Отличия чугунных и стальных задвижек

Работу трубопроводных систем невозможно представить без использования запорной арматуры. К этой категории относят краны, клапаны, вентили, задвижки. Все эти механизмы необходимы для остановки/запусков потоков в трубопроводе. Разница заключается в конструкции и материале. В этой статье подробно поговори о том, чем отличаются задвижки. При покупке товара обращают внимание не только на цену, но и на типоразмер, а также из чего она сделана.

Как работает задвижка

Прежде чем разобраться в различии типов, разберёмся в основных особенностях принципа работы устройства на примере клиновой разновидности.

В конструкцию входят следующие комплектующие:

• корпус с входящим, выходящим патрубком, с крышкой и сальниковым узлом;
• управляющий орган в виде маховика или механизированного привода, работающего от различных источников энергии;
• резьбовая пара, состоящая из шпинделя и ходовой гайки;
• клинообразный затвор;
• прокладки, крепёжные элементы.

Устройство задвижки чугунной и стальной в общем похожи.

При вращении штурвала приходит в движении шток и связанный с ним клин, который опускается, плотно прилегая к сёдлам, при этом проход закрывается. Механизм приспособлен для нахождения затвора вверху или внизу и обеспечения полного перекрытия или открытия просвета.

Чем отличается чугунная задвижка от стальной

Сталь и чугун — это сплав железа с углеродом и прочими добавками. При этом в первом металле содержится до 2.14% С и легирующие элементы, а во втором — массовая доля углерода превышает два процента. Также разнятся и способы получения. Отсюда вытекают различные свойства металлоизделий, изготовленных из этих материалов.

Разбирая отличие чугунных задвижек от стальных фиксируют внимание на следующих позициях:

• области применения;
• эксплуатационные характеристики;
• методы производства;
• материалы корпусных, подвижных, герметизирующих составляющих;
• отличительные конструктивные признаки;
• разница в обозначении.

Отрасли использования

На транспортировку различных жидкостей и газов по трубопроводным системам приходится около половины общего грузооборота страны. Все эти линии требуют укомплектования ТПА. Кроме того, для оснащения линий жилищно-коммунального хозяйства, промышленных, энергетических объектов, для разработки горнодобывающих, углеводородных месторождений необходима задвижка, арматура востребована также для присоединения приборов, аппаратов. Рассмотрим наиболее популярные модели.

Стальные задвижки

Чаще корпус, детали металлоизделия делают из углеродистой стали, а уплотнения из нержавеющей (30с41нж, 30с76нж, 30с927нж, 30с964нж , т.д.). Такие узлы предназначены для контакта с водой, паром, углеводородами в жидком и газообразном состоянии. Для более агрессивных рабочих сред, например, продуктов химического производства, используют более стойкие легированные антикоррозионные марки (30нж64нж, 30нж947нж, прочие).

Чугунные задвижки

Запорная арматура из чугуна применяется в коммунальном хозяйстве, для перекачки холодной, горячей воды, пара как носителя тепла. Спросом пользуются: 30ч925бр, 30ч915бр, 30ч930бр, 30ч906бр, 30ч6бр. В парокотельных, для водопроводов часто ставят 30ч39р.

Плюсы и минусы задвижек

Вне зависимости от вида материала устройству присущи общие положительные и отрицательные признаки.

Преимущества:

• несложная ремонтопригодная конструкция, не требующая частого технического ухода;
• значительное гидросопротивление при открытом положении затвора;
• продолжительная многолетняя эксплуатация при своевременной замене уплотнителей;
• компактная длина, на занимающая много места;
• возможность контакта с различными средами, продаваемыми при высоком давлении в широком диапазоне температур;
• достижение герметичности класса А по ГОСТ 9544 (За исключением чугунных задвижек);
изготовление для разного климата по ГОСТ 15150.

Недостатки:

• большая высота, особенно для моделей с выдвижным шпинделем;
• продолжительное время, необходимое для опускания/поднятия затворного элемента;
• ограничение доступа к внутренней полости при невыдвижном штоке;
• запрет на использование запорного блока в качестве регулирующего скорость потока приспособления, разрешённый режим в двух положениях: закрыто/открыто;
• необходимость в частой замене прокладок, подверженных износу.

Эксплуатационные показатели

Эксплуатация стальной задвижки, как и чугунной, зависит от следующих общих параметров:

• размеры проходного отверстия и фланцев; DN приведён в ГОСТ 5762 и входит в границы 15 — 2000 миллиметров;
• управляющий орган: маховик, редуктор, привод (электро-, гидро-, пневмо-);
• класс герметичности по ГОСТ 9544 (А. В, С);
• климатическое исполнение по ГОСТ 15150 для умеренного климата (У);
• вид шпинделя: выдвижной и невыдвижной.

Однако есть и отличие стальных задвижек от чугунных. Это предельные показатели температуры, давления, способы присоединения. Они могут использоваться в более суровых климатических условиях (ХЛ), пригодны для контакта с агрессивными перемещаемыми составами, лёгкие. Чугунный вариант характеризуется более продолжительным сроком службы, подходит для вязкой рабочей среды, стоит меньше.

