Как выбрать шаровые краны для применений с высоким давлением
Выбор шарового крана для работы под высоким давлением — это не только вопрос выбора более высокого класса давления. Надежный выбор шарового крана высокого давления должен учитывать конструкцию крана, номинальные характеристики давления и температуры, конструкцию седла, материалы корпуса и седельного устройства, тип присоединения, сброс давления в полости, требования к испытаниям и фактические условия эксплуатации трубопровода или технологической системы.
В нефтегазовых трубопроводах, на компрессорных станциях, в линиях закачки воды, химических установках, электростанциях и системах высокого давления часто требуется, чтобы кран обеспечивал герметичное перекрытие при высоком перепаде давления. В таких применениях обычно предпочтение отдается шаровому крану с цапфой поскольку шар механически поддерживается верхними и нижними цапфами. Такая конструкция снижает прямую нагрузку на седла и помогает поддерживать более стабильный крутящий момент по сравнению с кранами с плавающим шаром в больших размерах или при работе под высоким давлением.
С инженерной точки зрения, правильный кран — это тот, который соответствует давлению, температуре, среде, классу трубопровода, методу эксплуатации, требованиям к герметичности и стандарту испытаний. Кран, который на бумаге кажется избыточным, все равно может выйти из строя в эксплуатации, если выбран неправильный материал седла, если игнорируется давление в полости, или если привод выбран по каталожному крутящему моменту, а не по фактическим данным перепада давления.
Что означает “высокое давление” для шаровых кранов?
При выборе крана “высокое давление” следует оценивать не только по цифре на табличке. Фактический выбор зависит от размера крана, рабочего давления, рабочей температуры, класса давления, среды, скорости потока, колебаний давления, требуемой герметичности и применимого стандарта на краны.
В типичных промышленных проектах с шаровыми кранами классы давления Class 600, Class 900, Class 1500 и Class 2500 обычно рассматриваются как диапазоны высокого давления. Однако допустимое рабочее давление определяется не только номером класса. Оно меняется в зависимости от группы материалов и температуры. Именно поэтому рейтинг давления-температуры следует проверять согласно ASME B16.34 или стандарту, указанному в проекте, вместо того чтобы полагаться только на название класса давления.
Например, шаровой кран из углеродистой стали Class 900 при температуре окружающей среды и тот же кран при повышенной температуре не имеют одинакового допустимого давления. Корпус может быть пригоден, но седловое уплотнение, графитовая набивка, эластомерное уплотнение, болты или прокладка могут стать ограничивающим компонентом. В применениях высокого давления каждый компонент, содержащий давление и обеспечивающий герметичность, должен проверяться как полная сборка.
Инженерная заметка
Подбор оборудования для высокого давления следует начинать с расчетных условий, а не с каталога продукции. Перед выбором конструкции клапана уточните нормальное давление, максимальное расчетное давление, испытательное давление, рабочую температуру, состав среды, направление потока и максимальное перепадное давление.
Шаровой кран с плавающим шаром или шаровой кран с цапфой?
Одно из важнейших решений при выборе выбор шарового крана высокого давления заключается в том, использовать ли конструкцию с плавающим шаром или с цапфой. Оба типа являются шаровыми кранами с четвертью оборота, но их пути передачи нагрузки различаются.
Шаровой кран с плавающей пробкой
Шаровой кран с плавающим шаром использует давление в линии для прижатия шара к седлу со стороны выхода среды. Эта конструкция проста, компактна и широко используется для малых и средних размеров и применений с умеренным давлением. Она может обеспечивать герметичное перекрытие, когда среда чистая, а диапазон давления находится в пределах расчетного лимита седла.
Ограничения проявляются при увеличении размера клапана и давления. Сила, действующая на шар, возрастает с увеличением давления и площади шара. В результате увеличивается нагрузка на седло и крутящий момент привода. В больших кранах высокого давления это может привести к тяжелой ручной эксплуатации, завышению мощности привода, деформации седла или ускоренному износу седла.
Шаровой кран с цапфой
Шаровой кран с цапфой использует механические опоры в верхней и нижней части шара. Шар опирается на конструкцию цапфы, в то время как подпружиненные седла перемещаются к шару для поддержания герметичного контакта. Это решение особенно полезно, когда клапан должен работать при высоком перепадном давлении.
