Полносварной шаровой клапан

Когда слышишь про полносварные шаровые краны, первое, что приходит в голову — это вечная дилемма между ремонтопригодностью и герметичностью. Многие заказчики до сих пор считают, что раз уж конструкция неразборная, то и обслуживать её нечем. А на практике-то выходит, что именно такие модели на магистральных трубопроводах показывают себя лучше всех — швы рентгенографируют, тесты давлением проходят, и лет на 50 их хватает. Хотя, конечно, если при монтаже брак допустить, потом хоть плачь.

Конструкционные особенности

Запомнил на всю жизнь случай на компрессорной станции под Оренбургом — там как раз ставили шаровые краны от ООО Сычуань Фэйцю (Группа). Инженер ихний, Ван Ли как его, объяснял, что в ихних моделях сварной корпус делается не просто как две половинки, а с предварительной калибровкой под напряжением. Это чтобы после обварки геометрия седла не повела. Мы тогда сомневались, конечно, но когда сами трубы резали — видно было, что зазор везде одинаковый, даже под микроскопом проверяли.

А вот с уплотнениями есть нюанс, который часто упускают. Когда шар в сборе заварен между патрубками, терморасширение идёт неравномерное — сталь корпуса, полимер седла, сам шар из нержавейки. На испытаниях при -60°C однажды видел, как фторопластовое кольцо треснуло именно из-за разницы коэффициентов. Теперь всегда спрашиваю у производителей про термоциклирование — кстати, у Фэйцю в паспортах на это отдельная графа есть.

И ещё про сварку — не каждый сварщик понимает, что при подогреве стыка нельзя перегревать зону уплотнения. У нас как-то на газопроводе высокого давления прихватили электродами с высоким содержанием водорода, так через полгода в районе седла микротрещины пошли. Пришлось участок менять. Теперь только с предварительным подогревом и с контролем межпроходного времени.

Применение в критических системах

На северных месторождениях именно полносварные модели показывают себя лучше фланцевых — меньше точек потенциальных утечек. Помню, на установке комплексной подготовки газа в Ямале ставили краны DN300 с плакировкой из хастеллоя. Там среда сероводородная, плюс вибрация от компрессоров. Через три года эксплуатации выборочно демонтировали один кран — дефектовка показала полное отсутствие коррозии на сварных швах. Хотя на фланцевых аналогах других производителей уже появлялись следы crevice corrosion.

Интересный момент с испытаниями — по ГОСТу гидроиспытания проводят в 1.5 раза выше рабочего давления, но для сварных конструкций часто забывают про цикличность. Мы всегда настаиваем на минимум 5000 циклов 'открыто-закрыто' под испытательным давлением. Особенно для арматуры на технологических линиях, где частые переключения. Кстати, у того же Фэйцю есть стенд с аккредитацией ИСО, где они делают до 10000 циклов — видел своими глазами.

А вот с пожаробезопасностью случай был — на нефтеперекачивающей станции под Красноярском. После пожара на соседнем участке трубопровода, где стояли краны с разборным корпусом, осмотрели наши полносварные — так те даже деформации не дали. Оказалось, цельносварная конструкция лучше держит остаточные напряжения при температурном воздействии. Теперь во всех проектах для пожароопасных зон указываем только такие модели.

Монтажные тонкости

Самая частая ошибка монтажников — неконтролируемая прихватка. Сварной кран нельзя 'наживлять' как обычную трубу — сначала надо выставить по осям, проверить соосность лазерным теодолитом, потом фиксировать струбцинами. И только после этого делать прихватки строго по противоположным сторонам. Мы обычно даже шаблон изготавливаем из уголка, чтобы при тепловых деформациях корпус не повело.

Про сварку в полевых условиях отдельный разговор — если на заводе швы делают в камерах с аргоном, то на трассе ветер, влажность. Приходится использовать палатки-укрытия. Запомнил, как на строительстве ВСТО зимой при -40°C пришлось сооружать целые тепляки с печками, чтобы поддерживать температуру в зоне сварки. И электроды специальные с низким содержанием водорода — иначе холодные трещины гарантированы.

А ещё важно не забывать про катодную защиту — сварные швы должны быть в одной электрохимической системе с трубопроводом. Один раз видели, как изоляцию повредили при монтаже, так через полгода началась точечная коррозия именно по границе шва. Теперь всегда проверяем изоляционное покрытие дефектоскопом после монтажа.

Эксплуатационные наблюдения

За 15 лет работы с полносварными кранами заметил интересную закономерность — течь чаще всего появляется не из-за износа шара, а из-за деформации седла. Особенно в системах с резкими перепадами температуры. На одной ТЭЦ так было — при аварийном останове турбины температура упала с 500°C до 100°C за минуты, и три крана дали течь. При вскрытии увидели, что тефлоновые седла потрескались от термоудара.

По поводу ресурса — производители обычно заявляют 30-50 лет, но на практике многое зависит от среды. В сухом газе краны работают десятилетиями, а в морской воде с примесями песка — максимум 10-12 лет. Причём износ идёт не равномерный, а локальный — именно в зоне контакта шара с седлом в положении 'частично открыто'. Поэтому для таких условий лучше ставить краны с упрочнённым напылением.

Интересный момент с диагностикой — для полносварных кранов нельзя использовать обычные методы неразрушающего контроля. Мы применяем акустическую эмиссию — на работающий трубопровод устанавливаем датчики и по спектру шумов определяем начало кавитации. Метод дорогой, но зато позволяет прогнозировать замену арматуры без остановки производства.

Производственные аспекты

Посещал завод Фэйцю в 2019 году — впечатлила система контроля качества. Каждый сварной шов проверяют не только ультразвуком, но и рентгеном с записью на плёнку. Причём архивируют все снимки — лет через 30 можно посмотреть, как был сделан конкретный кран. Это важно для ответственных объектов типа атомных станций.

Технология сварки там интересная — сначала делают подварку корпуса в среде аргона, потом наплавляют антикоррозионный слой, и только после этого собирают узел с шаром. Причём сборку ведут в чистой зоне — видел, как операторы в спецодежде работают. Говорят, даже микрочастицы пыли могут повлиять на герметичность.

А вот с испытаниями поразило — кроме стандартных гидроиспытаний, они проводят тесты на сейсмостойкость. Помню стенд, где краны трясут с частотой до 35 Гц — для арматуры на трубопроводах в сейсмически активных районах это критически важно. У нас в Крыму после землетрясения 2018 года как раз проверяли их краны — ни один не вышел из строя.

Перспективы развития

Сейчас многие переходят на краны с системой мониторинга — в корпус встраивают датчики напряжения, температуру измеряют прямо в зоне седла. Это позволяет прогнозировать обслуживание. Хотя для полносварных конструкций это сложнее — нужно ещё на этапе производства закладывать каналы для датчиков.

Заметил тенденцию к увеличению диаметров — ещё лет пять назад максимальный размер был DN1200, а сейчас уже делают DN1600. Правда, с такими габаритами возникают проблемы с транспортировкой и монтажом — один такой кран весит под 20 тонн.

И всё чаще требуют полную цифровую копию крана — чтобы в BIM-модели были все данные: от химического состава металла до параметров каждого сварного шва. Это правильно, конечно, но и ответственности добавляет — теперь любой дефект можно отследить до конкретного сварщика и даже до партии электродов.

В общем, если раньше к полносварным кранам относились с опаской, то сейчас это стандарт для магистральных трубопроводов. Главное — не экономить на контроле качества и помнить, что сварной шов это навсегда. По крайней мере, на срок службы трубопровода.