1.1. Введение
Трубопроводная промышленная арматура представляет собой устройства, которые монтируются на трубопроводах, котлах, резервуарах и другом оборудовании, находящемся под давлением, для подключения и отключения отдельных участков трубопровода, регулирования расхода и давления среды, ука¬зания и регулирования уровней жидкости, изменения направления движения транспортируемой по трубопроводам среды и т.д.


1.2. Общие сведения об отечественной промышленной трубопроводной арматуре


Промышленная трубопроводная арматура определяется по ГОСТ 24856-81 (“Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения”) как “устройство, устанавливаемое на трубопроводе и емкости и обес¬печивающее управление потоком рабочей среды путем изменения проходного сечения”.
Промышленная трубопроводная арматура подразделяется на запорную арматуру, регулирующую арматуру, распределительно-смесительная арматуру предохранительная арматуру и др. в соответствии с ГОСТ 24856-81 (ИСО 6552-80.) “Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения”.
Запорная арматура — “промышленная арматура, предназначенная для перекрытия потока рабочей среды”.
Регулирующая арматура — “промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода”.
Распределительно-смесительная арматура — “промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для распределения потока рабочей сре¬ды по определенным направлениям или для смешивания потоков”.
Предохранительная арматура — “промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматической защиты оборудования от ава¬рийных изменений параметров”.
Обратная арматура - “промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды”.
Фазоразделительная арматура - “промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для автоматического разделения рабочих сред в за¬висимости от их фазы и состояния”.
По типу уплотнений подвижных элементов относительно окружающей среды промышленная трубопроводная арматура делится на сальниковую, сильфонную, мембранную (ГОСТ 24856-81).
Сальниковая арматура — “промышленная трубопроводная арматура, у которой уплотнение подвижных элементов относительно окружающей среды осуществляется сальниковой набивкой”.
Сильфонная арматура — “промышленная трубопроводная арматура, у которой уплотнение подвижных элементов относительно окружающей среды осуществляется силъфоном”.
Мембранная арматура - “промышленная трубопроводная арматура, у которой уплотнение подвижных элементов относительно окружающей среды осуществляется мембраной”.
По типу присоединения к трубопроводу промышленная трубопроводная арматура подразделяется по ГОСТ 24856-81 на фланцевую, муфтовую, цапковую, штуцерную и арматуру под приварку.
Наиболее распространенный тип арматуры - запорная.
1.3. Требования, предъявляемые к запорной арматуре
Магистральные газопроводы, на которых устанавливается запорная арматура, согласно СНиП 2.05.06-85 делятся в зависимости от рабочего давления на два класса: первый - при рабочем давлении от 2,5 до 10 МПа включительно; второй - при рабочем давлении от 1,2 до 2,5 МПа включительно.
К особенностям работы запорной арматуры на магистральных газопроводах относятся высокое давление газа, высокая температура газа на выходе (например, газоперекачивающего агрегата до 160° С), наличие в составе газа компонентов, вызывающих коррозию металла (углекислый газ, сероводород), наличие газового конденсата, метанола, диэтиленгликоля и механических при¬месей с максимальной величиной частицы до 1 мм. В связи с этим к запорной арматуре предъявляются следующие требования:
- запорная арматура должна обеспечивать герметичное отключение дефектного участка газопровода, сосуда или аппарата от технологических трубо¬проводов во избежание поступления к месту ремонтных работ газа, который может загореться, взорваться или вызвать отравление персонала;
- запорная арматура длительное время должна сохранять герметичность и
работоспособность (например, магистральные газопроводы рассчитаны на длительную эксплуатацию до 30 лет);
- запорная арматура должна обеспечивать минимальное гидравлическое
сопротивление; большое число ее (например, на магистральном газопроводе)
создает дополнительное сопротивление движению газа и ведет к расходу энергии на преодоление этого сопротивления;
- запорная арматура должна иметь хорошую герметичность относительно
окружающей среды (в соединениях с трубопроводом, разъемах корпуса и через
уплотнения полуосей затвора арматуры не должно быть утечек);
- конструкция запорной арматуры должна обеспечивать удобство ее обслуживания и ремонта, быстрое открытие и закрытие; при ручном управлении запорной арматурой усилия не должны превышать допустимых нормами вели¬чин;
- для обеспечения прохода очистных поршней разделительных шаров в
период эксплуатации газопровода диаметр запорного устройства должен соответствовать диаметру трубопровода, к которому оно подсоединено.


II. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ


Применяемая на магистральных газопроводах запорная арматура различается по конструктивным особенностям, номинальному (условному) давле¬нию, номинальному (условному) проходу, типу привода и ряду других признаков. Запорная арматура каждого вида состоит из трех основных элементов: запорного устройства, привода и системы управления.
Запорное устройство состоит из закрытого герметичного корпуса, внутри которого размещается запорный узел. Корпус обычно имеет два (иногда и более) присоединительных конца, которыми он плотно присоединяется к трубопроводу. Запорный узел предназначен для герметичного разделения трубопровода на части. Он состоит из седла и запорного органа, которые находятся в постоянном соприкосновении по уплотнительным поверхностям, и в закрытом состоянии герметично разделяют разобщенные части трубопровода.
  Привод арматуры - это исполнительный механизм, перемещающий запорный орган внутри запорного узла относительно седла из закрытого поло¬жения в открытое и наоборот.
Система управления служит для подачи дистанционного или местного управляющего сигнала к исполнительному механизму (приводу) для установки запорного органа в открытое или закрытое положение.


2.1. Конструктивные особенности запорной арматуры


Конструктивные особенности запорной арматуры определяются направлением перемещения запорного органа относительно седла. Различают сле¬дующие типы запорной арматуры согласно ГОСТ 24856-81 “Арматура трубо¬проводная промышленная. Термины и определения”.
Задвижка — “промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно перпендикулярно оси потока рабочей среды”. Задвижки характеризуются небольшим гидравлическим сопротивлением и незначительным коэффициентом трения, который может быть снижен еще более с помощью различных смазок. Смазка не только уменьшает коэффициент трения, а, следовательно, и требуе¬мые усилия для открытия (закрытия) арматуры, но и герметизирует затвор.
Кран — “промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган имеет форму тела вращения или части его, который проворачивается вокруг собственной оси, произвольно расположенной к направлению потока рабочей среды”. Характерная особенность запорного устройства этого вида - постоянный контакт запорного органа с седлом. Это обу¬словливает относительно высокий коэффициент трения, который можно сни¬зить с помощью уплотнительных смазок. К этой арматуре относятся шаровые краны, цилиндрические краны, конусные краны, распределительные краны.
Клапан (или по вышеуказанному стандарту недопустимый к примене¬нию термин “вентиль”, далее обозначается буквами “Ндп” и слово “вентиль” — курсивом) — это “промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган перемещается возвратно-поступательно параллельно оси потока рабочей среды”. Клапаны (Ндп. вентили) имеют незначительный коэффициент трения и требуют приводов небольшой мощности, однако изменение направления потока создает в них повышенное гидравличе- ское сопротивление. К ним относится запорный клапан - “клапан, предназна¬ченный для перекрытия потока среды”;
Обратный клапан — “клапан, предназначенный для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды”.
Затвор — “промышленная трубопроводная арматура, в которой запорный или регулирующий орган поворачивается вокруг оси, не являющейся его собственной осью”. Запорные устройства этого вида широко применяют в об¬ратных затворах, (которые недопустимо, называются термином “обратный клапан” (ГОСТ 24856-81).
Обратный затвор (Ндп обратный клапан) — “затвор, предназначенный для предотвращения обратного потока рабочей среды”.
К основным параметрам запорной арматуры относятся: номинальный (условный) проход DN, номинальное (условное) давление PN (МПа), температура рабочей среды К (°С), тип присоединения к трубопроводу, масса (кг).


