Что такое трубопроводная арматура

Трубопроводная сеть любого назначения – это серьезная инженерная конструкция, в которой каждая деталь несет на себе определенную функциональную нагрузку, отвечает за качество, безопасность, бесперебойность работы сети. Но магистраль не состоит из одних лишь труб, необходима еще и арматура. Конструкционное решение таких деталей по сложности, материалу изготовления (сталь, чугун, латунь, пластик), видам и назначению разнообразны. Она используется для стальных, металлопластиковых, полиэтиленовых, полипропиленовых систем. Широкий ассортимент этих изделий классифицирован, что помогает разобраться с пониманием вопроса трубопроводная арматура: что это такое?

Каждый трубопровод оснащается разными видами арматуры — запорной, регулирующей и прочей

Классификация

Трубопроводный транспорт – лидер, среди остальных колесных и без колесных транспортных средств, по перевозке грузов. Развернутая длина всех российских магистралей составляет более 250 тысяч километров.

Для управления таким народным достоянием нужны специальные технические средства, коими и является трубопроводная арматура. Она бывает 3 видов:

сантехническая;
промышленная;
лабораторная.

Рис. 1 Виды трубопроводной арматуры
К сантехнической арматуре относятся устройства, предназначенные для регулировки и перекрытия водопроводов квартир, домов и частных предприятий. Это вентили, краны, смесители и другие приборы.

Рабочая среда – жидкость, газ, пульпа или другое вещество, текущее по трубе.

К лабораторной арматуре относятся устройства, которые работают в ограниченных условиях без воздействия давления и высокой температуры. Всяческие бобышки, трубки, защитные оправы, нужные для выполнения точных замеров, отбора проб и других лабораторных манипуляций.

К промышленной арматуре относятся устройства, которые управляют рабочей средой. Под управлением понимается:

остановка;
перенаправление;
регулировка.

Регулировка среды в трубе подразумевает контроль и изменение (при необходимости) основных ее параметров (давление, температура).

Арматура делится на общепромышленную и специальную. Для каждой отрасли выпускается своя, особая трубопроводная арматура, с определенными параметрами и конструкцией. Такие устройства нужны:

коммунальщикам;
газовикам;
нефтяникам;
топливникам;
химикам;
судостроителям.

По «просьбам всех нуждающихся», заводы арматуростроения выпускают специфическую продукцию, выполняющую конкретную задачу.

Применение

Трубопроводная арматура используется в магистралях, котлах, емкостях и других устройствах промышленного назначения. Нужна для регулировки/управления жидкими и газообразными средами, такими как:

горячая/холодная вода (пресная и соленая);
водяной пар;
нефтепродукты;
дизельное топливо, бензин;
натуральные и синтетические масла;
природный и сопутствующий газы;
вещества химической промышленности;
шламы и пульпы.

Для каждой отрасли народного хозяйства, выпускаются специфические устройства, имеющие индивидуальные эксплуатационные и технические параметры. К примеру, для судостроения применяется арматура, имеющая относительно компактные габаритные размеры, обусловленные стесненными условиями. А вот для химической промышленности основной фактор – работа устройства в агрессивных средах.

Из каких материалов изготавливается

Для производства арматуры для труб используются различные материалы. ГОСТ Р 55509-2013 указывает требования к составу применяемых металлов. Используется чугун:

серый СЧ15, СЧ20;
ковкий КЧ30-6;
с шаровидным графитом ВЧ40, ВЧ45.

Из металлических сплавов применяются:

сталь углеродистая, легированная, высоколегированная;
цветные металлы и сплавы – бронза, латунь, титановый сплав, алюминий, никель.

Широко применяются изделия из пластика, это поливинилхлорид, полихлорвинил, полиэтилен. Используются для транспортировки агрессивных веществ.

Совет: В последнее время всё большее распространение получают пластиковые зажимы Walraven star Quick с храповым исполнительным элементом, ускоряющим процесс установки.

Виды промышленной арматуры

Видовая классификация нужна для четкого разграничения характера работы и выполняемых функций. В соответствии с этим, различают следующие подгруппы трубопроводной арматуры.

