ЗАПОРНЫЙ КЛАПАН

Запорный клапан предназначен исключительно для функций «полностью открыто / полностью закрыто». Его конструкция (обычно седельная или проходная) оптимизирована под герметичность и минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении. В отличие от него, клапан запорно регулирующий совмещает две функции: отсечку и плавное регулирование расхода за счёт специального профиля затвора (игольчатого, односедельного, сегментного).

Ключевые различия:

— Герметичность: запорный клапан обеспечивает класс А по ГОСТ 53251 (утечка ≤0,01% Ду/мин), тогда как запорно-регулирующий — класс С или D;

— Гидравлическое сопротивление: у запорного ζ ≈ 2,0–3,0, у регулирующего — до 8,0 из-за дросселирующего профиля;

— Ресурс при дросселировании: запорный клапан выходит из строя за 50–100 часов работы в режиме частичного открытия из-за кавитации и эрозии седла.

По ГОСТ 33863-2016 и ГОСТ Р 57974-2017 запорные клапаны не сертифицируются как регулирующие. Их использование в режиме дросселирования категорически не рекомендуется.

Типичная ошибка — применение запорно регулируемого клапана там, где требуется только отсечка. Это приводит к неоправданному росту стоимости (в 2–3 раза) и снижению надёжности.

Мы рекомендуем при необходимости регулирования устанавливать параллельно два устройства: клапан запорный фланцевый для обслуживания и клапан запорно регулирующий для управления расходом.

Компания АГЛАНТ поставляет оба типа арматуры и может оказать содействие в подборе комплексного решения под единый проект — включая гидравлический расчёт и выбор привода.

Подбор клапана запорного фланцевого начинается с анализа расчётных параметров по ГОСТ 32382-2013. Ключевые критерии:

1. Условное давление (Ру/PN): указывает номинальное давление при t ≤ +200 °C. Например, Ру16 = 1,6 МПа. Однако при t = +300 °C для стали 20 допустимо только 1,2 МПа (по ГОСТ 356-80). Игнорирование температурной зависимости — частая ошибка.

2. Условный проход (Ду/DN): должен соответствовать внутреннему диаметру трубы. Ошибка — установка клапана Ду100 на трубу Ду100 с толщиной стенки 4,5 мм (внутр. Ø ≈91 мм). Это создаёт зону сужения, увеличивая ζ с 2,5 до 3,8 и вызывая шум и кавитацию.

3. Скорость потока: оптимальная V = 1,0–2,0 м/с. При V > 2,5 м/с возрастает износ седла и риск вибрации штока.

4. Среда: для агрессивных сред (pH < 5 или > 10) требуется корпус из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и уплотнение из ПТФЭ.

Типичные ошибки проектировщиков:

— Указание только «запорный клапан» без Ру и Ду — ведёт к поставке по внутренним ТУ с заниженными характеристиками;

— Отсутствие расчёта тепловых расширений: при Δt > 100 °C возможен заклинивание штока;

— Игнорирование направления потока: у большинства запорных клапанов поток должен входить под затвор («снизу»), иначе усилие на штоке возрастает в 2–3 раза.

Мы рекомендуем использовать правило: Ду_клапана ≥ Ду_трубы × √(Qₘₐₓ/Qₙₒₘ). Например, при Qₘₐₓ = 120 м³/ч и Qₙₒₘ = 100 м³/ч — Ду клапана ≥ Ду трубы × 1,1.

Компания АГЛАНТ поставляет клапан запорный фланцевый с Ру от 10 до 160 и Ду от 15 до 300 мм и может помочь в проверке проектных решений — в том числе с моделированием переходных процессов.

Материалы корпуса, затвора и уплотнений клапанов запорно регулирующих определяют их надёжность в различных условиях. По ГОСТ Р 57974-2017 применяются:

— Корпус: сталь 20 (ГОСТ 1050), 09Г2С (ГОСТ 19281), 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632), чугун ВЧШГ (ГОСТ 7293);

— Затвор и седло: нержавеющая сталь, бронза БрОЦС 5-5-5 (ГОСТ 613), карбид вольфрама (для абразивных сред);

— Уплотнения штока: сальниковые набивки из графита, PTFE, арамидного волокна.

Практические данные по износу:

— В пульпе с содержанием кварца 20% при V = 2 м/с: седло из стали 20 изнашивается со скоростью 0,2 мм/мес; из карбида вольфрама — 0,03 мм/мес;

— В фосфорной кислоте (10%, t = 60 °C): корпус из стали 20 — ресурс 8–12 месяцев; из 12Х18Н10Т — 7–10 лет.

Типичная ошибка — применение сальника из асбеста в системах с t > 300 °C. Это нарушает требования ТР ТС 032/2013 и создаёт экологический риск.

Мы рекомендуем для агрессивных и высокотемпературных сред использовать сальниковые набивки из чистого графита (до +650 °C) или композитные PTFE-армированные материалы.

Компания АГЛАНТ поставляет клапана запорно регулирующего из всех указанных материалов и может помочь в подборе под конкретный состав среды — в том числе с привлечением данных по абразивности и химической совместимости.

Пакет сопроводительной документации для запорного клапана регламентирован ГОСТ 2.601, ГОСТ Р и ТР ТС 010/2011. Минимальный комплект включает:

— Паспорт изделия с указанием: Ду, Ру, тип («запорный фланцевый»), материал, стандарт (ГОСТ 33863-2016), номер партии;

— Сертификат качества по ГОСТ Р с протоколами: химический состав (ГОСТ 18895), механические свойства (ГОСТ 1497), испытания на герметичность (ГОСТ 53251);

— Акт гидравлических испытаний (давление 1,5 × Ру, выдержка 5 минут, отсутствие течи);

— При наличии привода — паспорт электропривода по ГОСТ Р МЭК 60034.

Входной контроль перед вводом в эксплуатацию:

1. Визуальный осмотр: отсутствие трещин, следов коррозии, повреждений резьбы штока;

2. Герметичность затвора: по ГОСТ 53251 класс А (≤0,01% Ду/мин) — для запорных клапанов;

3. Ход штока: плавный, без заеданий, полное закрытие — за ≤30 сек при ручном приводе;

4. Маркировки: на корпусе должны быть выбиты: Ду, Ру, стрелка направления потока, год выпуска.

Типичная ошибка — монтаж без проверки направления потока. У большинства клапанов поток должен входить под затвор. При обратной установке усилие на штоке возрастает, что приводит к деформации и утечке.

Мы рекомендуем перед установкой провести гидроиспытания на месте монтажа по СП 70.13330.2012.

Компания АГЛАНТ поставляет запорный клапан с полным пакетом документов и может оказать содействие в организации входного контроля на объекте — в том числе с выездом специалиста.