2.2. Номинальный размер (условный проход) арматуры


Номинальный размер (условный проход) - один из параметров запорной арматуры (ГОСТ 28338-89 “Соединения трубопроводов и арматуры. Проходы условные (размеры номинальные). Ряды”). Под номинальным размером (условным проходом) понимают параметр, применяемый в трубопроводных системах в качестве характеристики соединений трубопроводов, фитингов и арматуры. Номинальный размер (условный проход) не имеет единицы измерения и приблизительно равен внутреннему диаметру присоединяемого трубо¬провода, измеренному в миллиметрах, а в запорной арматуре — внутреннему диаметру присоединяемых концов.
Номинальный размер (условный проход) указывается с помощью обозначения DN и числового значения, выбранного из ряда, указанного в ГОСТ 28338-89, например, номинальный размер (условный проход) 200 обозначается: DN 200.
В арматуре и соединениях трубопроводов, производство которых освоено до введения в действие стандарта ГОСТ 28338-89 (дата введения 01.01.91), допускается применять обозначение условного прохода (номинального размера) Dy.
Условный проход обозначается Dy. Например, условный проход 100 мм выражается как Dy 100 .
Внутренние размеры проходов в запорной арматуре определяются исходя из конструктивных соображений и необходимости обеспечения минимального гидравлического сопротивления. Особые требования, предъявляемые к проходному сечению арматуры, зависят от характера транспортируемого продукта и условий эксплуатации.
“Проходная арматура” (ГОСТ 24856-81) — “промышленная трубопро¬водная арматура, в которой рабочая среда не изменяет направление своего движения на выходе по сравнению с направлением ее на входе”.
Правильность выбора проходного канала арматуры имеет особо большое значение в том случае, когда трубопровод, на котором она смонтирована, подвергается периодической внутренней очистке скребками. По форме и сечению проходного канала трубопроводную арматуру можно разделить на две группы: с полностью и частично открывающимися каналами.
“Полнопроходной арматурой” называется “проходная арматура (ГОСТ 24856-81), у которой площадь сечения затвора равна или больше площади входного патрубка”. Она характеризуется очень незначительным гидравлическим сопротивлением и обусловливает минимальную турбулентность потока. Полнопроходная арматура меньше, чем полнооткрывающаяся, загрязняется механическими частицами, содержащимися в газе, и обеспечивает беспрепятст¬венное прохождение скребков, шаров и других очистных устройств. Полнопро¬ходными выпускаются клиновые и параллельные задвижки, большинство ша¬ровых и некоторые модели конусных кранов.
По сравнению с полнопроходной полнооткрывающаяся арматура имеет канал, отличающийся по конфигурации или площади поперечного сечения от канала трубопровода. К ней относится большинство кранов, клапанов (Ндп. вентилей), некоторые модели шаровых кранов и задвижек, а также арматура с проходным каналом в виде трубки Вентури. Применение арматуры этого вида целесообразно в том случае, когда повышенный перепад давления, связанный с уменьшением сечения проходного канала по сравнению с сечением присоединительных концов, не влияет на эксплуатационный режим газопровода.


2.3. Давление номинальное (условное)


Другим основным параметром соединений трубопроводов и арматуры является номинальное (условное) давление PN. Давление номинальное (условное) устанавливается по ГОСТ 356-80 “Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие. Ряды” и по ГОСТ 26349-84. “Давления номинальные (условные). Ряды”.
Под номинальным ( условным ) давлением (PN) (ГОСТ 26349-84) понимается наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20°С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности при температуре 20°С.
Под рабочим давлением (Рр) (ГОСТ 356-80) следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода. г щ
Примеры условных обозначений:
- номинального (условного) давления 4.0 МПа (40,0 кгс/см2) - PN40 - Ру40;
- рабочего давления 25 МПа (250 кгс/см ) при температуре 803 К (530°С) - Рр 250 t 803(530).
Допускается (по ГОСТ 26349-84) применять обозначение номинального (условного) давления РУ) вместо PN, в конструкциях соединений трубопроводов и арматуры, разработанных до 01.01.92.
Запорная арматура и соединительные части трубопроводов должны изготавливаться на номинальные (условные) давления, приведенные в стандарте ГОСТ 26349-84. “Соединения трубопроводов и арматуры. Давления номинальные (условные). Ряды”.
С повышением температуры среды допускаемое рабочее давление при¬мерно снижается пропорционально изменению механических свойств металла.
Прочность и плотность запорной арматуры, соединительных частей и трубопроводов должна проверяться пробным давлением.
Под пробным давлением (Рпр) (ГОСТ 356-80) следует понимать избы¬точное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испыта¬ние арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 278 К (5° С) и не более 343 К (70° С), если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температу¬ры. Предельное отклонение значения пробного давления не должно превышать 5%. Пример обозначения пробного давления: 6 МПа (60 кгс/см ) - Рпр60.
ГОСТ 356-80 разработаны таблицы зависимости рабочих давлений Рр от Ру и Рпр для арматуры и деталей трубопровода из различных материалов.
В особых случаях эксплуатации, когда арматура может испытывать динамические нагрузки (гидравлические удары, вибрацию, пульсирующие давле¬ния), а также при движении по трубопроводу среды, которая в силу своих специфических свойств (ядовитость, коррозионная активность и др.) требует осо¬бых мер предосторожности, рабочее давление устанавливается органами тех¬нического надзора по специальным техническим условиям с поправочными ко¬эффициентами.
Арматура трубопроводная запорная испытывается на герметичность по ГОСТ 9544-93 “Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов”, которым устанавливаются нормы герметичности запорных устройств. Испытание запорной арматуры на герметичность производится водой или воз¬духом в течение определенного времени в зависимости от номинального раз¬мера (условного прохода) DN арматуры и номинального давления PN МПа (кгс/см ) арматуры.
В зависимости от максимально допустимых стандартом протечек определяется класс герметичности (А, В, С, D) запорной арматуры, который указыва¬ется в технических условиях на конкретный вид арматуры.