1. Запорная (на рисунке А). Полностью отключает поток газа или жидкости. Ставится на границах участков трубопровода, перед емкостями, котлами и другими агрегатами.

2. Обратная (Б). Не дает веществу течь в другую сторону. Защищает агрегаты, насосы и станции от неблагоприятных последствий обратного тока.

3. Предохранительная (В). Защищает агрегаты и узлы, работающие под давлением. Не допускает превышения основных параметров рабочей среды, сбрасывая излишки в окружающую среду.

4. Регулирующая (Г). Служит для регулировки основных параметров, изменяя скорость подачи, напор, давление посредством изменения расхода.

5. Отключающая (Д). Перекрывает поток вещества при превышении основных параметров.

Также существуют комбинированные модели трубопроводной арматуры, которые совмещают сразу несколько функций.

Рис.2 Виды промышленной арматуры

По принципу воздействия на рабочий орган, который выполняет ту, или иную функцию регулировки, арматура бывает управляемой и автономной.

Автономность в общем понимании – характеристика системы, поведение которой не зависит от внешних факторов, а определяется ее внутренними основаниями. Применительно к арматуре – автоматическое действие от рабочей среды.

К автономной арматуре относится:

обратная;
предохранительная;
отключающая.

К управляемой – запорная и регулирующая. Последняя может предусматривать и автоматическое срабатывание от вещества. Для этого в ней устанавливается чувствительный датчик, который «решает» когда нужно вмешаться.

По объему поставляемых устройств на предприятия, в ведении которых находятся трубопроводные системы и магистрали, 1 и 2 место занимают запорная и обратная арматура. По конструкции эти виды являются самыми простыми и надежными.

Какой еще может быть трубопроводная арматура

Существует также ряд других признаков, по которым классифицируют трубопроводную арматуру:

По назначению и области применения.

Это наиболее обширная классификация оборудования для трубопроводных систем. В зависимости от характерных эксплуатационных признаков различают вакуумную, криогенную, отсечную (с коротким временным промежутком срабатывания) и другие варианты арматуры. Оборудование для трубопроводных систем может различаться также по месту монтажа или по наличию специальных опций (устройства с подогревом).

К наиболее значимым признакам, которые используются для классификации арматуры, можно отнести ее предназначение (контролирующие, противопомпажные, редукционные трубопроводные устройства и др.).

Продажа трубопроводной арматуры востребована в разных отраслях. В зависимости от сферы применения к таким устройствам могут предъявляться различные требования. Так, арматура для трубопроводных систем по транспортировке газа должна обеспечивать высокий уровень герметизации (это требование определяется взрывоопасностью и горючестью рабочей газообразной среды). Арматурные устройства, используемые в трубопроводных сетях для транспортировки нефти и продуктов нефтепереработки, должны иметь высокие антикоррозийные показатели. Это определяется агрессивностью рабочих средств, которые используются в нефтехимической отрасли.

По присоединению к трубопроводу.

В зависимости от способа монтажа различают устройства фланцевого, бесфланцевого или межфланцевого типа (последний вид монтируется посредине фланцев трубопроводной сети). Для муфтовых устройств характерным признаком является наличие внутренних резьб и соединительных патрубков. Одним из элементов трубопроводной арматуры, которая устанавливается с помощью сваривания, также является наличие специальных присоединительных патрубков для сваривания с трубопроводной сетью. Штуцерная арматура названа по основному признаку – присоединительным штуцерам.

По конструкции и формообразованию корпуса.

В зависимости от расположения соединительных патрубков трубопроводной арматуры можно выделить устройства проходного типа (соединительные элементы имеют параллельные оси) и угловое оборудование. В свою очередь проходная арматура также может быть классифицирована на несколько разновидностей. Это неполнопроходные (сечение прохода меньше сечения соединительного патрубка на входе арматуры) и полнопроходные устройства (сечение прохода больше или равно сечению соединительного патрубка на входе арматуры). В зависимости от способа сборки арматурные трубопроводные изделия могут быть литыми, сварными, штампованными, штампосварными, литоштампосварными и т. д.

