Задвижки газовые

Задвижки газовые: конструкция, типы, применение и нормативные требования

Газовая задвижка – это трубопроводная арматура с запорным элементом в виде диска (шибера), перемещаемым перпендикулярно оси потока рабочей среды, предназначенная для полного перекрытия потока транспортируемого газа на магистральных и распределительных трубопроводах, в системах газоснабжения промышленных предприятий и населенных пунктов. Основная функция – обеспечение герметичного отсечения участка трубопровода для проведения ремонтных работ, подключения новых линий или аварийного отключения. В отличие от кранов, задвижки не предназначены для регулирования расхода и используются исключительно в качестве запорной арматуры в открытом или полностью закрытом положении.

Конструктивные особенности газовых задвижек

Конструкция задвижки для газовых сред адаптирована под специфические требования: предотвращение утечек, искробезопасность, работа с сухими и очищенными средами, часто при низких температурах. Основные узлы и их особенности:

• Корпус и крышка: Изготавливаются из углеродистых, легированных сталей (09Г2С, 20, 25Л, 12Х18Н9ТЛ) или чугуна с защитным покрытием (для низкого давления). Фланцевое соединение корпуса с крышкой является наиболее распространенным для газовых задвижек. Уплотнение между корпусом и крышкой обеспечивается прокладками из паронита, фторопласта или металлическими линзами.
• Запорный узел (шибер): Выполняется в виде клина, параллельного диска или шибера. Для газовых сред чаще применяются двухдисковые распорные клинья или упругие клинья, обеспечивающие повышенную герметичность в затворе. Материал уплотнительных поверхностей – легированные стали, стеллит, фторопласт, резина (для низких давлений).
• Шпиндель (шток): Может быть выдвижным или невыдвижным. В газовых задвижках, особенно для подземной прокладки, преимущественно используются задвижки с невыдвижным (вращаемым) шпинделем, что уменьшает строительную высоту и защищает резьбовую пару от воздействия грунта и влаги. Резьбовая пара (гайка-шпиндель) работает в среде газа без смазки, поэтому изготавливается из материалов с высокой износостойкостью и антифрикционными свойствами (латунь, бронза, антифрикционный чугун).
• Уплотнение шпинделя (сальниковое устройство): Критически важный узел для предотвращения утечки газа в атмосферу. Сальниковая набивка выполняется из терморасширенного графита, фторопласта (ФУМ) или комбинированных материалов, рассчитанных на работу с газом. Современные задвижки оснащаются сильфонным уплотнением, обеспечивающим абсолютную герметичность.
• Привод: Управление осуществляется вручную (маховиком), через редуктор с ручным приводом, либо с помощью электропривода, пневмопривода или гидропривода для дистанционного и автоматического управления. Для подземных задвижек устанавливаются колонки с квадратным концом для подключения ключа-трещотки.

Классификация и типы газовых задвижек

Газовые задвижки классифицируются по нескольким ключевым признакам, определяющим их область применения и технические характеристики.

По типу запорного органа

• Клиновые: Затвор выполнен в форме клина. Подразделяются на:
  • С цельным жестким клином: Простая конструкция, но требовательны к точности обработки и подвержены заклиниванию при перепадах температуры.
  • С упругим клином: Клин состоит из двух дисков, соединенных упругим элементом. Компенсирует деформации корпуса и износ уплотнений, обеспечивая высокую герметичность. Наиболее распространенный тип для газовых магистралей.
  • С двухдисковым распорным клином: Диски раздвигаются сухарями при закрывании, плотно прижимаясь к седлам. Обеспечивают отличную герметичность, меньший износ уплотнительных поверхностей.
• Параллельные (шиберные): Уплотнительные поверхности седел расположены параллельно. Затвор представляет собой диск или два диска с распорным клином или пружиной между ними. Чаще применяются для низких давлений и вязких сред, но могут использоваться и для газов.
• Шланговые: Перекрытие потока осуществляется пережимом эластичного шланга внутри корпуса. Используются для агрессивных газов на низких давлениях, обеспечивают абсолютную герметичность по отношению к внешней среде.