2.4. Типы соединений арматуры с трубопроводами


Соединение труб с аппаратом, сосудом или запорной арматурой может быть разъемным и неразъемным. К разъемному соединениям относятся муфтовые, цапковые и фланцевые, к неразъемным - “под приварку”. Соединение “под приварку” - наиболее дешевый способ присоединения арматуры, так как для ее производства требуется мало материалов и самое простое оборудование. Сварное соединение достаточно надежно с точки зрения прочности и герметичности. Однако к арматуре, присоединяемой “под приварку”, предъявляются особые требования: максимальный срок службы при минимальном (по числу и стоимости) текущем ремонте и свободный доступ к наиболее изнашивающимся узлам.
Самым распространенным соединением арматуры с аппаратурой и трубопроводами является фланцевое. Размеры таких соединений, предназначенных для номинальных (условных) давлений от 0,1 до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см ), устанавливаются в соответствии с ГОСТ 12815-80 “Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20 МПа (от 1 до 200 кгс/см2). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей”. Общие технические требования к фланцам определяются по ГОСТ 12815-80.
Арматура с разъемным соединением другого вида (муфтовая) применяется по ГОСТ 6527-68 “Концы муфтовые с трубной цилиндрической резьбой. Размеры” Такой вид соединений применяется в двух вариантах: резьбовая - с внутренней (труба ввинчивается в арматуру) или наружной (присоединительные концы арматуры ввинчиваются в трубопровод) резьбой и присоединяемая быстросъемными накидными муфтами. Муфтовую резьбовую арматуру при¬меняют в том случае, когда в схеме монтажа предусматривается достаточное пространство для работы с гаечным или газовыми ключами. Арматуру со специальными накидными быстросъемными муфтами чаще всего используют для соединения тонкостенных труб, где практически нельзя использовать муфтовые или фланцевые соединения. Муфтовые соединения небольшого диаметра (до 50 мм).

2.5. Материалы для запорной арматуры


Выбор материалов для запорной арматуры зависит от условий эксплуатации и характера транспортируемого продукта. Свойства материалов зачастую играют решающую роль при выборе арматуры. При классификации арматуры по материалам учитывают различные требования, предъявляемые к корпусу, крышке, запорному органу и т.д. Наибольшее распространение получили угле¬родистые и легированные стали, ковкий чугун, латунь, бронза, специальные сплавы. В настоящее время углеродистые и легированные стали - наиболее распространенный материал для изготовления литых и кованых корпусов и крышек, предназначенных для работы при высоких давлениях и температурах, гидравлических ударах и вибрации арматуры.
При работе в условиях ударных нагрузок наибольшее применение получили корпуса и крышки из ковкого чугуна. Чугунные корпуса и крышки чаще всего используют для арматуры с небольшими условными проходами, однако чугун повышенной прочности можно применять для арматуры больших разме¬ров, в частности для различных моделей клиновых задвижек.
Из латуни и бронзы в основном изготавливают корпуса арматуры с номинальным (условным) проходом менее 50 мм для трубопроводов низкого давления при температуре, которая значительно ниже 150°С. Корпуса и крышки арматуры, предназначенной для работы в сложных условиях (высокое давле¬ние, очень коррозионная среда), изготавливают из специальных сплавов, не¬ржавеющей стали, легированных молибденовых, ванадиевых и хромистых сталей.
Детали запорного узла изготавливают из специальных сталей, в том числе из высокоуглеродистых, хромистых и молибденовых сталей. При содержании в транспортируемой среде абразивных частиц некоторые детали запор¬ного узла изготавливают из твердых сплавов, например стеллита. Иногда мате¬риалом для уплотнительных поверхностей служит кожа, эбонит, резина, вини¬пласт, фторопласт, полиуретан, пластмассы и др. Для изготовления фланцев, шпинделей, клиньев и других частей запорной арматуры применяют углероди¬стую и легированную стали, серый и ковкий чугуны.