По типу уплотнений.

Если у устройства есть специальные сальниковые уплотнения, которые обеспечивают необходимую герметичность рабочих элементов, то это служит признаком сальниковой арматуры для трубопроводных систем. При отсутствии такого уплотнителя говорят о бессальниковых устройствах (изделия мембранного и сильфонного типа).

К регулирующему и запорному трубопроводному оборудованию предъявляется достаточно обширный перечень требований, что приводит к широкому разнообразию конструкций арматуры. В некоторых случаях такие требования могут даже конфликтовать друг с другом, поэтому при выборе трубопроводного оборудования необходимо четко руководствоваться существующими классификациями.

Привод

Трубопроводная арматура выпускается с 3 типами приводных механизмов:

ручным;
механическим;
дистанционным.

Ручной привод выполняется в виде штурвала, рукоятки или вентиля, и зависит от типа и размера устройства. Для управления такой арматурой необходимо непосредственное участие человека.

Механический привод представлен редуктором, работающим от непосредственного воздействия персонала, а также автоматическим устройством, действующим от управляющей среды.

Управляющая среда – энергия, которая воздействует на привод, приводящий затвор в движение.

Затвор – основная деталь арматуры, непосредственно с помощью, которой устройство выполняет свое назначение.

Дистанционный привод бывает 2 типов.

1. Ручной – затвор перемещается при помощи воздействия человека на привод, расположенный удаленно от арматуры. Соединения привода с устройством в этом случае происходит посредством передачи (цепи/тросы, валы, подшипники, шестерни).

2. Автоматический. В системе присутствует командная среда, которая передается из единого диспетчерского пункта на автоматическое устройство, установленное на арматуре.

Командная среда – сигнал, приводящий в действие автоматический привод.

Познакомимся с каждым типом приводов предметно.

Ручной

При комплектации трубопроводной арматуры ручным приводным механизмом, затвор приводится в движение с помощью штурвала (маховика).

Рис.3 Варианты исполнения ручного привода

На рисунке 3 видно, что конструкции ручных механизмов отличаются. К примеру, на задвижке установлен массивный штурвал, с помощью которого можно перевести затвор в нижнее или верхнее положение, приведя в движение гайку и шпиндель. На кране и дисковом затворе имеются рукоятки, воздействуя на которые, их запорные органы перекрываются.

Выбор типа привода зависит от габаритов арматуры, принципа передачи усилия от рукоятки и характера движения затвора. На задвижке передача усилия происходит через резьбовое соединение гайки и шпинделя, а запорный орган движется перпендикулярно потоку рабочей среды от штурвала.

А вот на кране и затворе усилие передается непосредственно от рукоятки. Запорные органы здесь расположены по-другому:

у крана затвор шаровидной формы расположен в протоке и вращается вокруг своей оси;
у дискового затвора диск тоже находится в протоке и вращается вокруг своей оси, перпендикулярной потоку среды.

Чем больше диаметр проходной части арматуры, тем больше гидравлическое сопротивление, оказываемое на затвор. Отсюда вытекает необходимое усилие, которое надо приложить человеку, чтобы перекрыть трубу. При больших показателях гидравлического сопротивления, перевести затвор в положение «закрыто» ручным приводом очень трудно.

Механический

Приводы данного типа бывают с исполнительным механизмом в виде понижающего передачу редуктора и автоматического устройства.

Рис. 4 Варианты исполнения механического привода

Кроме изображенных на рисунке 4 типов механических приводов, существуют электромагнитные и гидроприводы.

Механический редуктор играет роль понижающего обороты устройства. Достоинством данного вида является возможность работать на арматуре большого диаметра без затрат на управляющую среду (энергия). Но есть и недостаток: за счет облегчения требуемой нагрузки на штурвал, возрастает количество оборотов для полного перекрытия потока. А это влечет за собой потери времени.

