Условия работы арматуры определяются большим числом факторов: рабочим давлением среды, рабочей температурой, физическими и химическими свойствами рабочей среды, колебаниями давления и температуры, периодичностью выполнения циклов срабатывания или переключений, типом привода, местонахождением арматуры на трубопроводе (установке или агрегате), расположением на открытом месте или в закрытом помещении, климатическими условиями и др. При высоких давлениях рабочей среды усилия и моменты, необходимые для управления арматурой, имеют большие значения, усложняются условия для обеспечения герметичности рабочего (запорного) органа арматуры, сальникового узла и прокладочных соединений. Большие скорости рабочей среды в седле, вызываемые значительными перепадами давления, создают эрозионный износ затвора и уплотнительных колец. Чтобы обеспечить достаточный срок службы вентилей, клапанов или задвижек в таких условиях, детали, подвергаемые эрозионному изнашиванию, изготовляют из материалов повышенной стойкости — аустенитных сталей, наплавляют ими уплотнительные поверхности арматуры. В некоторых случаях затвор н седло клапана изготовляют из твердого сплава. Высокая температура создает особо сложные условия для работы деталей. Материал деталей должен быть теплоустойчивым, предел прочности на растяжение, предел ползучести, а также предел длительной прочности при рабочей температуре должны обеспе¬чивать достаточно длительный срок эксплуатации арматуры. В арматуре ответственных установок (арматура АЭС) материал деталей должен обладать не только статической, но и малоцикловой прочностью. При работе на коррозионных средах необходимо иметь арматуру из коррозионно-стойких материалов, достаточно устойчивых против химического воздействия среды, в противном случае срок службы арматуры будет недостаточным. Требования химической стойкости относятся ко всем деталям, соприкасающимся с рабочей средой, включая набивки сальника и прокладки фланцевых соединений. Колебания давления и температуры создают условия для разуплотнения фланцевых соединений. Периодическое повышение температуры вызывает пластическую деформацию прокладки в связи с временным увеличением затяга болтов и шпилек. При снижении температуры затяг прокладки оказывается недостаточным и прокладочное соединение теряет герметичность. Колебания давления и температуры оказывают специфическое влияние и на свойства стали, вызывают старение, снижение пластичности, механических свойств и малоцикловой прочности. Периодичность срабатывания арматуры (цикловая нагрузка) оказывает влияние на срок ее службы. Можно условно считать, что такие детали, как ходовая гайка, уплотнительные кольца задвижек, набивка сальника и некоторые другие (сильфон), могут выполнить определенное число циклов, после чего должны быть подвергнуты ремонту или замене. При частом срабатывании арматуры срок службы этих деталей снижается. Каждый тип привода имеет свою силовую характеристику, влияющую на контактные давления на уплотнительных кольцах запорного органа арматуры, напряжения в шпинделе й ходовой гайке, бугеле и других деталях. Силовой характеристикой арма¬туры называется зависимость значений перестановочного усилия от перемещения затвора. Электроприводы создают ударную нагрузку на уплотнительные кольца в конце хода закрывания (в особенности в вентилях), гидравлический привод обычно нагружает седло более плавно. В. предохранительных клапанах ударное действие пружины или груза при закрывании ухудшает состояние уплотнительных поверхностей на затворе и седле, что оказывает влияние на срок службы клапана. При расположении арматуры на открытом воздухе ухудшаются условия ее эксплуатации, иногда нарушается регулярная смазка, в подвижные сопряжения попадают пыль и песок, влага, дождь и снег, что ускоряет изнашивание деталей. Конструкция арматуры и материал основных деталей: корпуса, крышки, уплотнительных колец, шпинделя, нажимной гайки и др. должны соответствовать условиям работы, в противном случае неизбежен ускоренный выход арматуры из строя. За ней всегда должны быть организованы тщательное наблюдениеи своевременный контроль технического состояния. При проектировании арматуры необходимо учитывать тех-нические и экономические требова н и я. В результате проектирования и изготовления изделия машиностроения должны обладать высокими качествами. Качество издеЛия является комплексным