ШИБЕРНАЯ ЗАДВИЖКА (ШИБЕРНЫЙ ЗАТВОР)

Шиберная задвижка (или шиберный затвор, ножевая задвижка) — это трубопроводная арматура, в которой запирающий орган представляет собой плоский диск (нож) или клиновидную пластину, перемещающуюся перпендикулярно оси потока. Основное отличие от клиновой задвижки — отсутствие уплотнительных колец в корпусе и герметизация за счёт плотного прилегания ножа к седлам. В отличие от шаровой — отсутствие поворотного элемента, что исключает заиливание и заклинивание в абразивных средах.

Преимущества шиберной задвижки:

— Минимальное гидравлическое сопротивление (ζ ≈ 0,8–1,2 против 2,5–4,0 у клапанов);

— Возможность работы с высокодисперсными средами: шламы, пульпы, осадки, отходы ЖКХ (ТУ 3714-001-75883708-2009);

— Полный проход — диаметр отверстия седла ≥ 95% Ду, что позволяет пропускать твёрдые включения до 30% от Ду;

— Компактность — высота на 30–40% меньше клиновой при одинаковом Ду.

Ограничения по ГОСТ 33300-2015:

— Давление: Ру ≤ 16 (для стандартных исполнений), Ру ≤ 6.3 — при работе с абразивными средами (из-за износа сёдел);

— Температура: –40 °C до +120 °C для уплотнений из EPDM/NBR, до +250 °C — для фторопластовых;

— Не рекомендуется для регулирования — только «открыто/закрыто» (кроме специальных моделей с позиционером).

Типичная ошибка — установка шибер задвижки в системе с чистой водой при высоком давлении (Ру 25). В этом случае клиновая или шаровая арматура обеспечат более высокую герметичность класса А (ГОСТ 356), тогда как шиберная — класс В или С.

Мы рекомендуем шиберные задвижки для:

— Очистных сооружений (осадок, дренаж, ил);

— Цементных и гипсовых производств (пульпы);

— Горнодобывающей промышленности (шламы до 65% твёрдой фазы);

— Пищевой промышленности (при использовании сталей 12Х18Н10Т и уплотнений FDA).

Компания АГЛАНТ поставляет задвижка шиберная ножевая с различными типами привода (ручной, пневмо-, электро-) и исполнениями — в том числе задвижка шиберная фланцевая по ГОСТ 33300-2015 и DIN 3202-F5.

Выбор шиберной задвижки для абразивных сред (шламы, пульпы, отходы) требует комплексного подхода. По РД 36-62-80 и методике ЦКТИ ресурс определяется скоростью износа сёдел и ножа, которая зависит от:

— Концентрации твёрдой фазы (C, %);

— Твёрдости включений (по Моосу);

— Скорости потока (V, м/с);

— Угол атаки потока (оптимально — 90°).

Материалы корпуса и ножа:

— Сталь 20Л/09Г2СЛ (ГОСТ 977): базовый вариант для C ≤ 30%, V ≤ 1,5 м/с. Ресурс — 1 500–2 000 циклов;

— Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632): для коррозионно-абразивных сред (например, фосфогипс). Ресурс — 3 000–4 000 циклов;

— Износостойкие покрытия: наплавка твёрдого сплава (Т-620, ГОСТ 10927), хромирование (толщина ≥ 100 мкм), керамическое напыление (Al₂O₃/TiO₂). Увеличивают ресурс в 2,5–4 раза;

— Сёдла: при C > 40% — только металлические («металл по металлу»), при C ≤ 30% — эластомерные (NBR, EPDM) для герметичности класса В.

Расчётный пример для Ду200, шлам с C = 50%, V = 2,0 м/с:

— Без покрытия: скорость износа ≈ 0,12 мм/1 000 ч;

— С наплавкой Т-620: 0,03 мм/1 000 ч;

— При допустимом зазоре 0,5 мм — ресурс: 4 200 ч vs 16 700 ч.

Типичная ошибка — использование EPDM-сёдел в среде с крупными включениями (>5 мм). Это приводит к вырыву материала уже за 10–15 циклов. Решение — установка защитных направляющих или переход на металлические сёдла.

Мы рекомендуем при проектировании закладывать коэффициент запаса по ресурсу не менее 1,5. Для особо тяжёлых условий — шиберные задвижки с двойным ножом («V-образный»), где второй нож очищает сёдла при ходе.