Принцип работы электропривода аналогичен механическому редуктору, за исключением наличия двигателя. Он воздействует на шпиндель, открывая и закрывая затвор за считаные секунды. Для снижения требуемой мощности электродвигателя, дополнительно устанавливается понижающий редуктор. Но так как на стандартном 220 В аппарате, со стандартной частотой тока в 50 ГЦ количество оборотов на валу достигает 3000, понижающий редуктор здесь необходим.

Принцип действия пневматического и гидроприводов похож, за исключением управляющей среды. В первом случае шток приводится в движение за счет давления воздуха, во втором – воды.

Шток – подвижная деталь без резьбы, передающая усилие от привода на затвор.

Установка пневматического и гидроприводов осуществляется на отсечную арматуру, от которой требуется моментальное срабатывание.

Дистанционный

Этот тип привода необходим для ускорения работы магистрали, а также при установке арматуры в местах, получить быстрый доступ к которым невозможно.

При обслуживании многотысячных километражей нефте-газопроводов, проходящих через «реки и океаны», установка дистанционного привода – вынужденная необходимость.

Рис. 5 Дистанционный привод

На рисунке 5 слева изображена схема ручного дистанционного привода. При помощи маховика (1), оператор передает крутящий момент на цепную передачу (4). Через систему цепей (валов) и поворотных редукторов (3), крутящий момент передается на штурвал арматуры (5), который, в свою очередь, сообщает движение затвору, перекрывая поток.

Такая система применяется в случаях установки трубопроводной арматуры в стесненных местах (технологические люки, загроможденные трубами отсеки, производственные помещения и др.)

На рисунке справа изображен пульт управления арматурой. Распоряжение приводом в этом случае осуществляется удаленно, из кабинета диспетчера. На пульт выведены кнопки открытия/закрытия затвора, лампочки сигнализации неисправности.

Дополнительно установлены блокировочные рукоятки, при включении которых управление приводом кнопками открытия/закрытия невозможно. Эта мера безопасности используется при проведении работ на магистрали, которые сопровождаются разгерметизацией системы. Рукоятка блокировки исключает человеческий фактор, который зачастую является причиной аварий на производстве.

Автономные приводы

Приводные механизмы такого типа применяются на отсечной, обратной, защитной и предохранительной арматуре. Автономный привод может быть исполнен в виде:

пружины двустворчатого диска;
разрывной мембраны;
пружины затвора и др.

Принцип действия автономного привода такой: при достижении определенных параметров рабочей среды и под ее воздействием, арматура автоматически срабатывает. Например:

при изменении направления потока в трубе, двустворчатый диск закрывает поток;
при повышении давления до критической отметки разрывается мембрана;
при увеличении скорости потока или давления, отводится пружина затвора.

Действие данного привода происходит от воздействия среды на рабочий орган арматуры без человеческого или иного (энергия) вмешательства.

Способ перемещения рабочего механизма

В зависимости от способа перемещения рабочего механизма выделяют следующие виды арматуры для трубопроводов:

Краны – запирающие элементы с телом вращения, перемещение которого осуществляется движением вокруг своей оси. Может располагаться произвольно по отношению к направлению потока.
Задвижки – элементы, которые регулируют или запирают направление потока, перемещаясь поперек основного потока.
Затворы или заслонки – элементы, выполненные в виде диска, который может вращаться вокруг своей оси перпендикулярно или под углом к потоку.
Вентили – детали, у которых запирающие и регулирующие элементы посажены на шпиндель. При их возвратно-поступательном движении параллельно потоку перекрывается сечение в горизонтальной плоскости. Рабочая среда для такой арматуры может быть жидкой или газообразной. Вентили бывают клапанными и шаровыми.

Типы арматуры

Проще всего понять, что такое трубопроводная арматура, ознакомившись с ее типами. А вот такие трубопроводные изделия используются на современных магистралях:

задвижки (бывают с выдвижным и невыдвижным шпинделем);
клапаны (вентили);
дисковые затворы;
обратные клапаны;
краны (шаровые, конусные);
заслонки;
конденсатоотводчики.

Каждый тип имеет индивидуальную конструкцию, типоразмер, принцип действия, привод, способ герметизации, и другие особенности.