показателем его свойств ив машиностроении согласно ГОСТ 15467—79 (СТ СЭВ 3519—81) оценивается (квалиметрия) с учетом следующих восьми укрупненных показателей: назначение, работоспособность, технологичность, эргоно¬мика, стандартизация, унификация, патентно-правовые данные, экономические данные. Удельный вес каждого из показателей, в общей оценке качества изделия зависит от назначения изделия и предъявляемых к нему требований. К техническим относятся требования прочности арматуры при заданных энергетических параметрах рабочей среды (давление, температура), коррозионная стойкость материала деталей арматуры в рабочей среде, соответствие размеров условного диаметра прохода и присоединительных патрубков соответствующим размерам трубопровода, соответствие класса арматуры (запорная, регулирующая, предохранительная и т. д.) функциональному назначению конструкции, обеспечение требуемых гидравлических параметров и характеристик (пропускная способность, пропускная характеристика), обеспечение требуемого быстродействия, соответствие вида энергии, применяемой для управления арматурой, имеющимся источникам энергии (электричество, сжатый воздух или газ, рабочая среда и пр.). Помимо приведенных оцениваются габаритные размеры арматуры, определяющие размеры необходимого для арматуры помещения (закрытое помещение, колодезь), удобство управления и способ управления (ручное или автоматическое, местное или дистанционное), параметры надежности. К экономическим параметрам относятся стоимость арматуры,, ее эксплуатации, ремонта, восстановления или замены изношенных деталей и изделий, стоимость постройки помещений для установки арматуры, стоимость продуктов, потерянных через неплотности запорного органа арматуры и сальника, стоимость простоя установки или системы, вызванного необходимостью выполнения ремонта или замены арматуры. Конструкция и материал деталей арматуры выбираются с учетом назначения арматуры, свойств транспортируемой среды, температуры и давления. На трубопроводах, транспортирующих продукты с токсичными свойствами, горючие и активные газы и легковоспламеняющиеся жидкости, рекомендуется применять арматуру, специально предназначенную для этих продуктов в заданных рабочих условиях. Для указанных сред допускается применение арматуры общего назначения только при соответствии ее конструкции и материалов условиям надежной и безопасной работы. На трубопроводах для высокоагрессивных сред допускается использование арматуры из Коррозионностойких сталей, неметаллических материалов или из чугуна и стали с внутренним антикоррозионным защитным покрытием. Арматура с корпусами из бронзы или латуни используется только для продуктов с фи¬зико-химическими свойствами, не допускающими применения черных металлов. Характеристики арматуры можно разделить на эксплуа-тационные и конструкционные. Первые определяют собой основные эксплуатационные свойства арматуры и область ее применения, вторые — особенности конструкции, оказывающие влияние на метод управления, монтажа, технического обслуживания и ремонта. К эксплуатационным (функциональным) характеристикам относятся класс арматуры (запорная, регулирующая, предохранительная и т. д.), тип изделия, материал основных деталей, тип привода, к конструкционным — строительная длина, строительная высота, тип присоединительных патрубков и способ присоединения (фланцы, муфты, штуцеры, цапки, приварка к трубопроводу), тип уплотнительных колец (без вставных колец, кольца запрессованы, на резьбе, зачеканены, завальцованы, закладные, наплавка на металл детали). В некоторых случаях эксплуатационные и конструкционные характеристики взаимно связаны и не могут быть четко отделены друг от друга. Так, например, наличие сальника или сильфона непосредственного влияния на работу арматуры не оказывает, но сильфон, ограничивая ход шпинделя и число циклов срабатывания, в то же время избавляет обслуживающий персонал от необходимости периодически подтягивать набивку сальника. В общем виде порядок выбора и разработки конструкции арматуры может быть следующим. 1. Уточняется назначение и определяются условия работы арматуры: состав и свойства среды, температура, давление, особые требования. Устанавливается класс арматуры. 2. Определяется условный диаметр прохода присоединительных патрубков и тип присоединения. 3. Уточняется метод управления арматурой и тип привода: ручной, электропривод, пневмо-, гидропривод, дистанционно расположенный, электромагнитный. 