Почему шаровые краны для воды не подходят для установки на трубопроводах с паром

В качестве затвора в шаровых кранах используется запирающий элемент сферической формы с отверстием в центре, который находится между расположенными параллельно друг другу седлами. В большинстве случаев уплотнительные поверхности арматуры данного типа представлены в виде фторопластовых колец, прилегающих к поверхности шара. Из того же материала, как правило, выполнено и уплотнение шпинделя.

При характерном для водопроводной арматуры предельном давлении 16 МПа фторопласт способен выдерживать температурную нагрузку до 150º С, сохраняя при этом свои свойства. При этом постоянная работа в таком режиме нежелательна, так как приводит к быстрому износу уплотнения. В случае дальнейшего нагрева или повышения давления уплотнитель быстро деградирует, в результате уже через несколько дней эксплуатации снижается герметичность арматуры и повышается вероятность протечек.

Температура циркулирующего в трубопроводах водяного пара находится у верхней границы рабочего давления шаровой арматуры, предназначенной для воды, или вовсе превышает её. В связи с этим в данном случае целесообразно применять исключительно специальные шаровые краны для пара.

Основные особенности шаровых кранов для пара

Исполнение шаровых кранов для пара имеет ряд конструктивных особенностей. Прежде всего это касается типа и материала уплотнений. Ряд производителей, в частности Naval, устанавливает в шаровую запорную арматуру для пара, горячей воды и газа уплотнительные кольца из усиленного стекловолокном тефлона (PTFE+GF). Данный материал отличается от фторопласта лучшей термостойкостью (до 190 градусов Цельсия при 25 МПа и до 250 при 16 МПа), а также устойчивостью к сжатию и абразивному износу. Более плотное прилегание к поверхности шара при различном давлении обеспечивают тарельчатые пружины, перед которыми установлены опорные кольца из нержавеющей стали.

Вторым вариантом обеспечений высокой термостойкости шарового крана, допускающей возможность его установки на трубопроводах с паром и другими горячими средами, является использование уплотнения «металл по металлу». В данном случае герметичность класса А достигается благодаря качественной притирке, а также специальным покрытиям шара и седла из карбида вольфрама или карбида хрома. Такие изделия могут эксплуатироваться в среде с температурой до 400º С.

Некоторые отличия имеет и конструкция штока, рассчитанная на высокое давление. Уплотнение шпинделя в шаровых кранах для пара Naval обеспечивают О-образные графитовые кольца, а также бронзовая уплотнительная пластина, расположенная между ним и втулкой.

При использовании в качестве запорной арматуры на паропроводах шаровых кранов необходимо учесть ещё одну особенность. В случае резкого открытия его возможна конденсация пара на непрогретом участке и резкое увеличение температуры в нем. Это увеличивает вероятность термического и гидравлического удара по оборудованию, расположенному за запорным органом. Существенно снизить риск можно путем применения электрических, пневматических или гидравлических приводов, которые при правильной настройке позволят открывать кран плавно.