какие задвижки лучше стальные или чугунные

Какие задвижки лучше: стальные или чугунные

Прибор представляет собой вид запорной арматуры, запирающий элемент которой перемещается перпендикулярно оси потока транспортируемых веществ. Его используют для регулирования и остановки движения рабочей среды. Устанавливают в технологических и магистральных трубопроводных системах. Применяют:

В большинстве случаев устройства являются полнопроходными: диаметр проходного отверстия равен сечению подключаемой трубы. Суженные изделия предназначены для магистралей, в которых необходимо уменьшить крутящий момент и снизить разрушение уплотнительных поверхностей.

Задвижка стальная: технические характеристики

Сталь обеспечивает изделиям прочность, устойчивость к коррозионным процессам, твердость, жаропрочность, возможность эксплуатации в любых климатических условиях ‒ в зависимости от марки материала.

Деталь состоит из корпуса и крышки, образующих рабочую полость, в которой располагается затвор и транспортируемые продукты. В состав элемента также входят:

Механизм оснащают электро-, гидро- или пневмоприводом для автоматизации и упрощения процессов управления. Приводы используют при расположении аппаратов в труднодоступных местах.

Изготавливают задвижки по нормам действующих отраслевых стандартов. Проектная документация регламентирует размеры, ограничения по эксплуатации, технические требования. Вес устройства прямо пропорционален своему диаметру: чем больше сечение, тем выше масса. При этом стальные изделия весят меньше чугунных аналогов.

Описание марок стали:

Технические характеристики чугунных задвижек

Конструкционно приспособления не отличаются от стальных устройств и состоят из тех же частей. Типы запорных органов:

Чугунную арматуру устанавливают в системах, работающих при малых динамических нагрузках, невысоких напряжениях. Материал подвержен воздействию коррозии и окислению, поэтому изделия используют при транспортировке неагрессивных или среднеагрессивных продуктов.

Приборы тяжелее аналогов из стали, их вес зависит от сечения присоединяемых трубопроводов.

Существуют следующие виды чугуна:

Как отличить стальную задвижку от чугунной

Шпиндель трубопроводного оборудования вне зависимости от применяемых материалов представлен в двух исполнениях:

Запорная арматура из стали имеет гладкую ровную поверхность без задир, трещин, плен, вмятин, других повреждений. Возможно наличие следов сварки, которые образуются при соединении частей корпуса. Тип присоединения устройств к трубам: приварное, фланцевое, муфтовое.

Приборы из чугуна изготавливают методом литья, который обеспечивает шероховатость стенок детали. Изделия нельзя разрезать с помощью автогена, они не поддаются свариванию. Их подключают к трубопроводным конструкциям с помощью фланцев, между которыми вставляют прокладку, снижающую трение элементов, повышающую прочность прижатия. Характеризуются агрегаты малым гидравлическим сопротивлением, их часто эксплуатируют при транспортировке вязких веществ.

Источник

Отличия чугунных и стальных задвижек.

Выбираете задвижку? А вы уверены в том, что разобрались со всеми тонкостями в работе своего трубопровода, сопоставили все эксплуатационные характеристики и посчитали экономику? Если так – отлично. А если нет, обязательно прочитайте этот обзор. В нем рассказывается о том:

Сталь и чугун, хотя оба металла, имеют разные области применения, физические свойства и прочностные характеристики.

Как работает задвижка?

Это не ошибка. Для понимания отличий стальной и чугунной арматуры, знать принцип ее действия – обязанность каждого работника трубопроводного транспорта.

На рисунке ниже изображена задвижка с выдвижным шпинделем и ручным управлением.

Рис. 1 Составные части

1. Штурвал (1) с ходовой гайкой (3).

2. Крышка (8) с сальниковым узлом (6).

3. Корпус (13) с присоединительными патрубками (16) и затвором (14) внутри.

При помощи маховика (1) и приводной гайки (3) приводится в движение шпиндель (5), соединенный с клином (14). Работа задвижки сводится к полному перекрытию потока рабочей среды в магистрали. Исходя из этого, затвор может находиться только в 2 положениях:

Совершая поступательное движение (вертикально), шпиндель поднимает или опускает клин, тем самым пропуская или перекрывая вещество в трубе. Герметичность системы обеспечивается уплотнительными поверхностями (15) корпуса (13) и клина (14).