Рис. 6 Типы арматуры

Материал корпусных деталей и запорных органов зависит от рабочей среды (ее основных параметров), для которой предназначен тот или иной тип арматуры.

Тип затвора

Различают несколько типов затворов:

лист;
диск;
клин;
тарелка;
упругая мембрана;
шланговый клапан

Первые 3 типа затворов устанавливаются на задвижках. Вне зависимости от вида затвора, его перемещение происходит перпендикулярно току среды. Для обеспечения определенной степени герметичности, уплотнительные поверхности задвижки изготавливаются из разных материалов.

Уплотнительная поверхность – контактная часть диска (клина) и кольца корпуса, которая обеспечивает заданную степень герметичности.

Герметичность – свойство арматуры препятствовать распространению среды в разделяемых патрубках (полостях).

Рис. 7 Клиновой затвор

Задвижка, имеющая листовой затвор, называется шиберная.

Клин от диска отличается взаимным расположением уплотнителя. Соответственно, у клина они расположены под углом друг к другу, а у диска – параллельно.

Конструкция клинового затвора может быть:

жесткая;
упругая;
составная.

При жестком исполнении, клин плотно входит в предусмотренное седло корпуса.

Седло – выемка в нижней части корпуса задвижки, в которой установлены уплотнительные кольца, которые могут быть литыми или запрессованными с натягом.

Упругая конструкция позволяет дискам взаимно устанавливаться в седло. Если в затворе присутствуют неточности обработки уплотнителей, упругая сердцевина позволяет сгладить этот недостаток.

Аналогичным образом работает составной клин, выполненный из двух дисков. Подвижность упругой и составной конструкции снижает качественные требования обработки (шабрения) уплотнительных поверхностей.

Шабрение – процесс обработки уплотнительных поверхностей, для придания им точной взаимной геометрии.

Для особо ответственных трубопроводов, транспортирующих опасные химические вещества, проводят прецизионную электромеханическую обработку уплотнителей. Такие затворы имеют высокий класс герметичности.

Тарельчатый

Такой тип затворов устанавливается на клапанах (вентилях). В отличие от запорного органа задвижки, тарельчатый затвор перемещается параллельно току среды.

Тарельчатый затвор долговечнее, нежели клиновый. Дело в характере движения. Если в задвижке клин перемещается по уплотнительным поверхностям колец в корпусе, то у тарелки это движение отсутствует. Из-за отсутствия трения уплотнителей, тарельчатый затвор дольше сохраняет свои геометрические параметры и заявленный класс герметичности.

Рис.8 Тарельчатый затвор

Клапаны используют для трубопроводов сравнительно небольшого диаметра (до 250-300 мм). Это обусловлено большим, нежели у задвижки, гидравлическим сопротивлением на тарелку.

Мембранный и шланговый

Мембранный клапан представляет конструкцию, запорный орган которой сделан из упругой резины, усиленной металлическими пластинами или другим упругим материалом.

Шланговый затвор выполнен вставками в проходное отверстие армированной резиновой трубки, с высокой степенью упругости. Перекрытие тока происходит за счет сжимания этой трубки посредством внешнего механического воздействия.

Мембранная и шланговая арматура используется на трубопроводах химической промышленности. Эластичная резина выполнена из агрессивно стойких материалов.

Рис.9 Мембранный затвор
Кроме перечисленных типов затворов существуют также шаровые, конусные и цилиндрические.

Класс герметичности арматуры

Этот параметр определяется после изготовления каждого конкретного устройства, опытным путем на специальном оборудовании. Регламентируется эта процедура ГОСТом 9544.

В соответствии с нормативом, затворы классифицируются по классам от А (без утечек) до G. Устройства, предназначенные для эксплуатации на ответственных объектах, соответствует классам А, АА, В, С.

Таблица 1 Нормы герметичности

Q – обозначает количество утечки (объем, измеряемый в кубических мм за секунду).

Конструктивные особенности

К основным конструктивным особенностям трубопроводной арматуры относятся:

конструкция корпуса;
конструкция патрубков;
формообразование корпуса.

