Правильний вибір трубопровідної арматури — це запорука надійності, безпеки та довговічності будь-якої інженерної системи, чи то побутове водопостачання, чи складний хімічний чи промисловий трубопровід. Арматура має витримувати не лише механічні навантаження, але й агресивний вплив робочого середовища.
Щоб зробити вірний вибір, необхідно ретельно проаналізувати три ключові параметри: температуру, тиск та хімічну агресивність середовища.
Аналіз робочого середовища
Вибір трубопровідної арматури завжди починається з детального вивчення середовища, яке вона контролюватиме, потрібно врахувати три головні фактори:
| Параметр | Що враховується | Приклад |
|---|---|---|
| Температура | Робочий діапазон, при якому матеріал не втрачає міцність | Парові системи до +450°C потребують сталевих або нержавіючих засувок |
| Тиск | Максимальне робоче навантаження (PN або Class) | Для систем з тиском понад 40 бар краще обрати ковану арматуру |
| Агресивність середовища | Хімічний склад, наявність кислот, лугів, солей | Для морської води — бронза або нержавійка AISI 316 |
Матеріал корпусу
Кожне робоче середовище вимагає свого матеріалу арматури.
| Робоче середовище | Рекомендований матеріал | Приклади застосування |
|---|---|---|
| Вода, пар | Вуглецева або нержавіюча сталь | Котельні, теплотраси |
| Агресивні рідини (кислоти, луги) | Нержавіюча сталь AISI 316, титан, фторопласт | Хімічні заводи, очисні споруди |
| Нафта, газ | Сталь 20, легована сталь 09Г2С, латунь | Нафтопроводи, компресорні станції |
| Морська вода | Бронза, нержавіюча сталь 316 | Суднобудування, опріснювальні установки |
💡 Порада: якщо система передбачає періодичні пуски/зупинки, обирайте арматуру з підвищеною стійкістю до термоударів.
Вплив температури
Арматура повинна витримувати не тільки високі, а й низькі температури.
| Діапазон температур | Матеріали, що рекомендуються | Тип арматури |
|---|---|---|
| до -50°C | Низьколегована сталь 09Г2С, латунь | Засувки, крани, зворотні клапани |
| до +200°C | Вуглецева сталь, бронза | Вентилі, кульові крани |
| понад +400°C | Нержавіюча або жаростійка сталь | Засувки, клапани високого тиску |
❄️ Для кріогенних систем (з рідким азотом або киснем) потрібна спеціальна кріогенна арматура з подовженим шпинделем.
Температура безпосередньо впливає на вибір матеріалу корпусу і, що критично, ущільнень. При високих температурах міцність металів знижується, а невідповідні ущільнення можуть швидко зруйнуватися, призводячи до витоків.
- Високі температури (понад 150°C: Вимагають застосування сталевих або нержавіючих корпусів. Для ущільнень використовують графіт, Viton (FKM) (до +250°C) або спеціальні марки PTFE (фторопласт).
- Низькі температури (кріогенні): Вимагають спеціальних холодостійких сплавів, які зберігають свою міцність і пластичність.
Тиск: коли система “під навантаженням”
Вибираючи арматуру, звертайте увагу на її клас тиску.
| Позначення | Робочий тиск (бар) | Застосування |
|---|---|---|
| PN10–PN16 | Системи холодної води, опалення | Побутові та комунальні мережі |
| PN25–PN40 | Промислові парові, водяні системи | Котельні, теплоцентралі |
| PN63 і вище | Високотемпературні та високонапірні процеси | Нафтогаз, хімічна промисловість |
🔧 Важливо: обирайте арматуру з запасом міцності не менше 10–20% від робочого тиску системи.
Тиск є найважливішим показником міцності арматури. Він визначає необхідний умовний тиск (PN) виробу, який позначає максимальний тиск, що його арматура може витримати при температурі 20°C. Арматура повинна витримувати максимальні пікові значення тиску, які можуть виникати в системі, а не лише середнє робоче. Для високих тисків часто застосовуються засувки з круглою формою корпусу, тоді як для середніх та низьких — овальна або плоска форми.
Агресивність середовища (pH, хімічний склад)
Це, мабуть, найскладніший фактор. Хімічно агресивні речовини (кислоти, луги, розчинники, морська вода) можуть спричинити корозію металу корпусу та руйнування ущільнень.
- Слабоагресивні середовища (вода, слабокислі/слаболужні розчини): Допустимий чавун з епоксидним/гумовим покриттям, стандартна нержавіюча сталь (AISI 304).