Так как шпиндель проходит через крышку в корпус и соединяет штурвал с затвором, последний герметизируется от окружающей среды с помощью сальника (6). Последний предотвращает выход рабочей среды в окружающую атмосферу и позволяет беспрепятственно перемещаться шпинделю.

2 – стопорное кольцо;

4 – подшипники упорные;

Герметичность фланцевого соединения корпуса и крышки обеспечивается за счет прокладки. Аналогичным способом герметизируются фланцы корпуса и трубопровода.

На рисунке 1 представлен общий вид задвижки с выдвижным шпинделем, которая может изготавливаться как из стали, так и из чугуна.

Чем отличается чугунная задвижка от стальной?

1. Отрасли использования.

2. Эксплуатационные показатели работы.

3. Способы изготовления.

4. Материалы корпусных деталей (сталь/чугун).

5. Материалы в подвижных и прокладочных элементах.

6. Конструктивные особенности.

7. Обозначения и маркировка.

Выбор конкретной модели запорной арматуры зависит от того, насколько полно и всесторонне работники предприятия, отвечающие за закупку оборудования, рассмотрят все 7 отличий.

Отрасли использования

Доля трубопроводного транспорта России в общем грузообороте составляет порядка 50%. Охват масштабный. Газо-, нефте-, аммиако-, этилено-, углепроводы – это те отрасли, которые существуют на данный момент и которые требуют технического обслуживания и укомплектованности запорной арматурой.

Кроме этого, магистрали ЖКХ (водоснабжение, водоотведение, парокотельные, канализационные системы), внутренние трубопроводы заводов добывающей и перерабатывающей промышленности также комплектуются задвижками.

На фоне повышенного спроса на устройства запорной арматуры, а также характера производства, заводы-изготовители разрабатывают и выпускают задвижки различного конструкционного исполнения.

Для наглядности, рассмотрим самые популярные модели стальных и чугунных задвижек. Посмотрим, для каких отраслей их можно применять.

Стальные задвижки

Модели 30с15нж, 30с41нж и 30с941нж, 30с64нж и 30с964нж применяются для трубопроводов, по которым транспортируется:

При использовании специальных прокладочных материалов во фланцевых соединениях и сальнике, стальные марки можно использовать в трубопроводах химического производства, с кислотной и щелочной рабочей средой.

На рисунке ниже изображена стальная задвижка. Отличие – серый цвет корпуса и крышки.

Использование моделей арматуры, выполненных из углеродистой стали (30с41нж и остальных), в химическом производстве не практикуется (хотя и допускается). Для этого используют легированную коррозионно-стойкую сталь.

Чугунные задвижки

Из чугуна изготавливают арматуру, моделей 30ч39р и 30ч939р, 30ч6бр и 30ч906бр. Из 4 указанных, широко распространена 30ч39р.

Чугунная запорная арматура подойдет для установки в магистраль, где обращается:

Модель 30ч39р в своем большинстве применяется на трубопроводах ЖКХ и парокотельных.

Плюсы и минусы задвижек

К достоинствам стальной и чугунной арматуры относятся:

Но, как и у любого технического средства, у задвижек есть свои минусы.

1. Значительная строительная высота изделия.

2. Небольшая скорость перемещения затвора.

3. Ограниченный доступ к затвору (а в случае компоновки невыдвижным ходовым узлом, и к шпинделю).

4. Задвижки нельзя использовать в качестве регулирующего параметры среды устройства.

5. Подверженность уплотнительных поверхностей затвора стальной арматуры истиранию.

Несмотря на наличие минусов, задвижка – тип запорной арматуры, используемый практически на каждом предприятии, где есть трубопровод.

Эксплуатационные показатели

Трубопроводным магистралям характерны индивидуальные особенности. Поэтому запорная арматура в работе классифицируется в зависимости от следующих показателей.

1. Диаметр проходного отверстия и присоединительных фланцев.