Разберем каждый параметр подробно.

Конструкция корпуса

Трубопроводная арматура может выполнять функцию поворота магистрали. Для этого выпускаются устройства с угловым расположением патрубков. Стандартный угол составляет 900. Для каждого индивидуального предприятия, по его заказу, заводы изготавливают нестандартные углы поворота.

Обыкновенная, прямолинейная арматура называется проходной. В таком устройстве центры присоединительных патрубков находятся на одной линии.

По диаметру протока арматура может быть полнопроходной и неполнопроходной. Например, если в паспорте указан диаметр условного прохода 300мм, то для неполнопроходного устройства внутренний диаметр будет равен 250мм. Для полнопроходной внутренний диаметр, соответственно, равняется 300мм.

Под внутренним диаметром понимается размер проходного сечения седел корпуса.

Не во всех полнопроходных устройствах внутренний диаметр равен заявленным параметрам в паспорте. К примеру, для задвижки, диаметром условного прохода 350мм, размер проходного сечения может быть равен от 331мм до 350мм. Такие параметры полнопроходных задвижек регламентируются стандартами арматуростроения. Данный диапазон сечения находится в допуске.

Конструкция патрубков

Патрубками называются входное и выходное отверстие арматуры. Для герметичного присоединения устройства к трубопроводу, способ крепления должен отвечать стандартам.

А вот какими способами патрубки соединяются с трубопроводом.

1. Фланец. Имеет форму диска с проточками и отверстиями для крепления болтами.

2. Цапковая гайка. Имеет внутреннюю резьбу с одной стороны, а с другой, отверстие под внутренний штуцер с клыками.

3. Муфта. Имеет внутреннюю резьбу на каждом патрубке.

4. Штуцер. Обыкновенная гладкая или ребристая трубка меньшего диаметра, нежели проходное отверстие.

5. Соединение под приварку. Патрубок имеет специальную разделку кромки для выполнения сварочных работ.

На промышленных трубопроводах самым распространенным способом крепления является соединение фланцем и под приварку. Эти два типа крепления выдерживают самые большие нагрузки, имеют отличные показатели герметичности, надежности и долговечности.

Штуцер используют для присоединения шлангов к вентилям. Для улучшения герметичности соединения используется хомут.

Муфты чаще всего встречаются на сантехнической арматуре. А вот цапковый способ имеет ограниченную сферу применения. Его устанавливают на пожарные гидранты, краны и рукава.

Формообразование

По способу формообразования корпуса, арматура бывает:

литая (детали изготовлены методом литья в формы);
литосварная (отлитые детали соединяются методом сварки);
штампосварная (штампованные части корпуса сварены между собой);
литоштампосварная.

Для соединения корпусных деталей арматуры применяется электродуговая сварка. На технологических линиях заводов-изготовителей устанавливаются специальные станки, снабженные компьютерным управлением (ЧПУ).

Штамповка корпусных деталей происходит под мощными прессами. Для этого разогретую болванку помещают в форму. Под воздействием нагрузки от пресса, болванка получает требуемые параметры.

Выбор того или иного способа формообразования зависит от марки металла.

Способы присоединения арматуры к трубопроводам

Существует несколько способов присоединения арматуры: муфтовый, ниппельный, приварочный, спосостяжной, фланцевый, цапковый, штуцерный.

Классификация промышленной арматуры трубопроводной по способу присоединения к трубопроводам. Отличаются следующие виды арматуры, зависящие от способов крепления к трубопроводу:

