Технический комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны»
(ТК 259)

Закрытое акционерное общество
«Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

СТАНДАРТ ЦКБА

СТ ЦКБА 068-2008

Арматура трубопроводная

ЗАТВОРЫ ЗАПОРНЫХ КЛАПАНОВ
С УПЛОТНЕНИЕМ «МЕТАЛЛ ПО МЕТАЛЛУ»

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

НПФ «ЦКБА»

2008

 

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»).

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом от 12.12.2008 г. № 64.

3 СОГЛАСОВАН:

Техническим комитетом по стандартизации «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259);

Представительством заказчика 1024 ВП МО РФ.

4 ВЗАМЕН:

ОСТ 26-07-2042-2002 «Арматура трубопроводная. Затворы запорных клапанов с уплотнением «металл по металлу». Технические требования».

 

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура трубопроводная

ЗАТВОРЫ ЗАПОРНЫХ КЛАПАНОВ
С УПЛОТНЕНИЕМ «МЕТАЛЛ ПО МЕТАЛЛУ»

Технические требования

Дата введения - 2009-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на затворы запорных клапанов номинальных диаметров от DN 6 до DN 200 с уплотнением «металл по металлу», работающие при давлении жидких и газообразных сред от 13,5952 · 10-7 до 150 МПа и температуре от минус 253 до 600 °С, включая затворы арматуры, подвергаемой восстановительному ремонту, и устанавливает типы затворов, конструкцию, размеры и технические требования к ним.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 8.064-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкале Роквелла и Супер-Роквелла

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 9544-2005 Арматура трубопроводная запорная. Классы и нормы герметичности затворов

ГОСТ 10051-75 Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами. Типы

ГОСТ 15527-2004 Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки

ГОСТ 17711-93 Сплавы медно-цинковые (латуни) литейные. Марки

ГОСТ 18175-78 Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки

ГОСТ 21448-75 Порошки из сплавов для наплавки. Технические условия

ГОСТ 21449-75 Прутки для наплавки. Технические условия

ОСТ 1.90078-72 Прутки литые из жаростойких сплавов марок ВХН1 и ВЗК

ТУ 3-145-81 Проволока стальная наплавочная

ТУ ИЭС 418-84 Лента порошковая наплавочная марки ПЛ-АН150М

ТУ ИЭС 511-85 Проволока порошковая наплавочная марки ПП-АН133А

ТУ ИЭС 555-86 Лента порошковая наплавочная марки ПЛ-АН151

ТУ ИЭС 654-87 Проволока порошковая наплавочная ПП-АН157

РД 50-635-87 «Методические указания. Цепи размерные. Основные понятия. Методы расчета линейных и угловых цепей»

СТ ЦКБА 053-2008 «Арматура трубопроводная. Наплавка и контроль качества наплавленных поверхностей. Технические требования»

НП-068-05 «Трубопроводная арматура для атомных станций. Общие технические требования»

«Специальные условия поставки оборудования, приборов, материалов и изделий для объектов атомной энергетики»

3 Классификация и основные параметры затворов

3.1 Классификация и основные параметры затворов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация и основные параметры затворов

Тип затвора

Характер контакта

Рисунок

Таблица

Рабочее давление, МПа

Номинальный диаметр

I

Плоский контакт

1

2

До 20 включ.

До DN 200 включ.

II

Конусный контакт

2

3

До 150 включ.

До DN 50 включ.

До 40 включ.

От DN 65 до DN 200 включ.

III

Ножевой контакт

3

4

До 40 включ.

До DN 100 включ.

IV

Конусно-сферический контакт

4

5

До 20 включ.

До DN 150 включ.

V

5

6

До 40 включ.

До DN 100 включ.

4 Технические требования

4.1 Конструкция затворов и их основные размеры должны соответствовать рисункам 1 - 5 и таблицам 2 - 6.

1 - золотник; 2 - седло.

Рисунок 1 - Затвор типа I

Таблица 2 - Размеры затвора типа I (см. рисунок 1)

Размеры в миллиметрах

Номинальный диаметр

Размеры для рабочих давлений, МПа

До 6,3 включ.

