Шаровой кран из кованой стали

Если честно, когда слышишь 'кованая сталь', многие сразу представляют молот и наковальню – но в современных кранах это скорее про штамповку и мехобработку. Наша компания ООО Кеке Групп с 2002 года как раз прошла путь от ручной ковки до прецизионной штамповки, и сейчас объясню, почему это критично для шаровых кранов.

Почему ковка, а не литьё?

В 2015 году на объекте в Омске мы столкнулись с трещинами в литых корпусах после гидроиспытаний. Металлографка показала поры – типичная проблема литья. Перешли на кованые заготовки от нашего цеха в Цинтяне: после горячей штамповки волокна металла идут вдоль формы, нет внутренних напряжений. Для шаровых кранов это принципиально – запорный шар испытывает нагрузки не только на сжатие, но и на сдвиг.

Кстати, не все марки стали одинаково работают в ковке. Для РУ16-РУ64 мы используем 20ГЛ или 09Г2С – последняя, хоть и дороже, но при -40°С вязкость сохраняет. Как-то в Якутске ставили эксперимент с обычной сталью 3 – кран лопнул при первом же цикле 'открыл-закрыл' на морозе.

Заметил, что некоторые производители экономят на термообработке после ковки. Без нормализации в структуре остаются зоны с разной зернистостью – потом в эксплуатации появляются микротрещины вокруг штока. Мы на базе в Лишуе делаем двойной отпуск: сначала 650°С для снятия напряжений, потом 550°С для стабилизации структуры.

Особенности уплотнений в кованых кранах

Здесь главный нюанс – геометрия седла. В литых корпусах часто бывает перекос в 1-2 градуса, который компенсируют мягкими фторопластовыми уплотнениями. Но в кованых кранах из-за точной мехобработки можно ставить армированные PTFE или даже металл-керамику – у нас такие идут для нефтехимии.

Помню, на заводе в Перми пришлось переделывать всю оснастку для расточки седел – оказалось, при штамповке стенки корпуса получаются толще, и стандартные резцы не подходили. Пришлось разрабатывать специнструмент с углом заточки под 85 градусов.

Сейчас тестируем уплотнения из карбона-графита для пара высокого давления – пока держат 120 бар при 450°С, но есть вопросы к износу после 2000 циклов. Возможно, нужно увеличить прижимную силу пружины...

Ошибки монтажа, которые убивают даже хороший кран

Самое обидное – когда кованная сталь, прошедшая все испытания, выходит из строя из-за неправильной установки. Как-то на ТЭЦ в Красноярске монтажники затянули фланцевые болты с превышением момента – корпус повело, появилась течь по штоку. Пришлось объяснять, что для РУ64 максимальный момент 450 Н·м, не больше.

Ещё частая проблема – установка без компенсатора температурных расширений. Трубопровод 'гуляет' на 5-10 мм, а кран из кованой стали жёсткий – нагрузки идут на корпус. Сейчас в паспорте к каждому изделию ООО Кеке Групп добавляем схему рекомендуемой обвязки.

Заметил, что некоторые заказчипы игнорируют направление потока – а в наших кранах с полным проходом это критично для ресурса седла. Пришлось наносить стрелку не только на корпус, но и на маховик.

Как мы испытываем кованые краны на производстве

На нашей площадке в Цинтяне каждый кран проходит тройной контроль: ультразвуковой дефектоскоп для выявления расслоений металла, затем гидроиспытание 1.5 PN и finally тест на герметичность шарового узла с гелием.

Для ответственных объектов типа АЭС дополнительно делаем рентген – дорого, но необходимо. Как-то нашли включение карбида вольфрама размером 0.3 мм – заготовку забраковали, хотя по ГОСТу допустимо до 0.8 мм.

Сейчас внедряем акустическую эмиссию для контроля в реальном времени – технология новая, но уже пару раз помогла поймать микротрещины, которые УЗД не видел.

Эволюция материалов: от стали 20 до спецсплавов

Начинали с обычной углеродистой стали 20, но для агрессивных сред перешли на 12Х18Н10Т – правда, при ковке нужен особый режим нагрева до 1150°С с выдержкой. Для сероводородных сред вообще используем дуплексные стали типа 2205 – у них интересная структура после ковки: феррит+аустенит 50/50.

Недавно экспериментировали с азотированием поверхности шара – хотели увеличить износостойкость. Результат спорный: твёрдость выросла до 62 HRC, но при этом упала вязкость. Для воды подходит, а для гидроабразивных смесей – нет.

Кстати, про покрытия: PTFE стандарт, но для пищевки пробуем PFA – дороже, но паспорт чистоты лучше. А для криогеники вообще убираем полимеры – только металл-металл.

Что в итоге

За 20 лет через наши руки прошли тысячи кранов – и могу сказать, что кованая сталь не панацея, а инструмент. Где-то выгоднее литьё, где-то сварные конструкции. Но для критичных параметров – давление свыше 100 бар, цикличность нагрузок, низкие температуры – только ковка даёт ту самую надёжность.

Сейчас на сайте https://www.zgkkv.ru выложили техдокументацию по всем сериям – там есть и рекомендации по монтажу, и данные по материалам. Кому интересно – можете посмотреть, как устроены наши производственные линии в Цинтяне.

Если резюмировать: главное не просто выбрать шаровой кран из кованой стали, а понять, подходит ли он под ваши конкретные условия. Иногда достаточно более дешёвого аналога – но это уже тема для отдельного разговора.