Для применений с высоким давлением шаровой кран с цапфой обеспечивает ряд инженерных преимуществ:
- Более низкий крутящий момент по сравнению с большими шаровыми кранами с плавающей пробкой для высокого давления.
- Лучшая стабильность шара в трубопроводах большого диаметра.
- Более контролируемая нагрузка на седло под давлением.
- Лучшая пригодность для управления с помощью редуктора, пневматического, электрического или гидравлического привода.
- Более практичная конфигурация для требований двойной блокировки и дренажа (double block and bleed).
- Повышенная надежность при изоляции трубопроводов и аварийном перекрытии.
По этой причине, когда применение включает большой размер, высокий класс давления, высокое перепадное давление, приводное управление или задачу изоляции трубопровода, конструкция с цапфой обычно является более подходящим выбором.
Ключевые факторы выбора шаровых кранов для высокого давления
1. Подтверждение рабочего давления и температуры
Первый шаг — определить реальные условия эксплуатации. Не выбирайте клапан только по размеру трубы или номинальному классу давления. Правильный запрос должен включать:
- Нормальное рабочее давление
- Максимальное рабочее давление
- Давление гидростатических испытаний (если указано)
- Нормальная рабочая температура
- Максимальная и минимальная расчетная температура
- Условие скачка давления или пуска компрессора
- Максимальное перепадное давление при открытии и закрытии
Температура является критическим фактором, поскольку прочность материала, поведение седла, характеристики эластомера и герметичность уплотнения сальника изменяются с температурой. Корпус клапана может соответствовать классу давления, но материал седла может не подходить для тех же условий давления и температуры.
Инженерный случай: линия закачки воды под высоким давлением
Проблема: На линии закачки воды использовался шаровой кран с эластичным седлом, выбранный только по классу давления. Через несколько месяцев клапан стал трудно открываться, и на седле появились следы экструзии.
Причина: Класс давления корпуса клапана был приемлемым, но материал седла не был проверен на соответствие максимальному перепадному давлению и температуре. Высокое давление, действующее на относительно мягкое седло, вызвало деформацию при многократных операциях.
Предотвращение: Подтвердите максимальное перепадное давление, пределы материала седла и фактическую рабочую температуру. Для службы закачки воды под высоким давлением следует рассмотреть конструкцию с цапфой и подходящим усиленным материалом седла или вариант с металлическим седлом.
2. Выбор правильного класса давления
Общие классы давления для шаровых кранов высокого давления включают Class 600, Class 900, Class 1500 и Class 2500. Окончательный выбор должен основываться на расчетном давлении, расчетной температуре, группе материалов, рейтинге фланцев и спецификации проекта.
Для трубопроводной арматуры в системах нефти и природного газа, API 6D обычно указывается, поскольку он охватывает требования к проектированию, производству, сборке, испытаниям и документации шаровых, обратных, шиберных и пробковых кранов для трубопроводных систем. Для металлических шаровых кранов, используемых в нефтяной, нефтехимической и промышленной отраслях, API 608 также может быть применим в зависимости от размера клапана, типа присоединения и требований проекта.
Более высокий класс давления не всегда лучше. Он увеличивает толщину стенки клапана, вес, крутящий момент привода, нагрузку на болты, стоимость и сложность монтажа. При инжиниринге и закупках правильный класс давления должен быть технически обоснован, а не завышен без расчета.
Контрольный список выбора класса давления
| Пункт проверки |
Почему это важно |
| Расчетное давление |
Определяет минимальное требование к классу давления. Уменьшает допустимое давление в зависимости от материала и таблицы номинальных давлений по стандарту. |
| Расчетная температура |
Уменьшает допустимое давление в зависимости от материала и таблицы номинальных давлений по стандарту. |
| Класс фланца трубопровода |
Тип присоединения клапана должен соответствовать классу давления трубопроводной системы. |
| Группа материалов |
Различные материалы имеют разные рейтинги давления и температуры. |
| Давление гидроудара |
Остановка насоса, запуск компрессора или быстрое закрытие могут привести к превышению нормального рабочего давления. |
| Требования к испытаниям |
Гидростатические испытания и испытания на герметичность затвора могут потребовать временного давления выше нормального рабочего. |
3. Выбор правильной конструкции корпуса клапана
Шаровые краны высокого давления доступны в нескольких вариантах конструкции корпуса. Правильный выбор зависит от уровня давления, требований к техническому обслуживанию, риска утечек, доступности трубопровода и философии обслуживания владельца.
