Трубопроводная арматура: задвижки, клапаны, краны по ГОСТ и современные технологии

Трубопроводная арматура — устройства, управляющие потоками сред в инженерных системах. Ключевые типы включают задвижки, клапаны и краны, каждый из которых имеет уникальные конструктивные особенности и области применения.

1. Задвижки. Задвижка — запорная арматура, где запирающий элемент (клин, шибер) перемещается перпендикулярно потоку среды. Используется для полного перекрытия потока в крайних положениях «открыто/закрыто».

Типы задвижек:
Клиновые литые (ГОСТ 5762-2002):
- Материал: чугун (СЧ20), сталь (Ст25).
- Применение: магистральные нефте- и газопроводы (Ду 50–1200 мм, Ру до 25 МПа).
- Особенности: литой корпус, ручное управление штурвалом или электроприводом (например, AUMA SA 07.1).

Шиберные:
- Конструкция: металлический клин, разрезающий включения (мусор, отложения).
- Применение: канализационные системы, целлюлозно-бумажные комбинаты.

Штампосварные:
- Материал: листовая сталь (09Г2С, 12Х18Н10Т).
- Преимущества: меньший вес и строительная длина по сравнению с литыми аналогами.
- Стандарты: API 600 (для нефтегазовой отрасли).

Преимущества задвижек:
- Полнопроходная конструкция (отсутствие сужения диаметра).
- Низкое гидравлическое сопротивление.
- Долговечность в магистральных системах с высокоскоростными потоками.

Недостатки:
- Не подходят для регулирования расхода.
- Высокий износ при частом переключении.

2. Клапаны. Клапан — арматура с запирающим элементом, движущимся параллельно оси потока.

Основные виды:
Запорные клапаны (вентили):
- Применение: полное перекрытие потока с высокой герметичностью (ГОСТ 9698-86).
- Пример: игольчатые клапаны в системах высокого давления (Ру до 100 МПа).

Обратные клапаны:
- Подъемные (ГОСТ 27477-87): для вертикальных трубопроводов.
- Поворотные: в канализационных сетях для предотвращения обратного потока.
- Приемные клапаны: оснащены сеткой для фильтрации, устанавливаются на всасывающих линиях насосов.

Регулирующие клапаны:
- Управление: ПИД-регуляторы, электроприводы (например, Fisher ED).
- Применение: регулирование давления, температуры, расхода в ТЭЦ и нефтепереработке.

Предохранительные клапаны (ГОСТ 31294-2005):
- Типы: пружинные, рычажно-грузовые.
- Пример: защита паровых котлов от превышения давления (срабатывание при 10–110 МПа).

Классификация по направлению потока:
- Проходные: поток не меняет направление (высокое сопротивление).
- Прямоточные: спрямленная линия движения (снижение сопротивления на 30%).
- Угловые: поворот потока на 90° (установка в коленчатых трубопроводах).

3. Краны. Кран — арматура с запирающим элементом в форме тела вращения (шар, конус), поворачивающимся вокруг своей оси.

Типы кранов:
Шаровые (ГОСТ 21345-2005):
- Материал: нержавеющая сталь (AISI 304), латунь (ЛС59).
- Применение: газовые магистрали, системы отопления (Ду 15–500 мм, Ру до 40 МПа).
- Управление: рычаг, электропривод (Belimo LR24A-SR).

Пробковые:
- Конструкция: коническая пробка с отверстием.
- Применение: агрессивные среды (кислоты, щелочи) в химической промышленности.

Пластиковые (ПВХ, полипропилен):
- Особенности: коррозионная стойкость, малый вес.
- Использование: водопроводы, бассейны.

Преимущества кранов:
- Быстрое перекрытие потока (поворот на 90°).
- Возможность регулирования расхода.
- Компактность и простота монтажа.

Недостатки:
- Износ уплотнений при работе с абразивными средами.
- Ограничения по температуре (для пластиковых моделей — до 90°C).

Современные тенденции
- Умные краны: интеграция с IoT (датчики давления, температуры). Пример — Honeywell Home T6 для систем отопления.
- Биокомпозитные материалы: краны из PEEK (полиэфирэфиркетон) для медицины.
- Энергосберегающие клапаны: с автоматической коррекцией расхода на основе AI.