Задвижки под приварку

Задвижки под приварку: конструкция, применение и технические аспекты

Задвижка под приварку — это тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия потока рабочей среды и монтируемый на трубопровод посредством сварного соединения. Данный тип присоединения обеспечивает абсолютную герметичность, высокую надежность и прочность стыка, что делает его предпочтительным для критически важных участков магистральных трубопроводов, объектов энергетики (АЭС, ТЭС), нефтегазовой и химической промышленности, где недопустимы утечки. В отличие от фланцевых аналогов, задвижки под приварку не имеют разъемных соединений на патрубках, что исключает потенциальные точки протечек, снижает общую массу и габариты конструкции, но усложняет монтаж, демонтаж и обслуживание.

Конструктивные особенности и основные типы

Конструктивно задвижка под приварку состоит из корпуса с патрубками под сварку, запорного органа (клина или шибера), шпинделя (штока), сальникового уплотнения и приводного узла (маховик, редуктор, электропривод). Ключевая особенность — отсутствие фланцев на присоединительных концах. Патрубки имеют подготовленные кромки (торцы) для выполнения стыкового сварного шва с трубой.

• По типу запорного органа:
  • Клиновые: Затвор выполнен в форме клина, который входит в конические седла корпуса под углом. Бывают цельные жесткие, цельные упругие (с гибкой конструкцией для лучшей герметизации) и двухдисковые (состоящие из двух дисков, соединенных под углом, что повышает герметичность и снижает риск заклинивания).
  • Параллельные (шиберные): Затвор представляет собой плоский диск или шибер, который перемещается между двумя параллельными седлами. Уплотнение достигается прижатием диска к седлам в конце хода. Чаще применяются для сред с механическими включениями.
• По типу шпинделя:
  • С выдвижным шпинделем: Резьбовая часть шпинделя и ходовая гайка расположены вне проточной среды, выше сальникового уплотнения. Это исключает их контакт с рабочей средой, облегчает обслуживание, позволяет визуально контролировать высоту подъема. Характерны большая строительная высота и применение для коррозионных, абразивных сред.
  • С невыдвижным шпинделем: Резьбовое соединение шпинделя с затвором находится внутри полости корпуса, контактируя со средой. Конструкция более компактна по высоте, но подвержена воздействию среды, сложнее в обслуживании. Применяется для неагрессивных сред, где важны габариты.
• По материалу корпуса: Стальные (углеродистые, легированные, нержавеющие), титановые, чугунные (редко для сварки). Выбор зависит от давления, температуры и агрессивности среды.

Области применения и рабочие параметры

Задвижки под приварку применяются на трубопроводах, транспортирующих пар, воду, нефть, газ, химические продукты, а также в системах с высокими требованиями к чистоте среды (отсутствие полостей фланцев). Основные рабочие параметры определяются нормативной документацией (ГОСТ, API, ASME).

Таблица 1. Типовые диапазоны параметров для стальных задвижек под приварку

Параметр	Диапазон значений	Примечания
Условный проход (DN)	от DN 50 до DN 1200 и более	Наиболее распространенный ряд: DN 100 — DN 500.
Условное давление (PN)	от PN 16 до PN 250 (Class 150 — Class 2500)	Для энергетики высоких параметров (АЭС) — до PN 400.
Температура рабочей среды	от -60°C до +600°C	Зависит от материала корпуса и уплотнений. Для криогенных сред — специальные исполнения.
Тип привода	Ручной (маховик), редукторный, электропривод, пневмопривод, гидропривод	Выбор зависит от требуемого усилия, скорости срабатывания и степени автоматизации.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая герметичность соединения, отсутствие риска протечек через присоединительные узлы.
• Прочность и надежность сварного шва, сопоставимая с прочностью самого трубопровода.
• Снижение массы и габаритов по сравнению с фланцевым соединением (отсутствие фланцев, болтов, прокладок).
• Снижение эксплуатационных затрат на обслуживание разъемных соединений (подтяжка фланцев, замена прокладок).
• Устойчивость к вибрациям и механическим нагрузкам.
• Возможность применения в стесненных условиях и для подземной/подводной прокладки.

Недостатки:

• Сложность монтажа и демонтажа, требующая квалифицированных сварщиков и проведения контрольно-измерительных операций (визуальный, радиографический контроль швов).
• Невозможность быстрой замены арматуры без проведения газо- или электросварочных работ и резки трубопровода.
• Затрудненность проведения ревизии и ремонта арматуры на линии.
• Высокие требования к точности подготовки труб и совмещению осей.

Критерии выбора и особенности монтажа

Выбор задвижки под приварку осуществляется на основе технического задания, учитывающего:

• Рабочую среду (химический состав, агрессивность, наличие абразивных частиц).
• Давление (условное, рабочее, пробное) и температуру (минимальную, максимальную).
• Условный диаметр (DN) и стандарт присоединения (толщина стенки патрубка, тип подготовки кромки).
• Требуемый класс герметичности по ГОСТ 9544 (от А до D) или стандарту API 598.
• Климатические условия и тип привода.
• Соответствие отраслевым стандартам (ГОСТ, ТУ, ASME, API, EN).

