зон (пневмопривод), а также в случаях, когда на объекте есть источник сжатого воздуха или гидравлической энергии. Отличается высокой скоростью срабатывания.