2. Тип присоединения к магистрали.

3. Максимальное давление рабочей среды.

4. Зависимость давления от температуры.

5. Максимальная и минимальная температура транспортируемого вещества.

6. Характер движения шпинделя/штока.

8. Климатическое исполнение (рабочий диапазон температуры наружного воздуха).

9. Тип затвора и класс его герметичности.

Одинаковыми показателями для чугунных и стальных изделий являются:

Номинальный диаметр промышленной арматуры классифицируется по ГОСТу 5762-2002г. В зависимости от требований заказчика (характеристики магистрали) завод может выпустить стальную или чугунную задвижку диаметром 15-1600мм. Востребованными размерами являются 40-1200мм.

Запорная арматура выполняется как полнопроходной (внутренний диаметр патрубков равен диаметру проходного сечения седел), так и неполнопроходной (проходное сечение седел меньше внутреннего диаметра патрубков).

Заводы трубопроводной арматуры выпускают стальные и чугунные задвижки с выдвижным и невыдвижным шпинделем. Выбор типа ходового узла характеризуется рабочей средой, а также требованиями заказчика.

Привод

Стальная и чугунная задвижка может комплектоваться одним из следующих типов приводного механизма:

Гидро- и пневмопривод представляют цилиндр, установленный сверху на площадку задвижки. В такой конструкции шток соединен с поршнем, находящимся внутри цилиндра.
Ручным приводом комплектуются задвижки с номинальным диаметром до 400мм. При дальнейшем увеличении диаметра, увеличивается и усилие, которое надо приложить на штурвал, чтобы перекрыть/открыть затвор. Для удаленного управления трубопроводной магистралью, привода автоматического действия ставят и на арматуру небольшого диаметра.
Стандарты (размеры) площадок стальных или чугунных задвижек для приводов вращательного действия унифицированы ГОСТом Р 55510-2013г.

Класс герметичности

Класс герметичности определяется по итогу приемо-сдаточных испытаний (согласно положениям ГОСТа 9544-2015г.) и указывается заказчиком в контракте на поставку арматуры.

Испытания проводят как для чугунных, так и для стальных изделий методом измерения утечек жидкой или газообразной среды при полностью закрытом затворе.

Климатическое исполнение

Климатическое исполнение чугунных и стальных задвижек У1 (умеренный климат ±40 0 С) – универсальное для России. Климатическое исполнение регулируется ГОСТом 15150-69г.

Для холодных регионов заводы делают задвижки исполнением ХЛ1. Корпуса и крышки такой арматуры изготавливаются из легированной и нержавеющей стали.

Тип присоединения к магистрали

Далее описана классификация параметров, которые являются индивидуальными для каждого типа запорной арматуры.

Стальные задвижки комплектуются 2 видами присоединительных патрубков к трубе:

А вот чугунные изделия поставляются только с фланцами. Сварка здесь не используется. Этот фактор обусловлен индивидуальными свойствами чугуна и стали.

Стандартные размеры фланцев и отверстий для крепления к трубе унифицированы ГОСТом 33259-2015г.

Давление

Номинальное давление PN (на русскоязычных сайтах трубопроводной арматуры может именоваться Ру) характеризует максимальное давление в трубопроводе, при котором задвижка работает в нормальном режиме.

Показатели PN (Ру) можно посмотреть в руководстве по эксплуатации и техническому обслуживанию на каждое устройство, а также на его корпусе. Изделия из чугуна выпускаются с 2 показателями Ру:

Выше приведены значения Ру востребованных изделий. Согласно нормативным документам, чугунные задвижки выпускаются с PN от 0,1 до 1,6 МПа.

Стальная арматура имеет диапазон шире. Такие приборы преимущественно работают в магистралях с давлением:

Заводы трубопроводной арматуры выпускают стальные изделия для давлений от 0,1 до 100 МПа.

Показатель номинального (максимального рабочего) давления, который указывается в паспорте и руководстве на эксплуатацию устройства, справедлив при температуре рабочей среды 20 0 С. Это означает, что при большей температуре в трубе, верхний предел давления, при котором арматура будет работать в нормальном режиме, уменьшается.

