Задвижкой называют вид трубопроводной арматуры, в которой запорный элемент перемещается перпендикулярно направлению потока рабочего тела трубопровода. Основными материалами ее изготовления является сталь, позволяющая получить наиболее высокие технические характеристики, при монтаже крупногабаритных конструкций следует знать вес задвижек стальных, таблица значений которых указана в стандартах.
В трубопроводах большого диаметра масса задвижки вместе с приводом может достигать полутора тонн. Для ее транспортировки, подъема и установки потребуется специальная техника, грузоподъемность которой должна соответствовать весу изделия, определяемому по соответствующим табличным показателям.
Рис.1 Задвижки трубопроводных систем в работе
Вес задвижек стальных — таблица габаритных размеров и массы
Размерные и весовые параметры задвижек должны соответствовать ГОСТ 9698-86, который распространяется на модели с пределом нагревания проходящей среды до +565º С. Условный проход dy регламентирован приведенным стандартом и лежит в границах 15 — 2000 мм, диапазон допустимых давлений составляет 1,6 — 250 бар.(атм.)
Задвижки изготавливаются с ручным управлением, за исключением массивных и удаленных узлов протяженных магистралей. В таких случаях арматура комплектуется электрическим и гидравлическим управлением, стандарты допускают использование пневмопривода.
Маркировка
Условное обозначение арматуры состоит из следующих буквенных и цифровых символов (рассмотрим на примере образца с маркировкой 30с964нж):
1 — обозначение вида элемента, в нашем случае цифра 30 (может быть 31) — задвижка;
2 — основной материал изготовления корпуса, с — это сталь (ст.), наиболее распространенные марки – лс (легированная сталь), нж — коррозионностойкие сплавы с добавлением хрома, ч — обычный серый чугун, бр — цветные металлы (латунь или бронза);
3 — вид приводного механизма запирающего элемента, цифры 3,4,5 означает ручное управление при помощи маховика, 6 — пневматическое, 7 гидравлическое, 8,9 – электропривод;
4 — серийный номер модели;
5 — материал затвора или его уплотнительной поверхности в случае нанесения на деталь противокоррозионных нержавеющих сплавов, резины и других герметиков.
Рис.2 Маркировка
Из какого металла производятся задвижки
ГОСТ 9698-86 регламентирует три основных металла отливки корпусов — сталь, чугун и цветные сплавы, при этом корпусная сталь выдерживает максимальное давление до 250 бар и температуру в + 565º С, превышающие аналогичные показатели у чугуна и цветных металлов. Стальные затворы имеют максимальный проход канала 1600 мм., и наивысшие показатели массы арматуры — вес задвижки с электроприводом может достигать 15000 кг.
Как видно из приведенной таблицы (рис. 3), для производства деталей используют литейные (литера Л в конце обозначения) 20Л, 25Л и конструкционные стали (09Г2С), нержавеющие высоколегированные сплавы для отливок (12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12М3ТЛ).
Нелегированные стали 20Л, 25Л используют для отливки машиностроительных деталей, они свариваются без ограничений и рассчитаны на режим эксплуатации от -40 до +450º С.
Легированная кремнемарганцовистая ст. 09Г2С предназначена для сварных конструкций и рассчитана на эксплуатацию под напором в температурном режиме от -70 до +425º С.
Антикоррозионная сталь аустенитного класса 12Х18Н9ТЛ относится к компонентам с особыми характеристиками, ее жаростойкость (сопротивление окислению в газовой среде) доходит до +750º С, а жаропрочность (способность работать под нагрузкой длительное время при высоких температурах) достигает +600º С.
Рис. 3 Материалы изготовления задвижной арматуры, рассчитанные на разные условия эксплуатации (пример)
Ст. 12Х18Н12М3ТЛ, как и предыдущий образец, имеет хорошие антикоррозийные свойства, напрямую связанные с процентным содержанием хрома в составе (символы Х18 маркировки указывают на содержание хрома 16 -20%), используется для отливок и обладает особыми свойствами. Коррозионностойкая сталь аустенитного класса 12Х18Н12М3ТЛ жаропрочна (способна работать под нагрузкой при +800º С) и рассчитана на эксплуатацию в кипящих кислотах (фосфорной, муравьиной, уксусной и других).
Все нержавейки являются ограниченно свариваемыми, то есть требуют предварительного подогрева до 100 — 120º С, а после проведения сварных работ — дальнейшей термообработки.
Запирающие клинья или диски задвижной арматуры изготавливаются из сплавов, аналогичных материалам корпусов, впоследствии на них наплавляются (наносятся методом автоматической сварки) высокопрочные коррозионно-устойчивые соединения.