Шаровой кран с боковым вводом и цапфой
Шаровые краны с боковым вводом и цапфой широко используются в технологических линиях и на трубопроводных станциях. Корпус обычно выполняется двух- или трехсоставной разъемной конструкцией. Такая конструкция практична для больших размеров и высоких классов давления, где допустимы полевой демонтаж и заводской ремонт.
Подходит для нефтегазопроводов, компрессорных станций, линий высокого давления коммунальных служб и общих технологических линий для изоляции.
Шаровой кран с верхним вводом и цапфой
Шаровые краны с верхним вводом позволяют проводить внутренний осмотр и техническое обслуживание сверху после сброса давления в линии. Корпус клапана может оставаться установленным в трубопроводе. Такая конструкция полезна там, где демонтаж клапана из трубопровода потребует значительных работ по остановке производства.
Часто рассматривается для заглубленных трубопроводов, критических точек изоляции, крупных технологических установок и применений, где важен доступ для обслуживания на месте.
Полностью сварной шаровой кран
Полностью сварные шаровые краны уменьшают пути внешних утечек, поскольку корпус является сварным, а не разъемным. Они обычно используются в магистральных газопроводах, заглубленных трубопроводах, системах централизованного теплоснабжения и транспортных линиях, где важны длительный срок службы и низкий риск внешних утечек.
Ограничением является техническое обслуживание. После установки внутренний ремонт более ограничен по сравнению с разъемными конструкциями корпуса. По этой причине полностью сварная конструкция должна выбираться вместе с четкой стратегией срока службы и обслуживания.
Инженерный случай: клапан для заглубленного газопровода
Проблема: В заглубленной газовой линии высокого давления использовался шаровой кран с привинченным корпусом. Через несколько лет внешняя коррозия вокруг соединения корпуса и ограниченный доступ затруднили осмотр.
Причина: Конструкция корпуса клапана была выбрана исходя из стоимости и доступности, но условия эксплуатации требовали минимальных путей внешней утечки и минимального доступа для обслуживания.
Предотвращение: Для заглубленной эксплуатации в газотранспортных системах на этапе выбора следует оценивать полностью сварные шаровые краны с цапфой, систему покрытия, удлинитель штока, дренажное и вентиляционное устройство, а также защиту от внешней коррозии.
4. Выбор подходящих присоединительных концов
Тип присоединительного конца влияет на надежность уплотнения, метод монтажа, удобство обслуживания и риск внешней утечки. При работе под высоким давлением присоединительный конец клапана должен соответствовать классу трубопровода и требованиям монтажа.
Фланцевые концы
Фланцевые шаровые краны высокого давления легко монтируются и демонтируются. Они часто используются на технологических установках, нефтеперерабатывающих заводах, химических установках, компрессорных станциях и терминалах трубопроводов. Основное преимущество — удобство обслуживания. Основной риск — утечка через фланцевое соединение, если не контролируется выбор прокладки, состояние уплотнительной поверхности фланца, класс болтов или процедура затяжки.
Для фланцевых клапанов высокого давления проверьте стандарт фланца, тип уплотнительной поверхности, тип прокладки, материал болтов, последовательность затяжки болтов и соосность фланцев. Выступы (raised face) и кольцевые соединения (ring type joint) могут использоваться в зависимости от класса давления и спецификации проекта.
Сварные концы встык
Шаровые краны с приварными концами встык часто используются в трубопроводах высокого давления, где требуется постоянное соединение и снижен риск утечки через фланец. Они обеспечивают прочное соединение с трубопроводом, но демонтаж более сложен, а контроль качества сварки становится частью контроля качества монтажа клапана.
Перед выбором приварных концов встык подтвердите толщину стенки трубы, подготовку конца трубы под сварку, совместимость материалов, процедуру сварки, необходимость термообработки после сварки (если применимо) и требуется ли защита внутренних мягких седел во время сварки.
Резьбовые или расточенные под сварку концы
Шаровые краны с резьбовым и сварным концом под муфту (socket weld) в основном используются для малых диаметров. В условиях высокого давления и малого диаметра трубопровода сварные концы под муфту часто предпочтительнее резьбовых, когда важны риск утечки и механическая прочность. Резьбовые соединения могут быть приемлемы для некоторых коммунальных или контрольно-измерительных применений, но их следует использовать с осторожностью при вибрации, термических циклах или работе с опасными средами.