По типу привода

• Ручные (с маховиком): Для задвижек малых и средних диаметров (до DN200-300) с условным давлением до PN25.
• С редуктором: Устанавливаются на задвижки больших диаметров для уменьшения крутящего момента при ручном управлении.
• С электроприводом: Для автоматизации и дистанционного управления в составе АСУ ТП. Обязательно оснащаются концевыми выключателями и моменто-ограничивающим устройством.
• С пневмо- или гидроприводом: Применяются на взрывоопасных объектах или где нет надежного электроснабжения.

По способу монтажа

• Фланцевые: Стандартный и самый распространенный тип соединения с трубопроводом. Обеспечивает прочное, разъемное соединение, удобное для монтажа/демонтажа. Соответствуют стандартам ГОСТ, DIN, ANSI.
• Приварные: Корпус задвижки приваривается к трубопроводу напрямую. Обеспечивает абсолютную герметичность и надежность, используется для высоких давлений и ответственных участков. Требует квалифицированного монтажа.
• Муфтовые: Для задвижек малых диаметров (до DN50) на низкое давление, обычно в стальном или чугунном исполнении с внутренней резьбой.

Материалы изготовления и условия применения

Выбор материала корпуса и внутренних элементов определяется давлением, температурой, агрессивностью газа и требованиями нормативных документов.

Таблица 1. Применяемость материалов для газовых задвижек

Материал корпуса	Марка материала	Условное давление (PN), МПа	Температурный диапазон	Типовые области применения
Чугун	СЧ20, ВЧ50	до 1.6 (2.5)	-15…+300°C	Распределительные сети низкого и среднего давления, газоснабжение зданий. Только для надземной установки.
Углеродистая сталь	25Л, 35Л, 20, 09Г2С	1.6…10.0	-40…+425°C	Магистральные и промысловые газопроводы среднего и высокого давления, межпоселковые сети.
Коррозионностойкая сталь	12Х18Н9ТЛ, 08Х18Н10Т	1.6…6.3	-60…+350°C	Газопроводы агрессивных сред (сероводород, высоковлажный газ), объекты с повышенными требованиями к чистоте.
Латунь, Бронза	ЛЦ40С, БрА9Ж3Л	до 1.6	-60…+200°C	Внутридомовые сети, газовое оборудование, приборные линии малых диаметров.

Нормативная база и стандарты

Проектирование, производство, поставка и монтаж газовых задвижек в РФ регламентируются строгими нормативными документами:

• ГОСТ Р 53672-2009: «Арматура трубопроводная. Задвижки для магистральных газопроводов. Общие технические условия». Основной стандарт для магистральной арматуры.
• ГОСТ 28338-2016: «Проходы условные (размеры номинальные)». Ряды условных давлений и проходов.
• ГОСТ 33259-2015: «Задвижки трубопроводные. Общие технические условия».
• ГОСТ 9544-2015: «Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов».
• СП 62.13330.2011*: «Газораспределительные системы». Свод правил по проектированию и строительству.
• ФНП: Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности.
• Технические регламенты Таможенного союза: ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования», ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

Задвижки для магистральных газопроводов подлежат обязательной сертификации и декларированию соответствия. Каждая единица арматуры проходит приемо-сдаточные испытания, включая испытания на герметичность затвора и сальникового уплотнения, прочность корпусных деталей, а также на безотказность срабатывания.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж газовых задвижек должен производиться специализированными организациями, имеющими соответствующие допуски СРО. Ключевые требования:

