Чугунные или стальные задвижки: в чем различие?

Задвижка - это элемент трубопроводной запорной арматуры, который широко применяется в трубопроводных системах.  Каждая задвижка имеет запорный элемент, который перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. При опускании запорного элемента поток рабочей среды перекрывается - положение «закрыто». При поднимании затвора поток рабочей среды перемещается без помех по трубопроводу - положение «открыто».  Задвижки, как элемент трубопроводной запорной арматуры, до сих пор являются наиболее популярными в различных трубопроводных системах, таких как:

• нефтепроводы,
• газопроводы,
• системы водоснабжения, канализации и пожаротушения,
• системы химической и пищевой промышленности

 

Популярность использования задвижек на трубопроводных магистралях объясняется следующими факторами:

• простая конструкция;
• небольшая строительная длина;
• малое гидравлическое сопротивление.

Кроме того, задвижки отличаются большим диапазоном диаметров и небольшой стоимостью.

Для изготовления задвижек используют такие материалы как: сталь, чугун и алюминий. Задвижки из этих материалов имеют похожую конструкцию, но сам материал, из которого изготовлена задвижка определяет возможности эксплуатации, физико-механические свойства и самое главное - область применения задвижки.

 

Чугунные задвижки: технические характеристики и особенности

Чугунные задвижки применяются в трубопроводных системах, которые работают при небольших динамических нагрузках и малых температурах.  Чугунная арматура применяется для перекрытия транспортируемой по трубопроводу среднеагрессивной и неагрессивной рабочей среды.    Область применения чугунных задвижек - это в основном системы трубопроводов горячей и холодной воды, канализации. Для дополнительной антикоррозийной защиты задвижек на корпус наносится специальное эпоксидное покрытие.

Чугунные задвижки изготавливают из следующих видов чугуна:

• серый (СЧ) - представляет собой сплав железа с углеродом с волокнистыми включениями графита. Серый чугун обладает хорошими литейными свойствами;
• ковкий (КЧ) - обладает мягкостью, хрупкостью, пластичностью, стойкостью к химическому растрескиванию металла;
• высокопрочный (ВЧ) - отличается износостойкостью, повышенными механическими свойствами по сравнению с другими видами чугуна. В состав высокопрочного чугуна входят графитовые включения сфероидальной формы;
• белый чугун — применяется как основа для изготовления ковкого чугуна.

Корпуса чугунных задвижек изготавливаются при помощи метода литья. Данный способ создает "матовую” текстуру стенок. С чугунной арматурой нельзя использовать сварку, чугун не поддается действию автогена. Присоединение задвижки к трубопроводу происходит при помощи фланцев. Между фланцами устанавливают прокладку, которая увеличивает прижимную силу и устраняет протечки рабочей среды в местах присоединения чугунных задвижек к трубе. Ещё используется муфтовый способ присоединения чугунной арматуры. Запорная чугунная арматура применяется на трубопроводных системах с вязкой рабочей средой.

Одним из свойств чугунной задвижки является хрупкость материала, из которого она изготовлена.

Это свойство и накладывает определенные ограничения на область применения чугунной запорной арматуры:

• рабочее давление: до 16 кгс/см² (1,6 Мпа);
• температура транспортируемой рабочей среды: не более +225⁰C.

 

Стальные задвижки: технические характеристики и особенности

 Задвижки из стали устанавливаются на трубопроводы и эксплуатируются в гораздо более суровом и резком климате, чем чугунные. Стальные задвижки очень устойчивы к воздействию на них агрессивных и высоко агрессивных рабочих сред, транспортируемых по трубопроводу. Они обладают большей прочностью, так же гораздо легче поддаются механической обработке. Также в зависимости от марки стали характеризуются морозоустойчивостью, жаропрочностью и жаростойкостью.  Стальные задвижки изготавливают из следующих марок стали:

• ст. 20 - сталь улучшенной прочности, используется для работы с паром критической температуры, обладает повышенной твердостью;
• 09Г2С ‒ марка стали, которая позволяет эксплуатировать арматуру в холодных и умеренно-холодных климатических условиях, устойчива к заморозкам, не подвержена температурным деформациям;
• 12х18н10т ‒ коррозионностойкая сталь (нержавейка), выдерживает температуру агрессивных сред до +350⁰C;
• 20юч ‒ используется при транспортировке высокоагрессивных, опасных и токсичных рабочих сред.

Стальные задвижки характеризуются зеркальным, ровным покрытием без зацепов, внутренних трещин, выбоин, бугорков и других дефектов. Допускается по нормам формирование небольших неровностей в процессе сварки компонентов стальной запорной арматуры. Соединение стальной запорной арматуры с трубопроводом бывает фланцевое, муфтовое, под приварку.

Благодаря таким свойствам стали как, прочность, морозоустойчивость и жаростойкость, задвижки, изготовленные из стали могу эксплуатироваться при более высоких параметрах транспортируемой рабочей среды:

• рабочее давление: до 250 кгс/см² (25 МПа);
• температура транспортируемой рабочей среды: от -40 до +565⁰C.

К тому же, свойства стали обеспечивают задвижкам, из которой они изготовлены, высокий класс герметичности запорного элемента. Класс герметичности стальных задвижек – «А».

 

Плюсы и минусы чугунных и стальных задвижек

Давайте попробуем сравнить стальные и чугунные задвижки, глядя на их плюсы и минусы.

Задвижки из чугуна. Плюсы:

• Низкое гидравлическое сопротивление;
• Может применяться при транспортировке высоковязких веществ;
• Большой срок эксплуатации;
• Низкая стоимость чугунной задвижки.

Минусы:

Основным недостатком чугунных задвижек скорее всего является массивность, большой вес задвижки. Чугунную запорную арматуру нельзя применять для транспортировки агрессивных рабочих сред. К тому же, из-за хрупкости чугуна задвижки не используются на трубопроводах с высоким давлением рабочей среды и высокими динамическими нагрузками в трубопроводной системе. Чугунные задвижки не производят с приварным типом присоединения к трубопроводу.

Температура рабочей среды чугунной запорной арматуры значительно меньше чем у стальной.

Стальные задвижки. Плюсы:

• Прочность, температура рабочей среды может достигать +560 °С.
• Устойчивость к гидроударам.
• Меньший вес, чем у чугунных аналогичных задвижек;
• Любые виды транспортируемой рабочей среды, в том числе высокоагрессивный, токсичной и т. п.
• Возможность установки на трубопроводных магистралях с высокими динамическими нагрузками и давлением рабочей среды.

Минусы:

У задвижек, изготовленных из стали меньшая коррозионная стойкость, чем у чугунных.

Вывод

Чугунные задвижки более коррозиеустойчивы, чем стальные. Поэтому задвижки из чугуна используют в трубопроводных системах, в которых транспортируется вода. Это трубопроводные сиситемы:

• отопления;
• водоотведения;
• водоснабжения;
• пожаротушения.

Стальные задвижки устанавливают на трубопроводы, транспортирующие нефтепродукты, токсичные вещества, минеральные удобрения, сжиженные газы, огне- и взрывоопасные продукты. Стальную трубопроводную запорную арматуру применяют в следующих областях:

• нефтегазовой,
• химической,
• нефтеперерабатывающей,
• энергетической,
• металлургической и других отраслях промышленности.

Для каждого вида трубопроводной арматуры, в том числе и для задвижек, предопределены свои сферы и области применения, в которых они успешно справляются с поставленными перед ними задачами.