4. Выбирается материал корпусных деталей: серый чугун, ковкий чугун, углеродистая или легированная сталь, коррозионно-стойкая сталь, титан, бронза, латунь, пластмасса, керамика, стекло. 5. Выбирается тип арматуры. Рекомендации по выбору типа запорной арматуры приведены в табл. 1.4 и 1.5. 6. Уточняется условный диаметр прохода и диаметр отверстия в седле, для чего выявляются допустимое гидравлическое сопротивление, коэффициент пропускной способности, пропускная характеристика. 7. С использованием данных о номенклатуре выпускаемой арматуры и данных каталогов и справочников определяется наличие соответствующих изделий в числе выпускаемых серийно. Если требуемые изделия выпускаются, новое проектирование не производится. 8. Определяются геометрические параметры конструкции: строительная длина, строительная высота, тип и размеры фланцев, диаметр и число болтов. Если присоединительные патрубки не фланцевые, назначаются их размеры. 9. Проверяется соответствие конструкции и параметров проектируемой арматуры заданным условиям работы. Условный диаметр прохода в арматуре в подавляющем большинстве случаев бывает равен диаметру прохода трубопровода, но для регулирующих клапанов, если не требуется их полнопро-ходность, диаметр прохода может быть меньше диаметра трубопровода, и в этом случае они выбираются по пропускной способности. По пропускной способности выбирается и размер предохранительного клапана. При выборе регулирующего клапана необходимо выявить, какая в данном случае требуется пропускная характеристика. При установке запорной арматуры на трубопроводе, через который осуществляется большой расход среды, предпочтение следует отдавать конструкциям с малым гидравлическим сопротивлением: задвижкам, кранам, заслонкам, прямоточным вентилям. Для концевых запорных устройств или для арматуры, нахо¬дящейся в постоянно закрытом положении, коэффициент гидрав¬лического сопротивления обычно не имеет значения, и здесь могут быть использованы вентили (для условных диаметров прохода Dy <: 200 мм). Применение общепромышленной арматуры для работы на загрязненных средах рекомендуется ограничивать пределом концентрации механических примесей в 25 мг/л при размере частиц до 70 мкм. Сильфонные вентили устанавливаются на взрывоопасных, пожароопасных, токсичных, особо чистых средах, а также при требованиях к вакуумированию системы. Для передвижных установок (цистерны) общепромышленную арматуру применять не рекомендуется, так как она не предназначена для работы в условиях действия вибраций. Герметичность запорного органа арматуры обеспечивается тщательной пригонкой затвора к седлу. Если материалы корпуса и затвора коррозионно-устойчивы по отношению к рабочей среде, уплотнительные кольца выполняются заодно с деталью; в противном случае уплотнительные кольца делаются вставными (или наплавленными) из соответствующего материала: латуни, бронзы, коррозионно-стойкой стали, стеллита, фторопласта, резины и т, д. Классы герметичности запорной аппаратуры установлены ГОСТ 9544—75*. Повышенные требования в отношении герметичности предъявляются к арматуре, работающей на линиях с горючими, токсичными, пожаро- и взрывоопасными средами, для которых конструкция и качество изготовления арматуры должны надежно обеспечивать треуемый класс герметичности. Ручное управление арматурой используется лишь при редком: ее срабатывании. В случаях частого использования арматуры, необходимости механизации или автоматизации управления про-изводственными процессами, быстрого открытия и закрытия арматуры в опасных условиях или аварийных случаях применяются электрические, пневматические или гидравлические приводы с местным или дистанционным управлением арматурой. Арматуру с электроприводами не рекомендуется устанавливать на открытых площадках, а также в колодцаХ с повышенной влажностью и периодически затапливаемых. Электроприводы предназначены для использования при температуре окружающего воздуха до —40 "С. Крепление арматуры к трубопроводу наиболее часто обеспечивается применением фланцевых соединений, которые допускают быструю замену арматуры для ремонта или замены изношенных деталей. Тип фланцевого соединения и материал прокладки выбирают в зависимости от условий работы арматуры, давления, температуры и коррозионных свойств среды. В трубопроводах с малым условным