• Подготовка: Проверка паспорта и маркировки, внешний осмотр, проливка на герметичность на месте монтажа (при необходимости).
• Установка: Задвижка монтируется на прямом участке трубопровода в положении, указанном производителем (как правило, маховиком или приводом вверх). Обязательно предусматриваются опоры для исключения нагрузки на корпус от веса трубопровода. Направление потока газа обычно не регламентировано для полнопроходных задвижек, но должно соответствовать стрелке на корпусе, если она есть.
• Обслуживание: В процессе эксплуатации контролируется состояние сальникового уплотнения, при необходимости производится подтяжка сальника. Для задвижек с выдвижным шпинделем обязательна периодическая смазка резьбовой части. Проверяется легкость хода и отсутствие заеданий.
• Ревизия и ремонт: Проводятся по графику планово-предупредительного ремонта (ППР) или при обнаружении негерметичности. Включают разборку, замену уплотнений затвора и сальника, притирку уплотнительных поверхностей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем газовая задвижка принципиально отличается от водяной?

Газовые задвижки проектируются с учетом физических свойств газа: повышенные требования к герметичности класса «А» по ГОСТ 9544, использование материалов, стойких к сухому трению (газ не является смазкой), частое применение сильфонного или усиленного сальникового уплотнения для предотвращения утечек в атмосферу. Конструкция клина часто выбирается более сложная (упругий, двухдисковый) для обеспечения герметичности в условиях возможных деформаций корпуса.

Почему для подземной установки рекомендуются задвижки с невыдвижным шпинделем?

Задвижка с невыдвижным (вращаемым) шпинделем имеет меньшую строительную высоту, что упрощает установку в камеру. Главное преимущество – резьбовая пара (шпиндель-ходовая гайка) находится внутри корпуса в полости, заполненной газом, и защищена от грунтовых вод, грязи и коррозии, что существенно увеличивает срок службы и надежность арматуры в сложных условиях.

Каков порядок проведения испытаний газовой задвижки перед вводом в эксплуатацию?

Испытания включают: 1) Гидравлическое испытание на прочность корпуса давлением, в 1.5 раза превышающим рабочее (по ГОСТ 356). 2) Испытание на герметичность затвора и сальника сжатым воздухом или инертным газом под давлением, равным рабочему. Допустимые утечки нормируются ГОСТ 9544 (для газа – класс «А», не более 0.0001*DN см³/мин). 3) Испытание на безотказность – несколько циклов «открытие-закрытие» для проверки работы всех узлов.

Можно ли использовать задвижку в качестве регулирующей арматуры для газа?

Категорически не рекомендуется. В частично открытом положении затвор задвижки создает турбулентные потоки, вызывающие вибрацию, кавитацию и быстрый износ уплотнительных поверхностей. Это приводит к потере герметичности в закрытом положении и выходу арматуры из строя. Для регулирования расхода или давления газа применяются специальные регуляторы давления, дроссельные заслонки или клапаны.

Как выбрать тип привода для газовой задвижки?

Выбор зависит от условий эксплуатации и требований к управлению:

• Ручной привод: При малых диаметрах (до DN150-200), нечастых переключениях, наличии постоянного обслуживающего персонала.
• Редукторный привод: При больших диаметрах (от DN200) для снижения требуемого усилия оператора.
• Электропривод: Для дистанционного и автоматического управления, интеграции в SCADA-системы, на удаленных или труднодоступных объектах.
• Пневмопривод: На объектах с взрывоопасной зоной, где наличие электрооборудования нежелательно, или при наличии готовой сети сжатого воздуха.

Заключение

Газовая задвижка остается основным и наиболее надежным типом запорной арматуры для магистральных и распределительных газопроводов. Ее правильный выбор, основанный на анализе рабочих параметров (давление, температура, состав газа), условий монтажа (надземный, подземный) и требований нормативной документации, является критически важным для обеспечения безопасности и бесперебойности работы всей системы газоснабжения. Современные тенденции направлены на повышение срока службы за счет применения новых материалов (напыляемые покрытия, композиты), внедрение систем мониторинга положения и состояния («умная арматура») и увеличение ремонтопригодности узлов. Эксплуатация должна осуществляться в строгом соответствии с регламентами производителя и отраслевыми правилами, с обязательным проведением плановых испытаний и технического обслуживания.