Св. 6,3 до 20 включ.

Dh14

D1h14

D2H14

В ± 0,1

Dh14

D1h14

D2H14

В ± 0,1

DN6

10

11

5

2

11

12

5

2,5

DN10

15

16

9

2,5

16

17

9

3

DN15

20

21

14

2,5

21

22

14

3

DN20

25

26

19

2,5

27

28

18

3,5

DN25

30

32

24

2,5

32

34

23

3,5

DN32

38

40

30

3

42

45

30

5

DN40

48

50

38

4

50

53

38

5

DN50

58

60

48

4

60

63

48

5

DN65

73

75

63

4

75

80

63

5

DN80

93

95

75

4,5

90

95

75

5

DN100

110

120

95

5

115

120

95

7,5

DN125

135

140

120

5

140

150

118

7,5

DN150

160

170

140

5

165

170

140

8,5

DN200

210

220

190

5

220

240

190

10

1 - золотник; 2 - седло

_____________

* Допускается 90° ± 16¢.

Рисунок 2 - Затвор типа II

Таблица 3 - Размеры затвора типа II (см. рисунок 2)

Размеры в миллиметрах

Номинальный диаметр

Рабочее давление, МПа

DH11

D1h14

D2H11

Н*

DN3

От 13,5952 · 10-7 до 150 включ.

3

5

2

0,5 ± 0,1

DN6

6

9

5

DN10

10

13

9

DN15

15

18

14

DN20

20

24

19

DN25

25

30

24

DN32

32

36

30

DN40

40

45

38

DN50

50

58

48

DN65

От 13,5952 · 10-7 до 40 включ.

65

70

63

0,5 ± 0,1

DN80

80

85

78

DN100

100

105

98

DN125

125

130

120

DN150

150

155

145

DN200

200

205

195

* Допускается величину Н выбирать из условия максимально допустимых удельных нагрузок на уплотнительные поверхности

1 - золотник; 2 - седло

Рисунок 3 - Затвор типа III

Таблица 4 - Размеры затвора типа III (см. рисунок 3)

Размеры в миллиметрах

Номинальный диаметр

Рабочее давление, МПа

DH11

D1h14

D2H11

В ± 0,1

H1 ± IT15/2

DN6

Не более 40

6

12

15

От 0,3 до 1 включ.

1,0

DN10

10

15

20

DN15

15

20

25

DN20

20

25

30

DN25

25

30

36

DN32

32

36

42

DN40

40

45

50

DN50

50

53

60

DN65

65

70

75

DN80

80

85

90

1,5

DN100

100

105

110

1 - золотник; 2 - седло

Рисунок 4 - Затвор типа IV

Таблица 5 - Размеры затвора типа IV (см. рисунок 4)

Размеры в миллиметрах

Номинальный диаметр

Рабочее давление, МПа

DH11

D1H14

D2h14

R ± IT15/2

DN6

Не более 20

6

10

8

2

DN10

10

14

12

DN15

15

19

17

DN20

20

24

22

DN25

25

30

28

DN32

32

36

34

3

DN40

40

45

42

DN50

50

58

53

DN65

65

75

70

4

DN80

80

90

85

DN100

100

110

105

DN150

150

160

155

5

1 - золотник; 2 - седло

Рисунок 5 - Затвор типа V

Таблица 6 - Размеры затвора типа V (см. рисунок 5)

Размеры в миллиметрах

Номинальный диаметр

Рабочее давление, МПа

DH11

D1H14

D2h14

R ± IT15/2

DN6

Не более 40

6

8

8

4

DN10

10

12

12

6

DN15

15

17

17

9

DN20

20

22

22

12

DN25

25

28

27

15

DN32

32

34

34

19

DN40

40

43

42

25

DN50

50

55

54

30

DN65

65

71

70

38

DN80

80

86

85

48

DN100

100

106

105

59

4.2 Герметичность затворов при давлении от 0,1 до 150 МПа - в соответствии с нормами ГОСТ 9544.