диаметром прохода (Dy < 80 мм) распространены резьбовые соединения. Резьбовое соединение требует минимального количества присоединительных элементов, обеспечивает малые металлоемкость и массу, а также простоту конструкции. В связи с этим оно используется во всех случаях, где это соединение допустимо.. Однако область его применения ограничена рядом недостатков, к которым относятСя следующие: трудность демонтажа арматуры, установленной на трубопроводе, в связи с необходимостью свинчивания отрезка трубы, штуцера или самой арматуры; возможность образования неразъемного соединения в связи с коррозией соприкасающихся в резьбе поверхностей; сложность' изготовления резьб больших диаметров и их недостаточная прочность при высоких давлениях; необходимость приложения большого крутящего момента при сборке резьбового соединения большого диаметра. Таким образом, область применения резьбовых соединений ограничивается малыми диаметрами и небольшими давлени ями. Когда одинаковые типы арматуры (краны, вентили) выпускаются с резьбовым и фланцевым соединениями, резьбовое соединение выбирают для условий, при которых демонтаж арматуры с целью ремонта маловероятен. Для ответственных случаев, когда среда имеет коррозионные свойства, твердые взвеси и т. п., а в процессе обслуживания требуется систематическая ревизия, ремонт или замена арматуры, предпочтение следует отдавать фланцевым соединениям. Наиболее надежным способом присоединения является приварка арматуры, поэтому в энергетических установках, в трубопроводах для горючих, токсичных, пожаро- и взрывоопасных сред и при других опасныХ и ответственных условиях работы стальной арматуры применяется приварка во всех случаях, где это допустимо. При условных давлениях <: 2,5 МПа, а также при температуре < 300 "С включительно в качестве крепежа могут применяться болты с гайками. При ру > 2,5 МПа (независимо т температуры) и при = 300 "С (независимо от давления) используются шпильки с гайками. Материалы для прокладок фланцевых соединений применяются в зависимости от давления, температуры и степени агрессивности среды. Так, при Ру < 4 МПа используются плоские «мягкие» прокладки из картона целлюлозного, картона асбестового, паро-пита, резины, фторопласта, пластиката, фибры и т. п. Комбинированные асбесто-алюминиевые и асбестостальпые прокладки из асбеста с оболочкой из алюминия или из мягкой отожженной низкоуглеродистой стали, из железа Армко, латуни, легированной стали, коррозионно-стойкой стали применяются для различных условий работы. При высоких давлениях используются прокладки из стали, алюминия, меди, никеля и других металлов с учетом температуры и давления, а также коррозионных свойств рабочей среды. Конструкция металлической прокладки может предусматривать плоское прямоугольное сечение, сечение в виде линзы (линзовые прокладки), овала (овальные прокладки), гребенчатое сечение (гребенчатые прокладки), полое сечение в виде кольца круглого или овального (трубчатые прокладки). Для высоких температур получили применение спирально навитые прокладки в виде кольца, образованного спирально навитой плоской или гофрированной лентой с асбестом. при проектировании новых конструкций разрабатывается задание на разработку проекта, в которое должны входить следующие основные данные; 1) назначение арматуры; 2) рабочее давление среды; 3) рабочая температура среды; 4) диаметр прохода; 5) строительная длина; 6) способ присоединения к трубопроводу и положение на тру-бопроводе; 7) коррозионные свойства среды, степень засоренности загрязнителями и абразивными частицами; 8) способ управления арматурой; 9) вязкость среды; 10) класс герметичности или допустимая протечка; 11) пропускная способность арматуры для регуляторов давления, регулирующих клапанов и предохранительных клапанов, пропуская характеристика для регулирующих клапанов; 12) продолжительность закрытия и открытия (цикл срабатывания) и периодичность срабатывания; 13) источник энергии и его характеристика (переменный или постоянный ток, напряжение, давление воздуха и т. д.); 14) местонахождение арматуры и условия ее обслуживания (взрывозащищенное исполнение, исполнение для тропического климата и др.); в случае необходимости указываются дополнительные требования, необходимые для уточнения конструкции и условий ее испытания; 15) ограничение габаритных размеров; 16) ограничение массы; 17) вибропрочность и