Температура

Для чугунных и стальных изделий разработаны таблицы зависимости максимального давления от температуры транспортируемого в трубопроводе вещества. Ознакомимся с ними.

Таб. 1 Зависимость максимальной температуры от давления стальных задвижек

Таб. 2 Зависимость максимальной температуры от давления чугунных задвижек

Данные, приведенные в таблицах выше, соответствуют ГОСТу 356-80г. В таблице 1 приведены показатели для сталей, марок Ст3, 20Л, 25Л, 35Л, WCB.

В таблице 2 показатели соответствуют чугуну:

Верхний и нижний диапазон температур рабочей среды (при климатическом исполнении У1):

Эксплуатация запорной арматуры на трубопроводной магистрали осуществляется с учетом зависимостей, указанных в таблице 1 и 2.

Тип затвора

Задвижки конструируют с разными типами затворов. От них зависит основной параметр – класс герметичности системы. Кроме того, вид затвора и материал его изготовления определяет срок эксплуатации устройства в целом, допустимые рабочие среды и показатель надежности (безотказности).

Стальные

Задвижки из стали имеют 3 вида затворов.

Клиновой затвор, в свою очередь, выпускается:

Клиновой затвор называется так из-за взаимного расположения дисков, находящихся под определенным углом друг к другу.

Применение того или иного варианта обусловлено интенсивностью использования задвижки. К примеру, жесткий клин обеспечивает высокую герметичность системы, но имеет вероятность заклинивания. Двухдисковый клин менее склонен к заклиниванию, но трудоемок в процессе производства.

А вот упругий клин сочетает достоинства 2 предыдущих, но за счет наличия упругого соединительного элемента между дисками, подвержен преждевременному износу.

Герметичность затвора требуемого класса в стальной арматуре достигается за счет уплотнительных поверхностей на дисках клина, а также на кольцах корпуса. Уплотнительные поверхности наплавляются методом сварки плавления сварочной проволокой из высоколегированной стали.

Чугунные

Клинья чугунных задвижек (30ч39р, 30ч939р) изготавливаются из высокопрочного чугуна. Так как рабочая среда здесь вода или пар, клинья затвора делают обрезиненными.

А вот в проходном отверстии чугунного корпуса уплотнительные кольца отсутствуют. Здесь перекрытие потока среды по трубе происходит только за счет обрезиненного клина.

Из-за отсутствия трения при перекрытии прохода, такая конструкция значительно продлевает срок службы чугунного затвора.

Кроме обрезиненных клиньев, выпускаются чугунные задвижки с наплавленными поверхностями из высоколегированной стали (30ч6нж) и с латунными уплотнительными кольцами (30ч6бр, 30ч906бр). Конструкция таких затворов аналогична стальным изделиям: в корпусе имеются кольца, выполненные из латуни или стали с наплавленной поверхностью (в зависимости от модели).

Способы изготовления и материалы

Технология производства корпусных деталей и внутренних частей задвижки отличается. Это связано со свойствами металла, используемого для той или иной составляющей арматуры.

Корпус и крышка

Корпусные детали стальных изделий изготавливаются 2 способами.

1. Отливка в формы (литье).

2. Штамповка из листовой стали с последующей сваркой.

Рис. 7 Штамповочный пресс

На рисунке 7 изображена работа на штамповочном станке. На платформе и прессе закреплено клише (формы), между которыми уложен стальной лист. После нажатия пресса, лист получит заданную форму.

Стальная

Корпуса стальных моделей 30с15нж, 30с41нж, 30с64нж изготавливаются из сплавов марок 25Л, 35Л, WCB.

Из 25Л, 35Л, WCB делают отливки корпуса, крышки, маховика. Эти сплавы отлично поддаются сварке плавления, имеют высокие показатели ударной прочности, вязкой текучести и сопротивлению на разрыв. Именно поэтому из них изготавливают сосуды, работающие под давлением.

Чугунная

Для чугунной арматуры применяются сплавы СЧ20 (30ч6бр, 30ч906бр), GGG40 и GGG50 (30ч39р, 30ч939р). GGG это высокопрочные чугуны, легированные шаровидным графитом (ВЧШГ). В процессе отливки деталей, графит вводится искусственным путем, за счет чего повышается прочность сплава.