4.3 Параметры шероховатости уплотнительных поверхностей затворов всех типов в зависимости от класса герметичности по ГОСТ 9544 в соответствии с таблицей 7.

Таблица 7 - Параметры шероховатости уплотнительных поверхностей затворов всех типов в зависимости от класса герметичности по ГОСТ 9544

Классы герметичности по ГОСТ 9544

Ra, мкм, не более

Sm, мм, не более

А

0,125

0,032

В

0,25

0,05

B1

С

0,5

0,1

С1

D

0,63

0,125

D1

Примечание - Для обеспечения полной герметичности при вакууме до 13,5952 · 10-7 МПа параметры шероховатости: Ra не более 0,08 мкм, Sm не более 0,025 мм.

4.4 Рекомендуемые допуски формы и взаимного расположения уплотнительных поверхностей затворов приведены в приложении А.

4.5 Твердость уплотнительных поверхностей золотника для всех типов затворов рекомендуется превышать твердость поверхности седла не менее чем на 5 единиц HRC.

4.6 Удельные нагрузки qy, МПа, необходимые для обеспечения герметичности затворов при контакте по поверхности (тип I - III) определяются по эмпирической формуле

где m - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рабочей среды, в соответствии с таблицей 8;

с - постоянная величина для примененного материала в уплотнении затворов, в соответствии с таблицей 9, МПа;

Р - рабочее давление, МПа;

В - ширина уплотнения (рис. 1 - 3), см.

Таблица 8 - Значение коэффициента, учитывающего влияние среды

Наименование среды

т

Жидкая среда

1,0

Воздух, пар, паро-водяная смесь

1,5

Среды с высокой проникающей способностью (водород, керосин и др.)

2,0

Таблица 9 - Значение постоянной величины для применяемого материала

Материалы деталей затвора

с, МПа

Сталь и твердые сплавы

3,5

Бронза, латунь, медь

3,0

4.7 Погонные нагрузки qn, Н/см, необходимые для обеспечения герметичности затворов при контакте по линии (рис. 4 - 5), определяются по эмпирической формуле

                                                                    (2)

где т - безразмерный коэффициент в соответствии с таблицей 8;

q¢n - погонная нагрузка, зависящая от примененного материала в уплотнении затвора, Н/см, в соответствии с таблицей 10. При изготовлении уплотнений из разных материалов величина q¢n принимается по наиболее мягкому материалу.

Таблица 10 - Значение погонной нагрузки, зависящее от примененного материала

Материалы деталей затвора

q¢n, Н/см

Медь, латунь мягкая

200

Латунь твердая, бронза, чугун

250

Сталь и твердые сплавы

300

4.8 Предельно допустимые удельные нагрузки для различных материалов уплотнений qдоп, приведены в таблице 11.

Таблица 11 - Предельно допустимые удельные нагрузки для различных материалов уплотнений

Наименование материала

Тип, марка

Температура применения, °С

Твердость

qдоп, МПа

Перемещение золотника без вращения

Перемещение золотника с вращением

Латунь

ЛС 59-1

От -253 до 750

80 - 140 НВ

80

20

ГОСТ 15527

ЛЦ38Мц2С2

(ЛМЦС58-2-2)

ГОСТ 17711

ЛЦ16К4

От -200 до 250

Не менее 100 НВ

100

25

(ЛЦ80-3Л)

ГОСТ 17711

Бронза

БрАЖМц10-3-1,5

От - 253 до 250

170-200 НВ

100

35

ГОСТ 18175

БрАЖН 10-4-4

От -196 до 350

200 - 240 НВ

ГОСТ 18175

Сталь высоколегированная (коррозионностойкая, кислотостойкая, жаропрочная)

12Х18Н9Т

От -253 до 350

121 - 179 НВ

150

15

ГОСТ 5632

15Х18Н12С4ТЮ

От -100 до 300

155 - 170 НВ

ГОСТ 5632

10Х17Н13М2Т

От -260 до 350

ГОСТ 5632

121 - 179 НВ

ЭИ 943

От -196 до 400

135 - 185 НВ

ГОСТ 5632

20X13

От -40 до 300

33 - 42 HRC

250

25

ГОСТ 5632

14Х17Н2

От -70 до 250

22 - 31 HRC

ГОСТ 5632

Сталь легированная конструкционная

38Х2МЮА

От -40 до 450

Азотирование 750 - 900 HV

300

80

ГОСТ 4543

Наплавочные твердые износостойкие материалы

Электроды типа

От -200 до 800

41,5 - 51,5 HRC

1000

80

Э-190К62Х29В5С2

(марки ЦН-2 и др.)