Рис.4 Вес задвижек стальных по ГОСТ 9698-86
Устройство задвижек и их характеристики
Задвижка состоит из следующих узлов:
Корпус. Представляет собой цельнометаллическую литую проходную заготовку с профильными седлами для размещения клина или шиберного диска. Вторая его часть включает крышку с помещенным внутрь штоком исполнительного механизма, она прикручивается к основанию болтами и изолирована от него герметичной прокладкой.
Читайте также: Установка полотенцесушителя со всеми фитингами — виды сушилок, варианты монтажа
Запорный узел. Чаще всего состоит из клина или диска, помещенных на штоке управляющего механизма, при работе перемещаются по корпусным направляющим, полностью или частично перекрывая канал, по которому проходит поток жидкости, газа или сыпучих веществ.
Исполнительный механизм. Управляет перемещением закрывающего элемента через шток, к которому тот прикреплен, привод может быть ручного, гидравлического, пневматического, или электрического принципа действия.
При установке учитывают такие технические характеристики задвижки, как максимальный напор и температуру проходящего вещества, изделие подбирается по внешним размерным параметрам труб.
При использовании в агрессивной или высокотемпературной среде обращают внимание на металл корпусных и запирающих деталей — он должен обладать температурной и коррозионной устойчивостью к транспортируемой среде.
Задвижки получили широкое распространение в трубопроводных системах благодаря тому, что их использование по сравнению с другими запорами (вентили, клапаны, краны) более целесообразно и экономически оправдано на больших диаметрах, они обладают следующими особенностями:
Рис.5 Конструкция задвижек фланцевых с ручным управлением и электроприводом
Виды
ГОСТ 5762-2002 классифицирует задвижки по множеству особенностей конструкции, главные из них:
Рис. 6 Цапковое и штуцерное соединения
Соединение с трубами
В системах водоснабжения и водоотведения главный метод врезания задвижек в трубопровод — фланцевое соединение на болтах (шпильках) и гайках, при этом между деталями устанавливаются резиновые прокладки. Задвижка может иметь цапковые (с трубной или метрической резьбой) и штуцерные концы — данную разновидность крепежа используют при установке в трубопроводы плавучих средств, кораблей и судов.
Практически все образцы стальной запирающей арматуры, помимо муфтового крепежа, рассчитаны на приварку — нелегированная и конструкционная углеродистая сталь, из которой отливают корпусные заготовки, обладает свариваемостью без ограничений.
Чугун очень плохо поддается сварке, поэтому вся чугунная арматура для систем отопления, водоснабжения, подачи газа и нефтепродуктов имеет только фланцевый тип присоединения к магистрали.
Цветные металлы и антикоррозионные нержавеющие стали свариваются с применением специальных электродов и режимов с использованием сложного оборудования, что затрудняет проведение наружного монтажа сваркой. Поэтому главный способ соединения коррозионностойкой арматуры с трубами — фланцы, при небольших габаритах прохода используют крепеж с помощью резьбовых муфт.
Рис. 7 Клиновая задвижка
Распространенные марки задвижек — конструктивные особенности и область применения
Задвижки применяют в качестве запоров для перекрытия потока проходящей среды — воды, пара, природного газа, нефтепродуктов, взрывоопасных, агрессивных, токсичных и легковоспламеняющихся веществ, не оказывающих отрицательного химического и физического влияния на структуру их поверхности.
Наиболее часто используют клиновые типы, седла которых изготавливаются с наплавкой из антикоррозионных сплавов с высоким содержанием хрома, или из сверхпрочного сплава на основе кобальта и хрома с добавлением вольфрама или молибдена (стеллит). Наплавление высокопрочных коррозионностойких сплавов производится на клиновую поверхность и седельные отверстия внутри корпусной отливки, часто используют отдельные седельные уплотнительные кольца с наплавкой, которые вворачиваются или ввариваются в проход.
Читайте также: Какой диаметр трубы выбрать для водоснабжения в частном доме — снаружи и внутри
Клиновые задвижки предназначены для установки в магистрали с высокими температурными и напорными параметрами, применяются в различных отраслях в зависимости от конструктивного исполнения и используемых компонентов.
Следует отметить, что каждый производитель использует различные марки сталей при производстве своей продукции, поэтому рассмотренные ниже металлические сплавы, применяемые при изготовлении образцов, соответствуют стандарту, но не являются единственно возможным вариантом, как и внутренние диаметры.
Рис. 8 30с41нж – устройство и материалы
30с41нж
Клиновой запор с фланцем и управлением от маховика устанавливается на трубопроводные линии, транспортирующие воду, пар, нефтехимические продукты, природный газ. Его корпус сделан из ст. 25Л, шток и клиновое наплавление наварены из антикоррозионного сплава 20Х13, уплотнитель сальника — графитовые кольца ТРГ.