Муфтовый способ. Присоединение с помощью муфты с внутренней резьбой.
Ниппельный способ. Присоединяется с помощью ниппелей.
Приварочный способ. Данный способ осуществляется с помощью использования сварки. Этот метод отличается как большим количеством достоинств, так и недостатков. Преимущества способа в качественной приварке арматуры, гарантирующей надежность всех соединений. Данный способ не потребует последующего дополнительного обслуживания, например, не понадобится подтягивать фланцы как при выполнении фланцевых соединений. Недостатки в том, что приварка во время работ может привести к определенным проблемам.
Стяжной способ. Крепление выполняется с использованием шпилек и гаек.
Фланцевый способ. Присоединения выполняются с помощью фланцев. Этот способ отличается своими преимуществами и недостатками. Среди достоинств следует отметить многократность установления и снятия арматуры, прочность выполненных соединений, а также эксплуатация в ситуации применения разных диапазонов проходов и давлений. Среди недостатков выделяется ослабление креплений, что ведет к потере герметичности соединений, и большие габариты и масса.
Цапковый способ. Присоединение арматуры к трубопроводу осуществляется по наружной резьбе под уплотнение с буртиком.
Штуцерный способ. Прикрепляется с помощью штуцеров.

Металл для корпусных деталей

Трубопроводная арматура изготавливается из:

чугуна;
стали;
латуни;
алюминия;
никеля;
титана.

Арматуру, применяемую в трубопроводах коммунальных систем, обычно делают из чугуна GGG40 или 50. Это серый шаровидный чугун. Кроме этого сплава в арматуростроении применяются ковкие и высокопрочные чугуны. Различные добавки в сплав обеспечивают арматуре:

жаростойкость;
кислотоупорность;
щелочестойкость;
и антифрикционные свойства.

Из чугуна делают отливки корпусов, штурвалов и затворов.

Стали

Сталь обладает лучшими (нежели чугун) прочностными характеристиками. Так как сталь пластична, ее используют для изготовления ответственных конструкций, работающих под высоким давлением.

Пластичность – характеристика металла, которая выражается в способности выравнивать силовые напряжения, вызванные внешним воздействием (давлением рабочей среды).

Для изготовления корпусных деталей используют углеродистую сталь, марки 25Л или 35Л.

Затворы, контактирующие с рабочей средой, делают из легированных сплавов с добавлением титана, никеля и хрома. Благодаря антикоррозионным свойствам этих добавок, уплотнители получают отличную сопротивляемость коррозии, механическим воздействиям и усталости.

Цветные металлы

Из латуни, меди и бронзы, в основном делают сантехнические вентили и краны. Также бронзовые и латунные сплавы применяются в криогенной арматуре, работающей при экстремально низких температурах (менее -1530С). С понижением температуры рабочей среды, механические и прочностные свойства латуни повышаются.

Так как латунь имеет отличные антифрикционные свойства (устойчивость к истиранию), она используется при изготовлении подвижных деталей (например, ходовой гайки).

Титан служит добавкой в легированных сталях, которые применяют для наплавок уплотнительных поверхностей.

Классификация, маркировка и требования стандартов

Трубопроводная арматура за счет своей способности изменять внутреннее сечение трубопровода позволяет эффективно управлять потоками различных типов сред. Так, ее использование дает возможность выполнять следующие операции:

распределять фазы движения рабочих сред;
осуществлять сброс потока;
отключать подачу;
обеспечивать смешивание нескольких потоков;
осуществлять регулировку параметров потока;
выполнять распределение рабочей среды.

Классификация арматуры строится на основе ее функциональных возможностей. Так, в зависимости от этого параметра трубопроводная арматура может быть следующих типов.

Регулирующего типа

С помощью такой трубопроводной арматуры изменяют параметры потока рабочей среды и, соответственно, его основные характеристики. В данной категории выделяют дроссельный и запорно-регулирующий типы. С помощью арматуры первого типа, которую часто называют редукционной, можно уменьшать рабочую нагрузку в трубопроводе, что делается за счет увеличения гидравлического сопротивления в его проточной зоне. Запорно-регулирующая трубопроводная арматура — это совокупность устройств, с помощью которых обеспечивается регулирование параметров рабочего потока и его перекрытие.

Запорная арматура для различного диаметра труб

Запорного типа

Такую трубопроводную арматуру используют для герметичного перекрытия потока рабочей среды. Если она применяется для управления потоком рабочей среды в контрольно-измерительные агрегаты, то она называется контрольной. Есть еще и дренажная запорная арматура, за счет которой осуществляется сброс рабочей среды из трубопроводов или емкостей.