2.6. Условное обозначение и маркировка запорной арматуры

 

Чтобы отличить один вид арматуры от другого как по конструкции, так и по применяемым материалам, существует ГОСТ 4666-75 “Арматура трубопроводная. Маркировка и отличительная окраска”.
Маркировка должна выполняться на корпусе запорной арматуры и содержать товарный знак завода-изготовителя; номинальное (условное) давление, диаметр номинального (условного) прохода, стрелку, показывающую направление потока среды, марку или условное обозначение материала корпуса для арматуры, изготовленной из стали со специальными свойствами (коррозионно-стойкой, жаростойкой, хладостойкой и т.д.). Знаки маркировки на литой арматуре выполняют - штамповкой, клеймением или гравировкой. Знаки маркировки наносят на лицевой стороне корпуса, кроме товарного знака завода-изготовителя, который наносят на противоположной стороне. На арматуре, обеспечивающей прохождение рабочей среды в любом направлении, маркировку наносят без стрелок. На торцах запорных органов кранов должны наноситься риски, указывающие расположение проходных отверстий в запорном органе.
В настоящее время трубопроводная арматура выпускается многими заводами и предприятиями. ЦКБ арматуростроения (г.Санкт-Петербург) приняты условные обозначения арматуры:
Например, первые две цифры обозначает вид запорной арматуры, следующие за ней буквы - материал, из которого изготовлен корпус, далее - первая цифра - тип применяемого привода, следующие две цифры - конструкция арматуры по каталогу завода - изготовителя, следующие две буквы указывают на материал, из которого выполнены уплотнительные поверхности.
Изделия без вставных или наплавленных уплотнительных колец, т.е. с уплотнительными поверхностями, выполненными непосредственно на самом корпусе, обозначают буквами “бк” (без колец). С обозначением материала уплотнительных поверхностей объединяется обозначение материала внутреннего покрытия корпуса. Условное обозначение изделия, дополненное римской цифрой, указывает на различные варианты конструктивного исполнения основного изделия.
Примеры условных обозначений запорной арматуры:
1) 15кч22нж: 15 - клапан (Ндп вентиль), кч - корпус из ковкого чугуна;
22 - конструкция клапана (Ндп вентиля (по каталогу); нж - уплотнительные
поверхности из нержавеющей стали;
2) 15кч916бр: 15 — клапан (Ндп вентил)ь; кч — корпус из ковкого чугуна;
9 - вид примененного привода (электрический); 16 - конструкция вентиля (по
каталогу); бр - уплотнительные поверхности из латуни или бронзы;
3) 11с320бк: 11 - кран; с - корпус из углеродистой стали; 3 - вид примененного привода (механический с червячной передачей); 20 - конструкция крана (по каталогу); бк - уплотнительные поверхности выполнены непосредственно на корпусе, т.е. без вставных колец.
В зависимости от материала корпуса наружные необработанные поверхности (корпус, крышка, сальник и т.д.) чугунной и стальной арматуры (кроме приводных устройств) окрашивают в различные отличительные цвета по ГОСТ 4666-75 “Арматура трубопроводная. Маркировка и отличительная окраска”: серый ковкий чугун — черный; сталь коррозионная — голубой; сталь углеродистая — серый; сталь легированная — синий. Арматуру из цветных сплавов не окрашивают, но в зависимости от материала уплотнительных деталей производят окраску привода.
На магистральных газопроводах применяют запорную арматуру различного типа, но наиболее распространение получили задвижки, клапаны (Ндп вентили), обратные клапаны и краны.

Авто реклама