5. Выбор подходящих материалов корпуса и седельного комплекта
При выборе материала необходимо учитывать давление, температуру, коррозию, эрозию, работу в сероводородной среде, ударную вязкость при низких температурах и совместимость со средой. Не выбирайте материал для клапана высокого давления только по признаку “углеродистая сталь” или “нержавеющая сталь”. Марка материала ASTM и состояние термообработки имеют значение.
Общие материалы корпуса включают:
- Кованая углеродистая сталь ASTM A105 для компактных кованых клапанов и компонентов высокого давления.
- Литейная углеродистая сталь ASTM A216 WCB для корпусов литых стальных клапанов общего назначения.
- Низкотемпературная углеродистая сталь ASTM A350 LF2 для работы при низких температурах.
- Нержавеющая сталь ASTM A182 F304 / F316 для коррозионных или чистых сред.
- Дуплексная нержавеющая сталь для работы в средах, содержащих хлориды, или для более прочных коррозионностойких применений.
- Легированная сталь для работы при повышенных температурах.
- Никелевые сплавы для работы в условиях сильной коррозии или специальных химических сред.
Общие варианты седельного комплекта и внутренних частей могут включать: шар и шток из нержавеющей стали, шар с покрытием из никеля методом химического осаждения, шар с покрытием из карбида вольфрама, шар с покрытием из карбида хрома, седла из армированного полимера, металлические седла и пружины из сплавов для работы при более высоких температурах или в коррозионных средах.
Для сред с сероводородом или содержанием H₂S выбор материала должен быть проверен в соответствии с NACE MR0175 / ISO 15156. Это особенно важно для контроля твердости углеродистой стали, риска сульфидного растрескивания под напряжением, сварочных процедур и выбора материала седла/уплотнения.
Инженерный случай: несоответствие материалов для сероводородной среды
Проблема: Газовый клапан высокого давления был заказан со стандартным седлом/уплотнением из углеродистой стали для линии, в которой позже было подтверждено наличие H₂S. Клапан пришлось заменить до ввода в эксплуатацию.
Причина: В запросе не было указано наличие сероводородной среды. Выбор материала основывался только на классе давления, без проверки парциального давления H₂S, контроля твердости или соответствия требованиям NACE.
Предотвращение: Для применений в нефтегазовой отрасли всегда уточняйте, является ли среда "сладкой" (без H₂S) или "кислой" (с H₂S). При наличии H₂S перед покупкой укажите соответствие NACE MR0175 / ISO 15156, сертификаты на материалы, требования к твердости и применимые ограничения по материалам седла/уплотнения.
6. Выбор правильной конструкции седла
Конструкция седла напрямую влияет на герметичность, крутящий момент при эксплуатации, температурный диапазон, химическую совместимость и срок службы. В условиях высокого давления седло часто является лимитирующим компонентом, даже если корпус клапана достаточно прочен.
Конструкция с эластичным седлом
Шаровые краны с эластичным седлом обычно используют PTFE, RPTFE, PEEK или другие полимерные материалы седла. Они обеспечивают герметичное перекрытие и относительно низкий крутящий момент при эксплуатации. Они подходят для чистого газа, чистых жидкостей, воды, нефти и многих общих технологических сред.
Предельные значения должны быть тщательно проверены. Эластичные седла могут подвергаться воздействию температуры, давления, химического набухания, взрывного декомпрессионного эффекта в газовой среде и загрязнения частицами. Для работы при высоком давлении могут рассматриваться PEEK или армированные материалы седла, если стандартный PTFE не подходит. Окончательное решение должно основываться на допустимых параметрах седла от производителя и требованиях проекта к испытаниям.
Конструкция с металлическим седлом
Шаровые краны с металлическим седлом используются, когда мягкие седла непригодны из-за высоких температур, абразивных частиц, грязного газа, каталитической пыли, суспензий или высоких перепадов давления. Обычно они требуют закаленных поверхностей шара и седла, например, покрытия из карбида вольфрама или карбида хрома.
Клапаны с металлическим седлом могут иметь более длительный срок службы в тяжелых условиях эксплуатации, но обычно требуют большего крутящего момента и могут иметь другой класс герметичности по сравнению с клапанами с мягким седлом. Допустимая утечка должна быть четко указана в заказе на поставку.