Модификация 30с41нж используется в диапазоне от -40 до +450º С и напоре 16 атм., внутренний диаметр лежит в пределах от 50 до 600 мм.
Изделие рассчитано на срок службы не менее 10 лет на открытом воздухе в умеренном климате с температурными перепадами от -45 до +45º С. (климатическое исполнение У1).
Рис. 9 30с915нж и 30с15нж – конструктивное устройство
30с915нж
Клиновидный электроприводной затвор 30с915нж с фланцем и выдвижным шпинделем предназначен для работы в качестве запирающего устройства в трубопроводных линиях с веществами, не агрессивными к поверхности его деталей (пар, аммиак, нефть, природный газ, нефтепродукты), скорость коррозии которых не превышает 0,1 мм. в год.
Корпус отлит из ст. Л25 или Л35, клин и шток выполнены из нержавейки 20Х13, наплавление на уплотнительных кольцах — сплавы 07Х25Н13, 04Х19Н9С2, на клине — 13Х25Т, набивка сальника — ТРГ.
Температура использования узла не выходит за границы -40 — +450º С, номинальный напор — 40 атм. при климатическом исполнении У1, канальный размер 50 — 400 мм.
Основные технические характеристики 30с15нж аналогичны 30с915нж, задвижная арматура имеет соединительные фланцы, выдвижной шток и ручное управление с помощью маховика, внутренний проход не выходит за границы 50 — 350 мм.
Рис. Конструкция и вес задвижек стальных10 30с927нж
30с927нж
Электроприводной аналог рассмотренной выше модели — 30с927нж с фланцем и невыдвижным шпинделем, используется в качестве запорного элемента в магистралях систем водоснабжения, для перекрытия потока жидкостей и газов, неагрессивных к распространенным металлическим сплавам.
Корпус и клин 30с927нж сделаны из ст. 25Л, 35Л и нержавейки 20Х13. Температурный диапазон 30с927нж составляет -40 — +300 С., напор — 25 бар., изделие имеет присоединение фланцевое с размерами,регламентированными ГОСТ Р 54432 2011 (исполнение В ряд 1), канальный диаметр — от 300 до 1000 мм.
30с941нж
Клиновидная стальная задвижка с электроприводом 30с941нж применяется для дистанционного управления потоком неагрессивного рабочего тела в трубопроводных системах коммунальных служб и нефтегазовых комплексов.
Для присоединения к магистрали используются литые фланцы, выполненные по ГОСТ 12815 — 80., герметичность класса А обеспечивает сальниковая набивка из графлекса. Корпус, крышка и клин отлиты из ст. 25Л, 35Л (20ГЛ, 25ХГСЛ), шпиндель изготовлен из нержавейки 20Х13 (14Х17Н2), наплавка на кольца и клин из 07Х25Н13 (12ХН10Т,08Х17Т1).
Рис. 11 Устройство вес задвижек стальных 30с941нж
Диапазон рабочих температур составляет от -40 до +425º С, номинальное давление 16 бар., присоединительные размеры лежат в диапазоне от 50 до 800 мм., эксплуатационный срок составляет не менее 5 лет.
В аналогичном электроприводном изделии 30нж941нж с диаметрами проходов от 50 до 1000 мм. корпус выполнен из стали 12Х18Н9ТЛ, диапазон рабочих температур которой составляет от -60 до +560º С.
30с964нж
Электроприводная модель с выдвижным шпинделем 30с964нж рассчитана на эксплуатацию с температурами от -40 до +450º С, при номинальном давлении 25 бар. 30с964нж выполнена в корпусе из ст. 25Л с наплавкой седельных колец и клина сплавом 20Х13,набивка сальникового уплотнения — терморасширенный графит ТРГ. Стандартный проход от 50 до 1000 мм., присоединение фланцами по стандарту, соответствующему ГОСТ Р 54432 2011 (исполнение В ряд 1).
Рис. 12 Устройство и вес задвижек стальных 30с964нж
Среди всего разнообразия магистральных затворов, клиновые наиболее широко используются в нефтегазовой и химической промышленности, для остановки транспортировки химических реагентов, нефти и продуктов ее переработки, в коммунальном хозяйстве для отключения подачи воды, пара и газа.
Для повышения срока службы, физических и химических параметров, широко используется наплавление на поверхность клина и седельных отверстий дорогих коррозионно- и температуростойких сталей с высоким содержанием хрома (нержавейка) и прочими легирующими добавками (титан, молибден, вольфрам).
