Кран запорный фланцевый представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды. Основное отличие от других видов соединений (муфтовых, цапковых, приварных) заключается в присоединительных фланцах, соответствующих стандартам ГОСТ, DIN, ANSI или другим. Это обеспечивает надежное, разъемное соединение, удобное для монтажа, демонтажа и обслуживания в системах с высокими давлениями и диаметрами. Принцип действия основан на повороте пробки (затвора), имеющей сквозное отверстие, на 90 градусов относительно оси потока.
Конструкция фланцевого крана включает корпус, запорный элемент (пробку), уплотнения, шток (шпиндель) и фланцы. Материалы исполнения выбираются исходя из рабочей среды: углеродистая сталь (для воды, пара, нефтепродуктов), нержавеющая сталь (для агрессивных сред, пищевой промышленности), чугун (для воды, пара низкого давления).
По конструкции запорного органа и типу движения шпинделя выделяют следующие основные типы:
Выбор фланцевого крана для конкретной технологической системы требует анализа ряда взаимосвязанных параметров.
Герметичность крана определяется состоянием уплотнительных элементов. В шаровых кранах это, как правило, кольцевые седла, обжимающие шар.
| Материал уплотнения | Температурный диапазон | Совместимые среды | Особенности |
|---|---|---|---|
| PTFE (фторопласт-4) | -60°C до +200°C | Практически все агрессивные среды, кроме расплавленных щелочных металлов и фтора. | Низкий коэффициент трения, химическая стойкость. Может подвергаться холодной текучести при высоких давлениях. |
| Углеродистый графит (усиленный) | -200°C до +450°C | Пар, горячие нефтепродукты, химические среды. | Высокая термостойкость, устойчивость к тепловым ударам. Требует защиты от некоторых окислителей. |
| NBR (нитрил-бутадиеновый каучук) | -30°C до +100°C | Вода, воздух, нефтепродукты, масла. | Высокая эластичность, низкая стоимость. Не совместим с озоном, маслами на синтетической основе. |
| EPDM (этилен-пропиленовый каучук) | -40°C до +150°C | Горячая и холодная вода, пар, щелочи, слабые кислоты. | Стойкость к старению и атмосферным воздействиям. Не совместим с минеральными маслами и топливом. |
| Металл-металл (сталь/нерж. сталь) | До +600°C | Высокотемпературный пар, абразивные среды. | Высокая износостойкость, но меньшая герметичность по сравнению с мягкими уплотнениями. |
Производство и поставка фланцевых кранов регламентируется национальными и международными стандартами. Маркировка на корпусе включает:
Основные стандарты: ГОСТ 21345-2005 (краны шаровые), ГОСТ 9702-87 (краны пробковые), API 6D, ISO 17292, DIN 3357.
Фланцевые краны являются неотъемлемым элементом систем теплоснабжения, водоподготовки, топливного хозяйства, технологических линий.
Правильный монтаж определяет срок службы арматуры. Фланцевые соединения должны быть соосными, без перекоса. Затяжка болтов производится крест-накрест с моментом, указанным в паспорте. Обязательна установка прокладок, соответствующих среде и параметрам. В системах с возможностью гидроудара необходимо предусмотреть защиту. Эксплуатация требует периодического контроля состояния наружных поверхностей, проверки на отсутствие протечек по штоку и фланцам. Для шаровых кранов с плавающей пробкой характерно постепенное изнашивание седел, что может потребовать подтяжки шпинделя или замены уплотнений. Краны с приводом нуждаются в проверке работоспособности системы управления.
| Критерий | Кран шаровой фланцевый | Задвижка фланцевая | Вентиль (клапан) запорный фланцевый |
|---|---|---|---|
| Гидравлическое сопротивление | Минимальное (полнопроходный) | Низкое | Высокое (из-за изменения направления потока) |
| Время открытия/закрытия | Минимальное (1/4 оборота) | Большое (много оборотов) | Большое (много оборотов) |
| Герметичность | Очень высокая | Зависит от типа затвора (клиновые, шиберные) | Высокая |
| Удобство управления в больших диаметрах | Хорошее (с редуктором или приводом) | Плохое (требует маховика большого диаметра или привода) | Среднее |
| Стоимость | Средняя-высокая | Средняя | Низкая-средняя |
| Ремонтопригодность | Часто неразборная конструкция, замена картриджа | Высокая (ремонт в задвижке) | Высокая |
Полнопроходный кран имеет диаметр отверстия в шаре, равный внутреннему диаметру трубопровода (DN). Это минимизирует потери давления и позволяет использовать кран для очистки трубопровода скребком (pigging). Стандартнопроходный кран имеет отверстие меньше DN (обычно на один типоразмер), что увеличивает гидравлическое сопротивление, но снижает крутящий момент, габариты и стоимость крана.
Выбор зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источника энергии и необходимости дистанционного управления. Ручной привод (рычаг, редуктор) применяется при доступности места и малой частоте операций. Пневмопривод — для взрывоопасных зон, быстрого действия (1-3 сек). Электропривод — для интеграции в АСУ ТП, плавного управления, больших моментов. Гидропривод — для сверхбольших усилий (магистральные трубопроводы большого диаметра).
В шаровых кранах при трении шара о полимерные седла может накапливаться статическое электричество, что опасно при работе с легковоспламеняющимися жидкостями и газами. В антистатическом исполнении обеспечивается электрическая непрерывность между шаром, штоком и корпусом через специальные пружины, что отводит заряд. Такое исполнение обязательно для объектов нефтегазовой и химической промышленности.
Нет, это не рекомендуется. Шаровой кран является запорной арматурой. При частичном открытии высокоскоростной поток вызывает кавитацию, эрозию поверхности шара и седла, что приводит к быстрому износу и потере герметичности. Для регулирования расхода или давления применяются специальные регулирующие клапаны или шаровые краны с особой V-образной формой отверстия в шаре (для ограниченного диапазона регулирования).
Интервал зависит от рабочей среды, цикличности работы и условий эксплуатации. Для кранов на воде, воздухе, нефтепродуктах при температуре до 100°C и 1-2 циклах в сутки ресурс до первого обслуживания может составлять 10-15 тысяч циклов или 5-8 лет. Для агрессивных или абразивных сред, высоких температур и частого срабатывания интервал сокращается до 1-3 лет. Регламент ТО должен быть указан в паспорте изделия.
Краны должны храниться в закрытом сухом помещении, в оригинальной упаковке. Запорный орган должен быть в закрытом положении, но не затянут «в упор». Фланцевые поверхности защищены крышками. При длительном хранении (более 6 месяцев) внутренняя полость и наружные поверхности обрабатываются консервационной смазкой согласно инструкции производителя. Перед монтажом консервацию удаляют.