Краны шаровые фланцевые разборные

Краны шаровые фланцевые разборные: конструкция, применение и технические аспекты

Кран шаровой фланцевый разборный представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах. Ключевая особенность конструкции — возможность разборки корпуса для обслуживания, ремонта или замены внутренних компонентов (шара, седел, штока, уплотнений) без демонтажа корпуса с трубопровода. Это достигается за счет соединения частей корпуса (двух или трех частей) с помощью фланцевых стяжек на шпильках или болтах. Фланцевое присоединение к трубопроводу обеспечивает надежное крепление и применяется на магистральных, технологических и промышленных линиях, рассчитанных на среднее и высокое давление.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основные компоненты разборного шарового крана включают:

• Корпус (разборный): Изготавливается из двух (составной) или трех (полнопроходной с выдвижным штоком) частей, стянутых фланцевым соединением. Материалы: углеродистая сталь (Ст20, 25Л), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т, AISI 304/316), реже — ковкий чугун или латунь.
• Шар (затвор): Сферический элемент с цилиндрическим или коническим сквозным отверстием. В открытом положении отверстие совпадает с осью трубопровода, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление. Поворот на 90° полностью перекрывает поток. Поверхность шара часто имеет хромированное, никелированное или полимерное покрытие для повышения износостойкости и герметичности.
• Седла (уплотнительные кольца): Располагаются между шаром и корпусом, обеспечивая герметичность в закрытом положении. Материалы — фторопласт (PTFE, RPTFE), тефлон с наполнителями (углерод, стекловолокно), реже — металл (для высоких температур).
• Шток (шпиндель): Передает крутящий момент от привода или рукояти к шару. В разборных конструкциях часто выполняется выдвижным, что позволяет компенсировать износ уплотнений штока подтяжкой сальникового узла.
• Уплотнительный узел штока: Комплект сальниковых колец (графит, PTFE) или сильфонный узел для исключения утечки среды вдоль штока.
• Присоединительные фланцы: Соответствуют стандартам ГОСТ, DIN, ANSI. Имеют отверстия под шпильки или болты для соединения с ответными фланцами трубопровода.

Принцип работы основан на повороте сферического затвора вокруг оси, перпендикулярной потоку. Управление осуществляется вручную (рычагом, редуктором) или автоматически (электроприводом, пневмоприводом).

Классификация и технические характеристики

Краны классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

1. По типу прохода:

• Полнопроходные (Full Bore): Диаметр отверстия в шаре равен или практически равен внутреннему диаметру трубопровода (коэффициент прохода ~0.9-1.0). Минимальные потери давления, применяются для чистых сред и вакуума.
• Стандартнопроходные (Reduced Bore): Диаметр отверстия в шаре на один типоразмер меньше диаметра присоединения (коэффициент прохода ~0.7-0.8). Более компактны и дешевы, применяются там, где не критично падение давления.

2. По материалу корпуса и рабочему давлению:

Материал корпуса	Марка материала (пример)	Температурный диапазон, °C	Макс. рабочее давление (PN), бар	Типовые среды
Углеродистая сталь	25Л, WCB	-30 … +425	PN16, PN25, PN40, PN63	Пар, вода, нефтепродукты, инертные газы
Нержавеющая сталь	12Х18Н10Т, CF8, CF8M	-60 … +350	PN16 … PN100	Агрессивные среды, кислоты, щелочи, пищевые продукты
Ковкий чугун	ВЧ40, ВЧ50	-15 … +350	PN16, PN25	Вода, пар, сжатый воздух

3. По типу управления:

• Ручное (рычаг, маховик, редуктор): Для номинальных диаметров до DN300.
• Приводное (электрический, пневматический, гидравлический привод): Для автоматизации, дистанционного управления, больших диаметров (DN350 и выше) или высокого давления.

Области применения в энергетике и промышленности

Разборные шаровые краны с фланцевым присоединением являются критически важной арматурой в следующих системах:

• Теплоэнергетика: Вспомогательные трубопроводы питательной воды, конденсата, систем химводоочистки, дренажные и продувочные линии котлов высокого давления. Применяются краны из углеродистой и нержавеющей стали на давления PN40-PN100.
• Нефтегазовая промышленность: Технологические линии сырой нефти, нефтепродуктов, сжиженного газа, а также системы пожаротушения. Требуются полнопроходные исполнения с противопожарным исполнением (API 607/6FA) и антистатической защитой.
• Химическая промышленность: Транспортировка агрессивных химических сред. Используются краны из нержавеющей стали AISI 316/316L или с футеровкой, с сильфонным уплотнением штока.
• Системы водоснабжения и водоотведения: Магистральные и распределительные сети холодной и горячей воды. Применяются стальные и чугунные краны с эпоксидным покрытием.

Преимущества и недостатки по сравнению с неразборными и другими типами арматуры

Преимущества:

• Ремонтопригодность: Возможность замены изношенных седел, уплотнений штока и даже шара без снятия корпуса с линии, что сокращает время простоя и эксплуатационные расходы.
• Долговечность и обслуживание: Регулировка сальникового узла для компенсации износа. Возможность очистки полости от отложений.
• Универсальность: Широкий диапазон рабочих сред, давлений и температур.
• Высокая герметичность: Класс герметичности по ГОСТ 9544-2017 или ISO 5208: обычно класс А (нулевая утечка) или В (минимальная).
• Малое гидравлическое сопротивление: Особенно у полнопроходных моделей.