- Високоагресивні середовища (концентровані кислоти, хлориди): Необхідна нержавіюча сталь AISI 316, дуплексна сталь (для хлоридів), титан або арматура з PFA/PTFE-покриттям корпусу.
Матеріали корпусу та ущільнень для агресивних умов
Правильний вибір матеріалу — це 80% успіху в роботі з агресивними речовинами.
| Матеріал корпусу | Переваги | Застосування (Агресивність) |
| Нержавіюча сталь (AISI 316) | Відмінна стійкість до корозії, міцність | Морська вода, слабкі кислоти та луги |
| Дуплексна сталь | Підвищена стійкість до точкової корозії | Середовища з високим вмістом хлоридів |
| Титан та сплави | Ідеальні для концентрованих кислот (азотна, сірчана) | Найбільш агресивні хімічні процеси (дорого) |
| Фторопласт (PTFE) / PFA-покриття | Універсальна хімічна стійкість | Транспортування концентрованих кислот та лугів |
Матеріали ущільнень (Прокладок)
Ущільнення — це слабке місце системи. Їхня сумісність із середовищем та температурним режимом є критичною.
| Матеріал ущільнення | Температурний діапазон | Стійкість до середовищ |
| PTFE (Фторопласт) | До +200°C | Більшість кислот, лугів, розчинників (універсальний) |
| Viton (FKM) | До +250°C | Нафтопродукти, масла, вуглеводні |
| EPDM | До +150°C | Вода, пара, слабкі кислоти/луги (не підходить для вуглеводнів) |
| Графіт | До +550°C | Висока температура і тиск, пара |
Вибір типу арматури за функціональністю
Не всі типи арматури однаково добре працюють у кожному середовищі. Окрім матеріалу, необхідно вибрати конструктивний тип арматури відповідно до її призначення.
1. Запірна арматура (Відкрито/Закрито)
Призначена для повного перекриття потоку.
► Кульові крани: Швидке відкриття/закриття (поворот на 90°, висока герметичність (клас А). Компактні, ідеальні для агресивних рідин з фторопластовими сідлами.
► Засувки: Прості та надійні, гарні для великих діаметрів, але не підходять для регулювання. Використовуються, де не потрібні часті перемикання.
► Дискові затвори (заслінки): Легкі, прості, але мають нижчу герметичність (клас C, D). З PTFE-покриттям підходять для великих діаметрів та невисокого тиску.
2. Регулююча арматура (Плавна зміна параметрів)
Використовується для зміни витрати, тиску або температури потоку.
► Вентилі (Клапани): Забезпечують точне регулювання потоку. Регулюючий елемент рухається паралельно осі потоку. Незамінні для систем, де потрібна плавна зміна параметрів.
► Мембранні клапани: Відмінно працюють із в’язкими рідинами, суспензіями та хімічно активними середовищами, оскільки робоче середовище не контактує з механізмом керування.
3. Додаткові типи
► Запобіжна арматура: Захищає систему від перевищення тиску (запобіжні клапани).
► Захисна арматура: Запобігає зворотному потоку (зворотні клапани).
Приклади
-
Система подачі гарячої води (до 150°C, тиск 10 бар): вентиль або засувка зі сталі 20 або латуні.
-
Хімічний реактор (агресивні кислоти, +80°C): арматура з AISI 316L або тефлоновим покриттям.
-
Паропровід (до +400°C, 40 бар): засувка клинова з нержавіючої сталі.
-
Система охолодження морською водою: бронзові або нержавіючі клапани з ущільненням PTFE.
Перед прийняттям остаточного рішення, переконайтеся, що ви врахували наступні аспекти:
Перевірте хімічну таблицю стійкості матеріалу корпусу та ущільнень до робочого середовища (кислота, луг, розчинник). Переконайтеся, що арматура розрахована на максимальний тиск і температуру вашої системи. Для небезпечних/токсичних/дорогих середовищ вибирайте найвищі класи (A або B). Для агресивних рідин обирайте конструкції, що мінімізують зони застою (наприклад, кульові або мембранні клапани). Якісна арматура повинна мати відповідні сертифікати та гарантію.
Правильний вибір трубопровідної арматури — це поєднання знань про фізику процесу, властивості матеріалів і умови експлуатації. Підібравши оптимальне рішення під температуру, тиск і агресивність середовища, ви забезпечите стабільну роботу системи на роки вперед.