виброустойчивость; 18) особые условия эксплуатации; 19) особые требования долговечности (ресурс, в циклах сраба¬тывания); 20) особые требования надежности; 21) экономические показатели (лимитная, т. е. предельная, цена); 22) патентная чистота конструкции. При разработке и постановке на производство новой Конструкции арматуры необходимо выполнить патентное исследование по ГОСТ 15.011—69*. Патентное исследование состоит в изучении технического уровня и тенденций развития конструкций арматуры, к которым относится проектируемая конструкция, ее патентной чистоты и патентоспособности на основе патентной я другой научно-технической информации. Патентное исследование является составной частью процесса проектирования конструкции. Целыр исследования является получение исходных данных для обеспечения высокого технического уровня и конкурентоспособности арматуры, использования современных научно-технических достижений и исключения не-опрайдаяного дублирования конструкторских работ. Ответствен-ность за проведение патентных исследований несет организация, выполняющая проектирование данной конструкции арматуре. Данные отчета по патентному исследованию Используются при составлении: заявок на разработку и освоение продукции по ГОСТ 15.001—73*; исходных требований заказчика (основного потребителя); технических заданий на разработку конструкции; карт технического уровня новых видов продукции по ГОСТ 2.116—71; патентных формуляров и паспортов. Работа по патентному исследованию проводится в следующей последовательности: разработка регламента поиска; выбор источ¬ника информации; систематизация и анализ отобранной документации; обобщение результатов и составление отчета. Рекомендуемые формы документов приведены в ГОСТ 15.011—82. Арматура должна обладать герметичностью, т. е. не должна пропускать рабочую среду в окружающую атмосферу и в закрытом положении не должна пропускать среду из одного отключенного ею участка трубопровода в другой. Герметичность зависит от конструкции и качества выполнения соединений: шпиндель — крышка, крышка — корпус, корпус —- трубопровод и седло — затвор. Герметичность подвижного соединения шпиндель — крышка обеспечивается сальниковым или сильфонным узлом. Во всех случаях, где это допустимо, используется сальниковая арматура как более дешевая, причем в ряде случаев, например в арматуре с большими условными диаметрами прохода, сильфонное уплотнение из-за большого хода шпинделя неосуществимо. При выборе конструкции сальника и материала набивки решающими факторами являются температура и коррозионные свойства среды. Для трубопроводов, аппаратов и установок с огне- и взрывоопасной или токсичной средой выбирается арматура сильфонная, гарантирующая герметичность соединения шпиндель — крышка. Крышка с корпусом наиболее часто соединяется с помощью фланцев, в арматуре с малыми условными диаметрами прохода может применяться и резьбовое соединение. В арматуре энергетических установок находит широкое при¬менение бесфланцевое соединение крышки с корпусом с использованием прокладок или набивки типа сальниковой, самоуплотняющихся под действием усилия, создаваемого давлением среды, действующей на крышку. Конструкционные материалы основных деталей арматуры назначаются с учетом энергетических (давление, температура) и эксплуатационных (коррозионные свойства, наличие абразивов н пр.) параметров рабочей среды, степени ответственности обслуживаемого арматурой объекта и требуемого уровня надежности арматуры (оезотказность, долговечность, ремонтопригодность). Набор материалов для деталей пароводяной, коррозионно-стойкой, криогенной, энергетической и нефтяной арматуры при обычных условиях работы (средние параметры) в основном установлен практикой. Если арматура работает на сложных средах и в условиях, отличных от общепринятых (агрессивные пульпы), ее проектируют по специальным техническим требованиям. Чугунная арматура из серого, ковкого и высокопрочного чугуна является наиболее дешевой, но хрупкость серого чугуна ограничивает его применение. В связи с высокой стоимостью арматуры из коррозионно-стойкой стали и титана их применение должно быть достаточно обосновано. Во всех случаях для ответственных объектов и трубопроводов используют стальную арматуру, как более прочную и надежную. В энергетических установках и трубопроводах для горючих, токсичных, пожаро- и взрывоопасных сред, сжиженных газов и в