Таблица выбора между мягким и металлическим седлом
| Условие |
Шаровой кран с эластичным седлом |
Шаровой кран с металлическим седлом |
| Чистый газ или чистая жидкость |
Обычно подходит |
Обычно не требуется, если температура не высокая |
| Высокая герметичность |
Хороший вариант |
Зависит от класса герметичности и качества притирки |
| Абразивные частицы |
Риск повреждения седла |
Предпочтительно с твердым покрытием |
| Высокая температура |
Ограничено полимерным материалом седла |
Предпочтительно, когда температура превышает предел для мягкого седла |
| Рабочий крутящий момент |
Как правило, ниже |
Как правило, выше |
| Типичное применение |
Изоляция чистых трубопроводов |
Тяжелые условия эксплуатации, грязные среды, высокая температура |
7. Проверка направления уплотнения седла и сброса давления в полости
Для шаровых кранов с цапфой конструкция седла является ключевой инженерной деталью. Распространенные конструкции седел включают седла с односторонним поршневым эффектом, седла с двусторонним поршневым эффектом, самоуплотняющиеся седла и конструкции с двойной блокировкой и дренажом (double block and bleed).
В жидкостной среде запертая жидкость внутри полости корпуса может расширяться при повышении температуры. Если давление в полости не сбрасывается, оно может повредить седла или уплотнения. Этот риск выше в линиях высокого давления, обогреваемых линиях, магистральных трубопроводах, подверженных воздействию солнца, и системах с частыми температурными циклами.
При выборе следует уточнить:
- Требуется ли функция двойной блокировки и дренажа (double block and bleed).
- Должно ли седло быть самоуплотняющимся.
- Требуется ли внешний клапан сброса давления из полости.
- Требуется ли герметизация в одном направлении (вниз по потоку), в обоих направлениях или только вверх по потоку.
- Будет ли клапан установлен в газовой, жидкостной или двухфазной среде.
Инженерный случай: избыточное давление в полости жидкости
Проблема: Шаровой кран на линии высокого давления с жидкостью пропускал через седло после термического воздействия во время остановки.
Причина: Жидкость была заперта в полости корпуса. Температура повысилась после изоляции, вызвав термическое расширение и аномальное давление в полости. Седло было повреждено, поскольку путь сброса не подходил для данного применения.
Предотвращение: Рассмотрите сброс давления из полости на стадии проектирования. Для жидкостной среды подтвердите направление самоуплотняющегося седла, необходимость двустороннего поршневого эффекта, наличие клапана сброса давления из полости корпуса и рабочую процедуру для точек слива и вентиляции.
8. Оценка конструкции штока и безопасности от выброса
Зона штока является критически важной точкой уплотнения в шаровых кранах высокого давления. Правильный клапан высокого давления должен включать конструкцию штока с защитой от выброса, подходящий материал штока, совместимую набивку, антистатическое устройство, где это требуется, и огнестойкую конструкцию, где это указано в проекте.
Для легковоспламеняющихся или опасных сред может потребоваться огнестойкое испытание. Для работы с летучими органическими соединениями, согласно спецификации проекта, может также потребоваться низкоэмиссионная набивка. Эти требования следует подтвердить перед заказом, поскольку они влияют на конструкцию набивки, испытания, документацию и стоимость.
При инспекции следует проверить шток на плавность хода, правильное сжатие набивки, отсутствие видимых утечек и отсутствие аномального увеличения крутящего момента после испытания под давлением.
9. Подтверждение рабочего крутящего момента и способа приведения в действие
Шаровые краны высокого давления часто требуют большего крутящего момента, чем краны низкого давления. На крутящий момент влияют размер клапана, класс давления, перепад давления, материал седла, конструкция седла, чистота среды, температура, состояние покрытия и частота эксплуатации.
Для ручного управления часто используются редукторы для больших размеров и высоких классов давления. Для автоматизированных систем могут быть выбраны пневматические, электрические или гидравлические приводы. В случае аварийного перекрытия привод также должен соответствовать требуемому времени закрытия и положению безопасности.
При выборе привода запросите у производителя клапана данные по крутящему моменту при заданных условиях давления. Не подбирайте привод только по общему каталожному значению. Для критически важных клапанов подтвердите пусковой момент, рабочий момент, момент закрытия, максимальный перепад давления, коэффициент запаса прочности и требование аварийной эксплуатации.
Инженерный случай: недоразмеренный привод
Проблема: Пневматический привод мог работать с шаровым краном высокого давления во время заводских испытаний, но не смог полностью закрыться во время эксплуатации на объекте.