ВЧШГ (технологически) – самый совершенный сплав чугуна, имеющийся у металлургов на существующем этапе развития.

Отличий 40 от 50 марки всего два:

Предел текучести – это величина напряжения на металл, при достижении которой начинают происходить необратимые пластические деформации.

Предел прочности – то же, что и текучести, только происходит разрушение металла.

Для сравнения, предел прочности стали WCB составляет порядка 650 МПа.

Отливка

На рисунке 8 изображена форма для заливки корпуса стальной или чугунной задвижки. Маховики также отливаются в специальные формы. Для этого используются те же сплавы, что и для корпусных деталей.

Рис. 8 Форма для отливки корпуса задвижки

Сталь от чугуна отличается более мягкой (вязкой) основой. Чугун, в свою очередь, твердый (хрупкий). Поэтому стальные корпуса задвижек способны выдерживать более высокие воздействия давления и температуры рабочей среды.

Уплотнители затвора

Для стальной арматуры уплотнительные поверхности затвора наплавляются на:

Металл для наплавки поставляется в форме проволоки или электродов. Чаще используется проволока, так как современные наплавочные станки оборудованы системами автоматической подачи материала для сварки.

Сплав на дисках клина и кольцах корпуса используют разный. Из-за несъемных колец корпуса, которые запрессованы в седла, произвести их ремонт невозможно. Этот фактор определяет максимальный срок эксплуатации стальной задвижки (корпус можно разобрать, шпиндель вытащить, клин поменять).

Стальная

На диски стальной задвижки наплавляют сплав марки 13Х25Т, 10Х17Т или 2Х13. Эти стали относятся к коррозионно-стойким, жаростойким. Эти свойства им придает наличие хрома в составе. В первом варианте его (хрома) содержание достигает 27%, а во втором – 18%. Соответственно, первый вариант надежнее, предпочтительнее, но дороже.

Жаростойкость – сопротивление распространению коррозии в сильно агрессивных средах (химпроизводство) при высоких показателях температуры.

На кольца корпуса наплавляют марки 07Х25Н13 и 08Х21Н10Г6. В этих сплавах, помимо высокого содержания хрома (до 30%), присутствует никель (до 15%). Этот фактор положительно влияет на жаростойкость и твердость уплотнителей.

Такие уплотнительные поверхности применяются для моделей 30с64нж, 30с964нж, 30с15нж, 30с41нж, 30с941нж.

Чугунная

У чугунных задвижек 30ч39р, 30ч939р в качестве уплотнителя затвора используется только обрезиненный клин. В корпусе нет дополнительных уплотнителей.

Так как чугунная арматура предназначена для работы в трубопроводах, по которым обращается горячая вода и пар, требования к резиновому покрытию клина здесь соответствующие.

В качестве уплотнителя используют:

Рис. 9 Варианты исполнения запорного элемента

Срок службы чугунной задвижки с обрезиненным клином EPDM, при условии эксплуатации в нормальном режиме, в среднем составляет 50 лет. А вот стальной арматуры, с наплавками на дисках и кольцах – 30 лет (данные взяты из руководства на эксплуатацию).

Набивка сальника и фланцев

В качестве уплотнителя для сальникового узла в стальной и чугунной арматуре используются одинаковые материалы. Это может быть:

По качеству герметизации оба варианта не уступают друг другу. Выбор конкретной модели набивки сальника зависит от завода-изготовителя или требования заказчика.

Армирование набивки сальника производится обычно хлопчатобумажной нитью (для воды, пара, нефти). При эксплуатации в агрессивных средах, вместо хлопчатобумажного применяется армирование из нержавеющей или инконелевой проволоки (для стальной арматуры).

Так как сальниковый узел подвержен постоянному трению о шпиндель, набивка подлежит частой замене (зависит от интенсивности использования задвижки). Поэтому на предприятиях трубопроводной промышленности сальник подлежит постоянному контролю и ревизии.