других подобных случаях применяют только стальную арматуру Для ряда трубопроводных систем материал арматуры должен выбираться не только в зависимости от давления, температуры и свойств рабочей среды, но и с учетом правил Госгортехнадзора СССР, строительных норм и правил (СНиП), специальных ведомственных норм. Так, согласно данным «Норм технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей» Минэнерго СССР не допускается применение чугунной арматуры для следующих условий: 1) на газопроводах горючего газа и мазутопроводах с Dy = = 50 мм и более; 2) на трубопроводах воды и пара с Dy == 50 мм и более при ip > 120 °С; 3) от атмосферных деаэраторов на всасывающих трубопроводах перед питательными насосами; 4) на трубопроводах всех диаметров при tp > 120 °С, если арматура имеет электрические приводы. Согласно СНиП 1-Г.6, запорная арматура, изготовленная из серого чугуна марки не ниже СЧ18, может применяться на газопроводах с Рр <; 0,6 МПа. При большем давлении применяется арматура из ковкого чугуна, углеродистой или низколегирован¬ной стали. Выбор материала деталей арматуры с учетом коррозионных свойств среды производится с использованием данных о рабочей Наибольшие допускаемые рабочие давления для арматуры из различ-ных материалов в зависимости от температуры рабочей среды приведены в та&т. 1.6—1.17. температуре среды и ее коррозионной активности при рабочей тем-пературе. Большие перспективы открывает применение для коррозионных сред арматуры с внутренним защитным коррозионно-стойким покрытием неметаллическими материалами, а также стеклянной арматуры. Широкое распространение для агрессивных сред получили чугунные мембранные запорные вентили и регулирующие клапаны с неметаллическим покрытием, а также шланговые клапаны. Для арматуры, работающей при отрицательных температурах окружающего воздуха, существуют следующие ограничения: арматура из серого чугуна СЧ 18 — не ниже —15 "С; » » ковкого чугуна КЧ 30 — не ниже —30 °С; » » высокопрочного чугуна — не ниже —30 Т; » » углеродистой стали марок СтЗ, 10, 15, 25 — не ниже —20 °С; арматура из углеродистой стали марок 15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 20Л, 25Л и 25ГСЛ — не ниже —40 °С; арматура из латуни и бронзы — не ниже —30 °С. Уплотнительные кольца запорного органа в чугунных корпусах арматуры для нефти и минеральных масел (благоприятная для металла среда) выполняются из материала корпуса, в чугунной арматуре для воды и пара для уменьшения коррозии устанавливаются латунные кольца. В золотниках вентилей при /р < 50 °С используются уплотнительные кольца из резины или из кожи. В стальной арматуре уплотнительные поверхности корпуса, клина, золотника, дисков (затворы) наплавляются коррозионно-стойкой сталью или выполняются в виде вставных колец, закрепляемых развальцовкой, чеканкой, на резьбе или приваркой. При высоких параметрах среды наплавку производят материалом повышенной стойкости (стеллиты). В качестве материала прокладок при < 120 °С используется прокладочный картон, для более высоких температур — паронит. Применяют также резину (вакуумная арматура) и фторопласт (арматура для коррозионных и агрессивных сред). Набивки сальника из льна, пеньки или хлопчатобумажных материалов применяются для неответственной арматуры, работающей при tp < 100 °С. При более высоких температурах используется асбест сухой или пропитанный, прорезиненный, графитизи-рованный и т. д. Используются и графит, графит с асбестом и другие составы. Для коррозионных сред пригоден фторопластовый уплотнительный материал ФУМ-В. Для трубопроводов с опасными средами должна выбираться арматура, которая в заданных условиях будет работать надежно. В соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов» (ПУГ—69) арматура из ковкого чугуна марки не ниже КЧ 30 допускается к установке на газопроводах для горючих газов в пределах рабочих температур не ниже —30 °С и не выше -f 150 °С при давлении рр < 1,6 МПа. При этом для Рр < 1,0 МПа должна применяться арматура, рассчитанная на условное давление ру ^ ^ 1,6 МПа, а для Рр <1 ,6 МПа — арматура, рассчитанная на условное давление р-у ^ 2,5 МПа. Арматура из серого чугуна марки СЧ 18 допускается к установке на газопроводах для горючих газов в пределах рабочих температур -не ниже —10 X и не выше -flOO °С при давлении рр < < 0,6 МПа. При этом условное давление для арматуры должно быть не менее 1,0 МПа. При