Смесительно-распределительного типа

Такая трубопроводная арматура обеспечивает смешивание потоков рабочей среды, а также их распределение по требуемым направлениям движения.

Защитная

Эту трубопроводную арматуру используют для защиты элементов системы от последствий, вызванных изменением параметров потока рабочей среды. Такие изменения чаще всего могут быть последствиями возникновения аварийных ситуаций в системе. Арматура этого типа может также обеспечивать защиту от смены направления движения рабочего потока.

Фазоразделительная

Это трубопроводная арматура, которая разделяет рабочую среду по различным фазовым состояниям. Она, например, может разделять перегретый пар и рабочую среду, задерживать конденсат (кондесатоотводчик), а также решать ряд других задач.

Предохранительная

Этот тип трубопроводной арматуры защищает систему от критического повышения давления рабочей среды.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Трубопроводную арматуру, согласно требованиям Государственного стандарта Р52720-2007, характеризуют два основных параметра:

условное давление;
условный проход.

Условное давление, обозначаемое Ру или PN, характеризует такое значение данного параметра, при котором емкости или трубопроводы могут эксплуатироваться в течение определенного периода времени при условии, что температура рабочей среды составляет +20 градусов Цельсия. Классификация трубопроводной арматуры и номинальные значения данного параметра оговорены Государственным стандартом 26349-84.

Значения условного прохода арматуры, который обозначается Ду или DN, характеризуют параметры элементов, входящих в состав трубопроводов. Допустимые величины данного параметра оговариваются Государственным стандартом 28338-89.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Способ герметизации

Так как в трубопроводной арматуре присутствуют подвижные части, а система работает в условиях повышенных давлений и температур, необходимо устройство, которое ограничит рабочую среду от окружающей.

Для этого используются:

сальник;
мембрана;
сильфон;
шланг.

Рис. 11 Типы герметизации
На рисунке 11 представлены сальниковый и сильфонный способ герметизации арматуры.

Устройство сальника представляет специальную камеру, через которую проходит подвижная часть (шпиндели или шток). Для предотвращения выхода рабочей среды, в сальниковой камере предусмотрен паз для укладки уплотнителя. В качестве последнего используется:

асбест;
паронит;
терморасширенный графит.

Для конкретной сферы эксплуатации арматуры, набивка дополнительно армируется и пропитывается. К примеру, паронит имеет 4 исполнения, приведенные в таблице 2.

Таблица 2

Терморасширенный графит (или сокращенно – ТРГ) также имеет несколько модификаций.

В качестве армирующего вещества ТРГ используется:

проволока из нержавейки;
хлопчатобумажная нить;
стекловолокно;
лавсан;
инконелевая проволока.

Сильфон представляет собой длинную металлическую гофрированную трубку, внутрь которой входит шток. Гофра выдерживает значительные механические, температурные воздействия и изгибы. В основном, сильфон используют в криогенной арматуре.

Мембрана применяется при невысоких показателях давления и температуры среды. Некоторые типы арматуры имеют затвор, одновременно выполняющий роль мембраны.

В шланговой арматуре (рис. 9) герметичность системы производится за счет наличия в проходном отверстии резинового шланга. Дополнительные приспособления здесь не нужны.

Давление номинальное, рабочее и пробное

Во всех нормативных документах обозначается PN и измеряется МПа (мега Паскали). На сайтах российский производителей трубопроводной арматуры чаще всего обозначается Ру с единицей измерения в атм.

Соотносятся МПа с атм. так:

1 Мпа = 10 атм.

Номинальным называется максимальное давление, при котором возможна нормальная эксплуатация арматуры при температуре транспортируемого вещества 200С. В таком режиме корпусные детали не подвергаются деформации, а само устройство гарантированно отслужит свой полный ресурс.

PN отражает наибольшее давление при температуре вещества только 200С. Это означает, что при больших температурах, максимальное давление снижается.

Соотношение максимального давления от температуры можно посмотреть в таблице, приведенной ниже.

Таблица 3 Зависимость температуры от давления

Рабочее давление – это максимальное давление в трубе, при заданной температуре.