Компания АГЛАНТ поставляет шиберные задвижки с выбором материала под конкретную среду и может оказать содействие в подборе покрытия по данным о составе шлама (твердость, pH, температура).

В РФ основной норматив — ГОСТ 33300-2015 «Арматура трубопроводная. Задвижки шиберные. Общие технические условия». Он заменил устаревшие ТУ и унифицировал требования по аналогии с европейским EN 10771 и немецким DIN 3202-F5.

Ключевые требования ГОСТ 33300-2015:

— Давление и температура: Ру1,6…Ру16, t от –60 °C до +450 °C (в зависимости от материала);

— Герметичность затвора: класс В по ГОСТ 53251-2009 (до 0,1% DN в минуту) — стандарт; класс А (по требованию);

— Прочность корпуса: гидроиспытания — 1,5×Ру, 5 мин; пневмо — 1,1×Ру;

— Циклическая стойкость: не менее 1 500 циклов «открыто-закрыто» без замены уплотнений;

— Требования к приводу: ручной штурвал — усилие ≤ 300 Н; электропривод — соответствие ГОСТ Р МЭК 60034.

Подтверждение соответствия включает:

— Паспорт по ГОСТ 2.601 с указанием Ду, Ру, тип привода, стандарт;

— Сертификат ГОСТ Р (при наличии декларации по ТР ТС 010/2011);

— Протоколы: гидроиспытаний, герметичности, цикличности;

— Акт входного контроля (химсостав, твёрдость наплавки).

Для объектов Ростехнадзора требуется декларация ТР ТС 010/2011 с приложением протоколов испытаний в аккредитованной лаборатории. Обратите внимание: шиберные задвижки с Ду > 300 и Ру > 10 подлежат обязательной декларации.

Типичная ошибка — отсутствие протокола герметичности при приёмке. Даже при успешных гидроиспытаниях возможна утечка при рабочем давлении из-за деформации корпуса после сварки. Мы рекомендуем проводить приёмосдаточные испытания на месте монтажа (по СП 70.13330).

Компания АГЛАНТ поставляет задвижки шиберные Ду от 50 до 1200 мм в полном соответствии с ГОСТ 33300-2015 и EN 10771, включая задвижки шиберные фланцевые и межфланцевые исполнения. Мы стараемся выполнять комплектацию с документацией под требования заказчика — в том числе с протоколами по ГОСТ 53251.

До 70% отказов шиберных задвижек связаны не с качеством изделия, а с нарушением монтажа и эксплуатации. Основные ошибки и способы их предотвращения:

1. Несоосность труб. Допустимый перекос — ≤0,5 мм на Ду100 (СП 70.13330). При большем перекосе корпус деформируется, нож заклинивает. Решение — использование монтажных стяжек и измерение лазерным уровнем.

2. Отсутствие компенсации тепловых расширений. При ΔT > 50 °C (например, паропроводы) жёсткое крепление создаёт изгибающий момент на корпусе. По ГОСТ 32382-2013 требуется установка компенсаторов или П-образных изгибов.

3. Неправильный выбор привода. Для Ду ≥ 300 ручной привод не обеспечивает полное закрытие без редуктора. Расчёт: крутящий момент = 0,05·Ру·Ду¹·⁵ (для Ду300 Ру10 — 82 Н·м; штурвал диам. 400 мм даёт только 60 Н·м). Решение — пневмопривод или редукторный штурвал.

4. Эксплуатация в положении «частично открыто». Это вызывает кавитацию и вибрацию ножа, что приводит к усталостным трещинам. Исключение — задвижки с позиционером и демпфирующей системой.

5. Отсутствие продувки перед пуском. В остановленной системе оседают твёрдые частицы, которые заклинивают нож при первом пуске. Рекомендуется перед включением выполнить 2–3 цикла «приоткрытие на 10% — закрытие».

Мы рекомендуем при вводе в эксплуатацию фиксировать:

— Усилие хода (должно быть ≤15% от максимального);

— Время полного хода (для электропривода — от 15 до 60 с);

— Утечку при закрытом положении (класс герметичности).

Компания АГЛАНТ может помочь купить шиберную задвижку с учётом условий монтажа — в том числе с рекомендациями по креплению, типу привода и необходимости компенсаторов. Для крупных проектов мы оказываем содействие в составлении инструкции по монтажу и эксплуатации на основе РД 36-62-80.