наружной установке на открытом воздухе арматуру из серого чугуна можно применять при расчетной температуре воздуха не ниже — 10 °С, а арматуру из ковкого чугуна — не ниже — 30 °С. Чугунная арматура из серого и ковкого чугуна не допускается к применению независимо от среды, рабочего давления и температуры в следующих случаях: 1) на газопроводах для сильнодей¬ствующих ядовитых газов группы А/а, а также сжиженных газов групп Б/а и Б/б (ПУГ—69) — см. табл. 1.1; 2) на газопроводах, подверженных вибрации; 3) на газопроводах, работающих при резко переменном температурном режиме среды; 4) при возможности значительного охлаждения арматуры в результате дроссельного эффекта, вызываемого прохождением большого количества газа через узкие проходы и последующем снижением его давления, если арматура охлаждается до температуры ниже —30 °С для ковкого и до —10 °С для серого чугуна; 5) при транспортировании газов, содержащих воду и другие замерзающие жидкости, при температурах стенки трубопровода ниже 0; 6) на газопроводах, работающих на растяжение; 7) при установке от-сечной арматуры, если в газопроводе в результате не предусмотренного при эксплуатации повышения температуры давление может возрасти свыше рабочего значения, при котором должна эксплуатироваться арматура. Для газопроводов с рабочим давлением выше 35 МПа применение корпусных деталей из отливок не допускается. Для газопроводов, работающих при температуре ниже —40 °С: используется арматура из легированных сталей, специальных сплавов или цветных металлов, имеющих при наинизшей возможной температуре корпуса арматуры ударную вязкость металла не ниже 20 Дж/см^. Арматура общего назначения, изготовленная из хромоникеле-вых сталей, как правило, применяется при температуре среды не ниже — 80 "С. Для температур ниже —80 °С должна применяться арматура специальных конструкций, учитывающая условия эксплуатации ее при низких температурах. Применение арматуры из цветных металлов и сплавов допускается лишь в случаях, когда это требуется по физико-химическим свойствам среды и нельзя применять стальную или чугунную арматуру. присоединять арматуру к трубопроводам, транспортирующим горючие, токсичные или сжиженные газы, можно с помощью фланцев, муфт, цапок или сваркой. Фланцевая арматура может уста* навливаться на всех трубопроводах и рекомендуется в случаях, необходимости ее частой замены или ремонта. Муфтовые и цапко-вые соединения на газопроводах для горючих газов допускаются только на стальной арматуре с Dy < 40 мм. Присоединение арматуры сваркой рекомендуется применять" на газопроводах, к которым предъявляются повышенные требования в отношении герметичности соединения по условиям свойств и параметров среды. Литая и кованая арматура из легированной стали, предназначенная для приварки к трубопроводу, должна иметь приваренные к ней в заводских условиях с соответствующей термической обработкой патрубки длиной не менее 100 мм при Dy <: 150 мм и не менее 200 мм при Dy > 150 мм или другой длины, обеспечивающей возможность термообработки сварных швов, выполняемой на месте монтажа при помощи переносных печей. Для обеспечения прочности сварных швов марка стали арматуры и патрубков должна соответствовать марке стали всего газопровода. Если арматура изготовляется из марки стали иной, чем марка стали трубопровода, то сварка должна производиться в соответствии с действующими техническими условиями по тех¬нологии, обеспечивающей прочность соединения и непроницаемость металла шва. Запорная арматура с Dy > 400 мм должна применяться с механическим приводом. «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов» (ПУГ—69) содержат рекомендации по выбору прокладочных и конструкционных материалов для крепежных деталей и газопроводов низкого давления. В арматуре для химических сред в большинстве случаев решающим фактором обеспечения надежной работы являются прочность и коррозионная стойкость материала в рабочей среде, в связи с чем возникает необходимость применять и коррозионно-стойкие стали и сплавы, не перечисленные в таблицах ПУГ—69. Анализ потребления арматуры показывает, что около 80 % всей арматуры приходится на долю запорной. Несмотря на тенденции к унификации и стандартизации, в настоящее время существует большое разнообразие типов и конструкций арматуры. Вопросам преимущественного использования арматуры того или иного типа уделяется большое внимание