Особенности монтажа: Процесс включает подготовку труб (торцевание, снятие фаски), центровку, прихватку, сварку корневого, заполняющего и облицовочного швов. Сварка должна выполняться по технологии, согласованной с материалом корпуса задвижки и трубы. Обязателен последующий контроль сварных швов неразрушающими методами. Перед сваркой необходимо убедиться, что задвижка находится в полностью открытом положении, а элементы уплотнения и сальникового узла защищены от брызг металла и перегрева.

Нормативная база и маркировка

Производство и поставка задвижек под приварку в РФ регламентируется рядом стандартов:

• ГОСТ 9698-86: Задвижки стальные на P_у от 16 до 250 кгс/см². Основной стандарт.
• ГОСТ 5762-2002: Задвижки на P_у от 16 до 160 кгс/см² для АЭС.
• ГОСТ 3326-86: Задвижки проходные, присоединительные размеры.
• API 600 / API 6D: Международные стандарты для нефтегазовой отрасли.
• ASME B16.34: Стандарт на арматуру для применения в системах, работающих под давлением.

Маркировка на корпусе включает: товарный знак производителя, условное давление (PN), условный проход (DN), марку материала корпуса, направление потока, номер плавки, дату изготовления.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается монтаж задвижки под приварку от фланцевой?

Монтаж фланцевой задвижки — механическая операция, требующая совмещения отверстий фланцев, установки прокладки и затяжки болтового соединения динамометрическим инструментом. Монтаж задвижки под приварку — это сварочно-монтажная операция, требующая выполнения стыковых сварных швов, их последующего контроля (ВИК, УЗК, РК) и, часто, термообработки для снятия остаточных напряжений. Это более трудоемкий и технологически сложный процесс.

Можно ли заменить фланцевую задвижку на задвижку под приварку на действующем трубопроводе?

Да, но это связано с реконструкцией узла. Необходимо вырезать участок трубопровода с фланцами, приварить переходные патрубки (ниппели) с подготовленными под сварку концами, а затем приварить к ним задвижку. Операция требует остановки участка, его дренирования и проведения огневых работ по наряду-допуску.

Какой тип клина предпочтительнее: жесткий или упругий?

Жесткий клин обеспечивает хорошую герметичность, но более чувствителен к перепадам температур и может заклинивать при тепловых деформациях корпуса. Упругий клин, за счет конструкции с прорезью, обладает некоторой компенсирующей способностью, лучше прирабатывается к седлам и менее склонен к заклиниванию. Для систем с широким диапазоном рабочих температур (например, тепловые сети) чаще выбирают задвижки с упругим клином.

Как осуществляется ремонт задвижки под приварку?

Капитальный ремонт с заменой затвора, седел или шпинделя, как правило, требует демонтажа задвижки с линии. Для этого трубопровод разрезается по обе стороны от арматуры. После ремонта задвижка приваривается заново, часто с использованием вставки-катушки. Существует возможность ремонта сальникового уплотнения и приводной части без демонтажа, если конструкция это позволяет.

Каковы требования к контролю сварных соединений задвижек на ответственных объектах?

На объектах повышенной опасности (АЭС, магистральные газо- и нефтепроводы) обязателен 100% контроль сварных швов неразрушающими методами. Обычно применяется комбинация методов: визуальный и измерительный контроль (ВИК) всех швов, ультразвуковой контроль (УЗК) или радиографический контроль (РК) для выявления внутренних дефектов. Результаты фиксируются в паспорте на соединение.

Что означает маркировка материала корпуса, например, 25Л, 09Г2С, 12Х18Н10Т?

Это марки стали по российским стандартам. 25Л — литая углеродистая сталь для давлений до 25 кгс/см² и температур до 350°C. 09Г2С — низколегированная конструкционная сталь для низких температур и повышенного давления. 12Х18Н10Т — нержавеющая сталь аустенитного класса, коррозионно-стойкая, жаропрочная, для агрессивных сред и высоких температур.

Заключение

Задвижки под приварку представляют собой неразъемный, высоконадежный тип трубопроводной арматуры, выбор которого оправдан на магистральных, ответственных и особо опасных технологических линиях. Их применение диктуется требованиями к абсолютной герметичности и прочности трубопроводной системы в целом. Несмотря на повышенную сложность монтажно-демонтажных работ, долговечность и безотказность таких соединений в течение всего срока службы объекта компенсируют первоначальные затраты. Правильный выбор типа, материала и параметров задвижки, строгое соблюдение технологий сварки и контроля являются обязательными условиями для обеспечения безопасной и бесперебойной работы энергетических и промышленных комплексов.