Причина: Привод был подобран с использованием нормального рабочего давления вместо максимального перепадного давления. Трение седла при фактическом давлении оказалось выше, чем ожидалось.
Предотвращение: Подбирайте привод, используя данные производителя клапана по крутящему моменту при максимальном перепадном давлении. Учитывайте соответствующий коэффициент запаса прочности, диапазон давления воздуха питания, положение безопасности и требование к скорости срабатывания.
10. Указание требований к испытаниям и инспекции
Высоконапорные клапаны должны испытываться в соответствии с применимым стандартом и спецификацией проекта. Типичные пункты инспекции включают: испытание корпуса на давление, испытание седла на герметичность, испытание седла на низком давлении воздухом, испытание на закрытие под высоким давлением, проверку уплотнения штока, проверку размеров, проверку сертификатов на материалы, ПММ-испытание, НК-контроль, сертификат пожарной безопасности и испытание на утечки в атмосферу (fugitive emission test), если требуется.
MSS SP-61 устанавливает требования к испытаниям под давлением и критерии приемки для корпусов клапанов и седел. Для трубопроводных клапанов часто указывается API 6D. Для технологических клапанов могут применяться API 608 и специфические требования проекта в зависимости от конструкции клапана и условий эксплуатации.
Покупатель должен определить уровень инспекции до заказа. Если после производства требуются дополнительные испытания, такие как ПММ, НК, криогенные испытания, испытания на пожарную безопасность, испытания на низкие выбросы или испытания под высоким давлением газа, стоимость и сроки поставки могут значительно увеличиться.
Распространенные ошибки при выборе шаровых кранов высокого давления
Ошибка 1: Выбор только по классу давления
Класса давления недостаточно. Клапан должен быть проверен с учетом расчетной температуры, материала корпуса, материала седла, стандарта фланца, типа прокладки и требований к испытаниям.
Ошибка 2: Использование плавающих шаровых кранов для больших трубопроводов высокого давления
Плавающие шаровые краны могут хорошо работать в малых размерах, но для работы под высоким давлением и в больших диаметрах часто требуется конструкция с опорами (trunnion mounted) для снижения крутящего момента и улучшения поддержки шара.
Ошибка 3: Игнорирование ограничений материала седла
Корпус клапана может быть рассчитан на высокое давление, но седло из эластомера может не подходить для тех же условий давления-температуры. Всегда проверяйте допустимое давление для седла и его химическую совместимость.
Ошибка 4: Неучет сброса давления в полости клапана
Запертая жидкость может расширяться и создавать аномальное давление в полости. Необходимо проверить конструкцию седла и требования к сбросу давления, особенно для жидкостных сред.
Ошибка 5: Завышение класса давления без инженерного анализа
Более высокий класс давления увеличивает стоимость, вес, крутящий момент и нагрузку при монтаже. Правильный выбор должен соответствовать фактическим условиям эксплуатации и применимым стандартам.
Чек-лист по выбору шарового крана высокого давления
Перед заказом шарового крана высокого давления подтвердите следующую информацию у производителя:
| Параметр выбора |
Требуемая информация |
| Размер клапана |
NPS / DN |
| Класс давления |
Class 600, 900, 1500, 2500 или требование проекта |
| Расчетное давление |
Нормальное давление, максимальное давление, условие перенапряжения |
| Расчетная температура |
Минимальная, нормальная и максимальная температура |
| Среда |
Газ, жидкость, нефть, вода, пар, химикаты, кислый газ, шлам или двухфазный поток |
| Конструкция клапана |
С плавающей или цапфой |
| Конструкция корпуса |
Боковой ввод, верхний ввод или полностью сварной |
| Тип присоединения |
Фланцевое, стыковая сварка, гильзовая сварка или резьбовое |
| Тип седла |
С мягким или металлическим седлом |
| Расположение седла |
Одностороннее действие, двустороннее действие, самоопорожняющееся, требование DBB |
| Материал |
Корпус, шар, шток, седло, уплотнение, пружина, крепеж, прокладка |
| Тип привода |
Рычаг, редуктор, пневматический, электрический или гидравлический привод |
| Стандарты |
ASME B16.34, API 6D, API 608, NACE MR0175 / ISO 15156 или спецификация проекта |
| Испытания |
Испытание корпуса, испытание седла, огневое испытание, НК, ПМ, испытание на выбросы, испытание на высокое давление газа (при необходимости) |
| Документация |
Сертификат материала (MTC), отчет об испытаниях под давлением, чертеж, техническая спецификация (datasheet), отчет о покрытии, сертификат инспекции |
Когда следует выбирать шаровой кран с цапфой?