как в нашей стране, так и за рубежом. Выбор типа арматуры обусловливается совокупной оценкой всех производственных требований. В табл. 1.4 приведены ориентировочные рекомендации по применению различных типов запорной арматуры в зависимости от условий эксплуатации, а в табл. 1.5 — в зависимости от предъявляемых монтажных н конструкционных требований. Задвижки используются там, где габаритные размеры арма¬туры не имеют решающего значения, а условия эксплуатации тяжелы: высокая температура рабочей среды, требуется длительная герметичность запорного органа. Задвижки имеют малое гидравлическое сопротивление, малую строительную длину (при малых давлениях), низкую стоимость и широкий диапазон диа¬метров прохода. Задвижки общепромышленного назначения ис¬пользуются только в качестве запорной арматуры. При необходимости частого открывания и закрывания (высокая частота циклов) применять их не рекомендуется. Вентили — наиболее массовый тип арматуры. Вентили с плос¬кими уплотнительными кольцами не должны применяться для загрязненных сред, в этом случае, если требуется не более 500 циклов срабатывания до ремонта, более целесообразно конусное уплотнение. Вентили могут использоваться и для регулирования расхода среды. Важным преимуществом вентилей является воз¬можность применения на них сильфонов вместо сальников. Особое положение занимают мембранные и шланговые вентили (шланговые клапаны). Мембранные вентили имеют внутреннее защитное покрытие из неметаллических материалов (резина, полиэтилен, фторопласт, эмаль). Обычно корпус и крышка мембранного вен¬тиля изготовляются из чугуна, но некоторые зарубежные фирмы (Япония) изготовляют мембранные вентили из фарфора с защитной оболочкой в виде наружного чугунного кожуха. Высокой кор¬розионной стойкостью обладают чугунные эмалированные мембранные вентили с двухслойной мембраной из резины с защитным слоем пленки из фторопласта. Краны конусные (пробковые) имеют малые, габаритные размеры. Краны со смазкой применяются для повышенных давлений. Краны шаровые обладают рядом преимуществ перед конусными и успешно конкурируют с другими типами арматуры в самых различных областях при различных режимах и температурах до 150 ="0. Заслонки имеют минимальную строительную длину и минимальную строительную высоту. Они дешевы в изготовлении и просты в эксплуатации, но достаточно герметичны лишь при рези¬новых уплотнительных кольцах, что ограничивает применение этих конструкций температурой среды в 100 °С. При пониженных требованиях к герметичности запорного органа заслонки с метал-лическим уплотнением применяются и при более высоких температурах. При выборе типа запорной арматуры прежде всего должны быть установлены условия работы конструкции в трубопроводной системе и ее допустимое гидравлическое сопротивление. Можно выделить два наиболее характерных случая: когда конструкция устанавливается на магистральной линии с большим расходом среды, необходимо иметь арматуру с малым гидравлическим сопротивлением во избежание больших энергетических затрат на транспортировку среды, особенно жидкой, но в тупиковых позициях для отбора проб, сброса или слива среды, конденсата и т. д. вполне допустимо применять вентили, имеющие повышенный коэффициент гидравлического сопротивления. Энергетические затраты на компенсацию перепада давлений, создаваемого гидравлическим сопротивлением арматуры, npq-порциональны кубу скорости среды, квадрату диаметра прохода, коэффициенту гидравлического сопротивления и плотности среды. Отсюда следует, что наибольшие энергетические потери будут создаваться в магистральных или технологических трубопроводах, в которых жидкости перемещаются с большой скоростью. В этих условиях в качестве запорной арматуры необходимо использовать задвижки, краны или заслонки, имеющие малые значения коэффициента гидравлического сопротивления t- Ориентировочные значения коэффициента t, для различных типов запорной арматуры приведены ниже. Краны шаровые полнопроходные..... 0,1—0,4 » » суженные........ 0,4—1,6 » пробковые ,........... 0,4—1,2 Задвижки полнопроходные........ 0,1—1,2 » суженные........... 0,2—1,8 Вентили проходные........... 4,5—11,0 » прямоточные.......... 0,3—2,5 » мембранные .......... 1,5—7,0 Величина Dy запорной арматуры, как правило, равна величине Dy трубопровода. Способ присоединения к трубопроводу решается исходя из условий монтажа и эксплуатации