Недостатки:

• Большие габариты и масса: По сравнению с неразборными (сварными) кранами и шаровыми кранами под приварку.
• Высокая стоимость: Обусловлена сложностью конструкции и большим количеством деталей.
• Риск протечки через фланцы корпуса: Требуется контроль момента затяжки шпилек и состояние межфланцевых прокладок.
• Ограничение по температуре: Определяется материалом уплотнительных седел (для PTFE обычно до +200°C).

Критерии выбора для конкретных условий эксплуатации

При подборе крана необходимо учитывать следующие параметры:

1. Условный диаметр (DN) и давление (PN): Должны соответствовать параметрам трубопровода. Необходим запас по давлению.
2. Рабочая среда: Определяет материал корпуса, шара, седел и уплотнений (химическая стойкость, абразивность).
3. Температурный режим: Влияет на выбор материала седел (PTFE, PEEK, металл) и тип уплотнений штока (сальник/сильфон).
4. Требования к герметичности: Класс А (высокий) для опасных или дорогостоящих сред.
5. Частота циклований: При частых переключениях предпочтительны краны с усиленными седлами из износостойких материалов.
6. Условия монтажа и обслуживания: Наличие пространства для разборки, доступ для привода.
7. Стандарт фланцев: ГОСТ (ГОСТ 33259-2015), DIN (DIN EN 1092-1), ANSI (ASME B16.5). Тип уплотнительной поверхности фланца (выступ-впадина, шип-паз, плоская).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж: Перед установкой необходимо проверить чистоту полости крана и фланцев трубопровода. Фланцы должны быть соосными, без перекоса. Затяжку шпилек производить крестообразно динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте изделия. Запрещается использовать кран для компенсации несоосности труб.

Эксплуатация: Работа в положении «полностью открыто» или «полностью закрыто». Не рекомендуется использовать для точного регулирования потока на высоких перепадах давления из-за риска кавитационного износа седел и шара. При работе с абразивными средами необходима периодическая промывка полости.

Техническое обслуживание: Включает периодический контроль момента затяжки шпилек корпуса и сальникового узла, проверку на отсутствие внешних утечек, смазку подшипников штока (если предусмотрена), диагностику работы привода. При падении герметичности — подтяжка сальника или замена седел и уплотнений в рамках капитального ремонта.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие разборного крана от цельносварного (неразборного)?

Разборный кран позволяет производить ремонт и замену внутренних компонентов без демонтажа корпуса с трубопровода, что существенно снижает затраты на обслуживание. Цельносварной кран дешевле и надежнее с точки зрения отсутствия разъемного соединения корпуса, но при износе седел подлежит полной замене.

Можно ли использовать шаровой кран для регулирования расхода?

Шаровые краны не являются регулирующей арматурой. Их использование для дросселирования, особенно в полуоткрытом положении при высоких перепадах давления, приводит к кавитации, эрозии поверхности шара и седел, вибрации и преждевременному выходу из строя. Для регулирования следует применять специальные регулирующие клапаны или шаровые краны с особой конструкцией седел (V-образный паз), но и они имеют ограничения.

Какой материал седел выбрать для температуры выше 200°C?

Для высокотемпературных сред (пар, горячее масло) применяются седла из терморасширенного графита, металлографитовые композиции или полностью металлические седла (металл-металл). Последние обеспечивают работу до +425°C, но имеют несколько более низкий класс герметичности.

Что такое антистатическое устройство в шаровом кране и когда оно необходимо?

Это система, обеспечивающая электрический контакт между шаром, штоком и корпусом для отвода статического электричества, возникающего при трении и движении диэлектрических сред (углеводороды, сухие сыпучие материалы). Обязательно для применения во взрывоопасных зонах и на трубопроводах с легковоспламеняющимися жидкостями и газами.

Как правильно хранить и консервировать краны до монтажа?

Краны должны храниться в закрытых помещениях, в оригинальной упаковке, с заглушками на фланцах. Шар должен быть в закрытом положении, но не затянутом «в упор». Шток и фланцевые поверхности рекомендуется обработать консервационной смазкой. Перед монтажем необходимо удалить консервант и проверить легкость хода шара.

Каковы признаки необходимости ремонта или обслуживания крана?

• Затрудненное вращение шара (увеличение крутящего момента).
• Визуальная утечка среды через сальниковый узел.
• Утечка в закрытом положении (проскок среды).
• Наличие следов коррозии или повреждений на корпусе, фланцах.
• Нарушение целостности защитного покрытия.

Заключение

Краны шаровые фланцевые разборные представляют собой высокотехнологичное и ремонтопригодное решение для систем, где важна надежность, герметичность и минимизация времени простоя. Правильный выбор конструкции, материалов и типоразмера на основе анализа всех параметров рабочей среды и условий эксплуатации является залогом длительной и безаварийной службы арматуры. Регулярное техническое обслуживание в соответствии с регламентом производителя позволяет максимально реализовать преимущества разборной конструкции, продлевая ресурс узла и обеспечивая безопасность технологического процесса.