Во фланцевом соединении крышки с корпусом чугунных задвижек используют прокладочный материал, именуемый паронитом. Для стальных корпусов задвижек общего назначения также используется паронит.

А вот при эксплуатации стальной арматуры в сложных условиях и агрессивных средах, во фланец укладывается паронит специального назначения:

Требования к паронитовой прокладке регламентированы ГОСТом 481-80г.

Маркировка и обозначение

Требования к маркировке трубопроводной арматуры унифицированы ГОСТом 4666-2015г. Здесь описаны общие указания для обозначения чугунных и стальных изделий, а также требования к информативной наполненности шильдика (таблички) на корпусе.

Рис. 10 Маркировочная табличка

Обязательными знаками, которые должны присутствовать на каждой задвижке (чугунной и стальной), являются следующие.

1. Диаметр проходного отверстия DN.

2. Показатель номинального давления PN.

3. Материал корпуса.

4. Отличительный знак завода-изготовителя.

5. Максимальная температура транспортируемого вещества.

6. Дата выпуска и заводской номер изделия.

Все обозначения указывают на корпусе арматуры или на шильдике (в зависимости от наличия места на задвижке). Они наносятся ударным методом, гравированием или литьем. На табличке – печатью или ударным методом.

Для чугунной, как и для стальной запорной арматуры, установлена отличительная окраска корпусных деталей. Так для чугуна – это черный, синий или красный цвет, для углеродистой стали – серый.

Таблица фигур

Обозначения стальных и чугунных задвижек по таблицам фигур, установлены СТ ЦКБА №023 от 2015г.

Разберем на примере маркировку чугунного изделия модели 30ч39р и стального 30с564нж.

· число 30 в начале обозначения указывает на тип арматуры (задвижка);

· буква ч – это материал, из которого сделаны корпусные детали (чугун);

· цифра 39 – это порядковый номер модели, зарегистрированный в ЦКБА;

· буква р указывает на материал, из которого сделаны уплотнительные поверхности затвора (резина).

· с – изготовлена из углеродистой стали;

· цифра 5 перед порядковым номером 64 – это указание на комплектность механическим редуктором (9 обозначает электропривод);

· нж – уплотнительные поверхности затвора выполнены из нержавейки.

Рис. 11 Обозначения таблицы фигур

Отличием в обозначении по таблицам фигур ЦКБФ чугунной и стальной задвижки является только буквенное обозначение материала корпуса, а также порядковый номер модели. Остальные обозначения (включая коды приводов) аналогичные.

Как продлить срок эксплуатации задвижек

Чтобы устройства запорной арматуры служили максимально продолжительное время, при их выборе, установке в трубопровод и в процессе эксплуатации надо соблюдать некоторые рекомендации.

1. Транспортировать только в упаковке завода-изготовителя.

2. Перед монтажом в магистраль проделать все необходимые манипуляции по расконсервации, регламентированные ГОСТом 9.014-78г.

3. В процессе монтажа соблюдать правила строповки, указанные в руководстве по эксплуатации. Подвешивание производится за присоединительные патрубки или специально-предусмотренные проушины.

4. Непосредственно перед монтажом удалить заглушки, посторонние предметы, грязь, песок, окалину и другие загрязняющие вещества внутри корпуса, смазать шпиндель.

5. Подготовить трубопровод, промыть и продуть его, удалить загрязняющие вещества.

6. Затяжку болтов и гаек производить динамометрическим ключом.

7. Для арматуры большого диаметра предусматривать дополнительные опоры. При использовании электропривода, отклоненного от вертикали, отдельная опора предусматривается и под него.

8. Провести гидравлические испытания (опрессовку) системы в соответствии с нормативной документацией на данный вид арматуры.

9. В процессе работы постоянно контролировать сальниковый узел и фланцевое соединение. При первых появления выхода рабочей среды – заменить набивку.

Срок службы запорной арматуры (средний), при ее использовании в строгом соответствии с правилами эксплуатации:

При соблюдении технических регламентов, нормативов в сфере запорной арматуры и правил эксплуатации конкретных устройств – задвижки вашего предприятия прослужат долго и не выйдут из строя в ответственный момент.

Источник