Шаровой кран с цапфой обычно рекомендуется, когда применение включает одно или несколько из следующих условий:
- Высокий класс давления
- Большой размер клапана
- Высокое перепадное давление
- Частая эксплуатация
- Транспортировка по трубопроводу
- Требование низкого крутящего момента при эксплуатации
- Эксплуатация с приводом
- Требование двойной блокировки и дренажа (DBB)
- Заглубленный или критически важный трубопровод
- Требование длительного срока службы
Для этих применений шаровой кран с цапфой для работы под высоким давлением обеспечивает более надежную поддержку шара, более стабильную герметичность и лучшую пригодность для автоматизации по сравнению с конструкцией с плавающим шаром.
Заключение
Правильный выбор шарового крана высокого давления требует большего, чем просто выбор клапана с более высоким классом давления. Инженер должен учитывать рейтинг давления-температуры, конструкцию клапана, материал корпуса, конструкцию седла, тип присоединения, сброс давления в полости, рабочий момент, требования к испытаниям и применимые стандарты.
Для малых размеров и умеренного давления могут подойти шаровые краны с плавающим шаром. Для больших размеров, более высоких классов давления, высокого перепада давления, магистральной службы и работы с приводом, шаровые краны с цапфой обычно являются предпочтительным решением, поскольку они обеспечивают более надежную поддержку шара, меньший рабочий момент и более надежную герметичность.
При выборе шарового крана высокого давления всегда предоставляйте производителю полные данные о рабочих условиях. Это позволит подобрать, спроектировать, испытать и документировать клапан в соответствии с реальными условиями эксплуатации, а не на основе общего описания в каталоге.
FAQ
1. Какой тип шарового крана лучше всего подходит для применений под высоким давлением?
Для крупногабаритных, высоконапорных или высокодифференциальных давлений обычно предпочтительнее шаровой кран с цапфой. Конструкция с цапфой механически поддерживает шар, снижает нагрузку на седло и помогает контролировать рабочий момент.
2. Можно ли использовать шаровой кран с плавающим шаром для работы под высоким давлением?
Да, шаровые краны с плавающей конструкцией могут использоваться в некоторых малоразмерных применениях высокого давления. Однако по мере увеличения давления и размера клапана увеличивается сила, действующая на шар и седло. Для клапанов большего размера или для автоматизированной эксплуатации, как правило, более надежной является конструкция с цапфой (trunnion mounted).
3. Какие классы давления являются стандартными для шаровых кранов высокого давления?
Классы 600, 900, 1500 и 2500 обычно используются в проектах шаровых кранов высокого давления. Окончательный выбор должен быть проверен с учетом рабочей температуры, группы материалов, класса фланца и применимой таблицы давления-температуры.
4. Какой материал седла подходит для шаровых кранов высокого давления?
Для чистых сред могут использоваться седла из армированного ПТФЭ, ПЭЭК или других конструкционных полимеров в зависимости от давления и температуры. Для высокотемпературных, абразивных, грязных сред или сред с содержанием частиц следует рассмотреть конструкцию с металлическим седлом и твердым покрытием.
5. Почему сброс давления в полости важен для шаровых кранов высокого давления?
При застревании жидкости в полости корпуса клапана повышение температуры может вызвать термическое расширение и рост давления. Правильная конструкция седла, функция самосброса или внешний сброс давления из полости помогут предотвратить повреждение седла и уплотнения.
6. Какой стандарт обычно используется для шаровых кранов трубопроводов?
API 6D обычно указывается для трубопроводной арматуры, используемой в нефтегазовой промышленности. Он охватывает требования к проектированию, производству, сборке, испытаниям и документации для трубопроводных клапанов.
7. Какую информацию следует предоставить при запросе ценового предложения на шаровой кран высокого давления?
Укажите размер клапана, класс давления, расчетное давление, расчетную температуру, среду, тип присоединения, материал корпуса, материал седла, способ управления, применимый стандарт, требования к испытаниям и любые особые условия, такие как работа в среде с сероводородом, требование пожарной безопасности, функция DBB или заглубленная установка.
Russian 
English 
German 
Arabic 
French 
Spanish 
Italian 
Portuguese