Когда перечисляют разные типы арматуры, американцы говорят: «Ее Величество Задвижка». Подобное уважительное отношение к этому типу вполне оправданно, поскольку нет другой арматуры, способной работать в самых тяжелых и сложных условиях эксплуатации.
Она выдерживает сверхкритические температуры, загрязненность, большие перепады давления, обеспечивает гигиенические требования на объектах водоснабжения, успешно справляется с канализационными стоками и т. д. По универсальности использования ее можно сравнить лишь с всемирно известным автоматом Калашникова.
Особенно успешно показывают себя задвижки в тяжелых условиях эксплуатации, к которым относятся высокие температуры, большое давление, коррозионные и необычные среды. К тяжелым условиям также относят высокую степень надежности и исключение рисков. В таких случаях великолепно зарекомендовали себя именно задвижки.
С каждым годом расширяются отрасли промышленности, требующие от оборудования высокой надежности. Атомная отрасль не зря требует тщательного контроля при проектировании, изготовлении, испытаниях оборудования, включая трубопроводную арматуру. Изделия на всех этапах жизненного цикла должны отвечать требованиям высочайшего качества, каждая операция сдается с личной подписью исполнителя. Заготовки и исходные материалы для деталей подвергаются тщательному контролю при помощи нескольких способов с использованием разрушающих и неразрушающих методов. Требования к оборудованию, предназначенному для эксплуатации на объектах атомной отрасли, хорошо известны работникам арматурных предприятий.
В нефтяных компаниях к тяжелым условиям относятся: токсичные среды, такие как фенол, сероводород и хлор, коррозионные среды, в частности кислоты и щелочи, легковоспламеняющиеся среды, включая легкие углеводороды, питательная вода или пар на давление 50 бар и выше, концентрация кислорода свыше 35 %. Целлюлозно-бумажная отрасль нуждается в арматуре, способной работать на агрессивных средах, содержащих волокна и другие включения. В перечисленных и во многих других отраслях успешно применяются задвижки.
Выбирая конструкцию задвижки, следует учитывать особенности каждой конструктивной модели. Задвижки с жестким клином на высокие температуры применяют с диаметрами не более 40 мм из-за возможности заклинивания при разогреве и охлаждении. Задвижки с составным клином лучше переносят разогрев и охлаждение. Их легче ремонтировать по сравнению с задвижками с жестким и упругим клином. Лучше других конструкций показали себя параллельные задвижки с раздвижными дисками. При их закрытии отсутствует контакт дисков с седлами. Только в момент завершения закрытия диски раздвигаются, обеспечивая полную герметичность.
В любом случае следует руководствоваться правилами конструирования задвижек, выработанными многими поколениями арматуростроителей. Для любых задвижек с металлическим уплотнением для получения герметичности высокого класса и долговечности целесообразно выполнять следующие рекомендации:
• ширина уплотнительных поверхностей клина должна быть больше ширины уплотнительных поверхностей корпуса. Это исключает возникновение вмятин на корпусе от колец клина;
• твердость поверхностей клина должна быть выше, чем у аналогичных поверхностей на корпусе, не менее чем на 30 единиц по Бринеллю;
• корпус в области расположения уплотнительных поверхностей должен выполняться массивным для исключения монтажных деформаций. К сожалению, методы расчета жесткости корпусов задвижек пока не востребованы и поэтому не разработаны. Несмотря на требования инструкций по эксплуатации, запрещающих нагружение патрубков арматуры при монтаже, это явление имеет место в жизни, когда арматура воспринимает нагрузки от исправления несоосности трубопроводов относительно арматуры и объективно существуют трудности выполнения точной подгонки труб, предназначенных для соединения с арматурой. Последняя вынуждена воспринимать нештатные нагрузки, что приводит к нарушению точности геометрии уплотнительных поверхностей и их подгонки при сборке. Поэтому необходимо выполнять патрубки менее жесткими, чем другие элементы конструкции;
• во вновь изготовленных задвижках следует предусматривать расположение клина с так называемым запасом хода на износ. В начале работы уплотнительные поверхности сначала прирабатываются, и при износе клин опускается все ниже, при этом контактные давления должны сохраниться;
• в технологическом процессе изготовления задвижек целесообразно применять базирование корпусов в трех точках на поворотном столе. Только тогда можно получить точные углы наклона уплотнений как на входе, так и на выходе арматуры. Базирование зажимом фланцев в патроне токарного станка никогда не позволит обеспечить высокий класс герметичности, так как при снятии со станка и новой установке корпусов невозможно выполнить с необходимыми допусками заданные углы и соосность.
Возможности задвижек далеко не исчерпаны. В 2022 году Курганским государственным университетом издана книга «Управление потоками жидкостей и газов», авторы которой И. Р. Чиняев, А. Л. Шанарурин, А. В. Фоминых обосновывают совершенствование и расширение функций задвижек.
Задвижка служит людям века, надежна в разных условиях эксплуатации. Создаются и будут создаваться в будущем ее новые конструкции и модификации, все более эффективные на долгие года.
Литература
1. О. Н. Шпаков Трубопроводная арматура. Особенности конструкций и терминологии \ Арматурный букварь, М, Де Либри, 2020, с. 203
2. Greg Johnson. Запорная арматура электростанций побеждает жар / Арматуростроение. – 2013. – № 4. – С. 54-59.