Привод

Управление блоками диаметром до 400 миллиметров вне зависимости от материала осуществляется вручную, для ускорения ставят механический редуктор. Чем габаритнее трубопровод, тем большее усилие требуется для его перекрытия. Для этих целей задействуют привод, управляемый энергией электричества, жидкости или воздуха, и установленный на стандартизированную по размерам площадку.

Тип присоединения к магистрали

Стальные задвижки соединяются сварным, фланцевым или муфтовым методом.

Чугунные стыкуются парными фланцами через прокладку для предотвращения протечки, увеличения плотности прижима или при помощи муфтовых приспособлений. Размеры фланцевых пластин и отверстий в них стандартизированы ГОСТ 33259.

Давление, температура

Сталь в зависимости от химсостава обеспечивает высокую герметичность, не разрушается при давлении до 250 кгс/см2 и выше, при температурах от -70 до +565°C, устойчива к гидроударам. Для исполнения У1 от -5 до +425°C.

Чугун в силу хрупкости выдерживает Ру до 16 бар и Т до +225°C, не подходит для систем с высокими динамическими нагрузками. Для умеренного климата температурный разбег составляет от -5 до +150°C.

Испытания на герметичность входят в приёмо-сдаточный контроль, проводятся путём измерения протечек при заданных значениях воздействия жидкости, газа.

В паспорте указывают максимальное рабочее давление (PN), при котором задвижка нормально работает при Т=20°C.

Способы изготовления и материалы

Чугун: серый (без проблем льётся, с волокнистыми графитовыми вхождениями), ковкий (пластичный, более стоек к химическому воздействию), высокопрочный (устойчив к механическим нагрузкам за счёт сферических включений). Для изготовления корпуса применяют литьё, что придаёт матовую текстуру, от коррозионного разрушения защищает нанесение эпоксидного или лакокрасочного покрытия. Металл не годится для проведения сварочных работ.

Для конкретных условий эксплуатации подбирают марку стали с подходящими характеристиками. Углеродистая ст20 обладает повышенной прочностью, хорошо переносит сверхкритические параметры пара. Хладостойкий сплав 09Г2С применяется в зонах Крайнего севера, не подвержен температурным деформациям. Нержавейка 12Х18Н9Л не разрушается под действием агрессивных химикатов при нагреве до +565°C. Сталь хорошо поддаётся разным видам обработки, в том числе сварке. Металлоизделие получается с ровной внешней и внутренней поверхностью.

Корпус и крышка

Способ производства зависит в первую очередь от состава, физических, технологических свойств металла.

1. Для стали и чугуна подходит отливка корпусных деталей и маховика в формы. Стальной сплав более вязкий и мягкий, поэтому получаемый продукт устойчивее к действию давления и температуры.
2. Штампование из листового проката стали изделий заданной формы происходит при помощи пресса на штамповочном станке с последующей сваркой полученных частей в единое целое.

Стальная

Для литья чаще используют литейные марки 25Л, 35Л, WCB (предел прочности 650 МПа), которые характеризуются повышенными: ударной прочностью, вязкой текучестью, сопротивлением на разрыв, поэтому они устойчивы к высоким нагрузкам. Для штампования и дальнейшего сваривания подходит хорошо свариваемая углеродистая ст 20, низколегированная сталь 09Г2С.

Чугунная

Для получения прочных металлоизделий чаще применяют чугун: серый СЧ20, GGG 40/50. ВЧШГ относится к высокопрочным маркам с повышением прочности за счёт искусственно вводимого графита.

Уплотнения затвора

В стальной арматуре на клин и корпусные кольца наплавляется проволока из коррозионностойких, жаростойких марок, а в чугунной в качестве уплотнителя чаще выступает каучук или внутренний уплотнительный контур из латуни/ бронзы.

Маркировка и обозначение

Для сохранения информации на весь эксплуатационный период изготовители помещают данные на корпусе при помощи литья, гравировки, штамповки. Буквенно-цифровые знаки наносятся без наклона, все правила прописаны в ГОСТ 4446. Кроме того, необходимые сведения сообщаются при помощи прикреплённой к изделию таблички. Информационные данные, необходимые для нанесения: Ду, Ру, материал корпуса, фирменный знак производителя, предельная Т, дата изготовления, заводской номер.

Внешнее отличие задвижек по цвету:

• чугунные ー чёрный;
• стальные ー из марок: углеродистых ー серый, легированных ー синий, высоколегированных, жаростойких, нержавеющих ー голубой.

ГОСТ Р 56001 диктует своё окрашивание для арматуры объектов газовой промышленности. Для нефтепроводов окраска ТПА зависит от климатического исполнения.

Как продлить срок эксплуатации задвижек

Средняя продолжительность эксплуатации чугунной задвижки достигает полувека, стальной около трёх десятков лет при соблюдении следующих условий:

• транспортировка в заводской упаковке;
• предмонтажная подготовка согласно ГОСТ 9.014;
• подвешивание при установке только за проушины или за патрубки;
• удаление заглушек, очистка внутреннего пространства от загрязнений;
• продувка, чистка присоединяемых труб;
• использование для крепежа только подходящих по размеру инструментов;
• применение для габаритных металлоизделий опор, это касается и электрического привода;
• проведение опрессовки согласно правил, прописанных в НД;
• постоянное наблюдение за местами возможной разгерметизации: фланцами присоединения и сальниковым узлом с целью своевременной замены уплотнителей, набивки.