ГОСТ 10051

Прутки:

Стеллит В3К

ОСТ 1.90078

Пр В3К

ГОСТ 21449

Электроды типа

От -130 до 450

29,5 - 39 HRC

800

80

Э-08Х17Н8С6Г

(марки ЦН-6Л)

ГОСТ 10051

Электроды типа

От -200 до 600

39,5 - 49,5 HRC

Э-13Х16Н8М5С5Г4Б

(марки ЦН12М)

ГОСТ 10051

Электроды типа

От 253 до 300

41,5 - 49,5 HRC

Э-09Х31Н8АМ2

ГОСТ 10051

(марки УОНИ-13/Н1-БК, ЭЛ3-НВ1)

ПП-АН133

До 450

27 - 34 HRC

700

70

ТУ ИЭС 511

ПЛ-АН150

ТУ ИЭС 418

ПЛ-АН151

До 600

38 - 50 HRC

ТУ ИЭС 555

ПП-АН157

До 565

36 - 50 HRC

ТУ ИЭС 654

Нп-13Х15АГ13ТЮ

До 300

³ 20 HRC

250

25

ТУ 3-145

Типа 20X13

24 - 40 HRC

ГОСТ 2246

* Наплавочные материалы по СТ ЦКБА 053.

Примечания

1 Для затворов с конусным контактом (тип II) допускается увеличение qдоп до 1,5 за исключением твердых наплавочных материалов.

2 Твердость в единицах HRC дана в соответствии с ГОСТ 8.064.

4.9 Направление подачи рабочей среды в арматуре для затворов всех типов, установленных настоящим стандартом, не регламентируется.

4.10 Для рабочих сред с твердыми включениями следует применять в арматуре затворы типов II, III. Размер твердых включений (частиц) не должен превышать (кроме особо оговоренных случаев) 70 мкм по максимальному измерению.

4.11 В криогенной арматуре, как правило, применяют затворы типов IV и V, допускается применять затвор типа I.

4.12 Затворы арматуры АЭС должны соответствовать требованиям НП-068.

4.13 Выбор материалов деталей затворов «металл по металлу» и их испытания для арматуры АЭС должны производиться с учетом требований «Специальных условий поставки оборудования, приборов, материалов и изделий для объектов атомной энергетики».

4.14 Отказ арматуры по затвору - негерметичность, превышающая установленную в соответствии с 4.2.

4.15 Критерий предельного состояния арматуры по затвору - достижение максимально допустимой протечки в соответствии с п. 4.2.

4.16 Рекомендуемые показатели надежности и технико-эксплуатационные характеристики затворов с уплотнением «металл по металлу» в составе арматуры приведены в приложении Б.

4.17 Допускается применение других конструктивных и материальных исполнений затворов при условии их отработки в установленном порядке по программам, согласованным с ЗАО «НПФ «ЦКБА» и государственными надзорными органами.

 

Приложение А
(рекомендуемое)

Допуски запорных клапанов

А.1 Допуски взаимного расположения уплотнительных поверхностей приведены в таблице А.1

Таблица А.1 - Допуски взаимного расположения уплотнительных поверхностей (параллельное и угловое смещение осей золотника и седла) для затворов типов I - V

Размеры в мкм

Номинальный диаметр

Допуски для рабочих давлений, МПа

От 13,5952 · 10-7 до 13,3322 · 10-5 включ.

Св. 13,3322 · 10-5 до 46,662 · 10-3 включ.

Св. 46,662 · 10-3 до 0,4 включ.

Св. 0,4 до 2,5 включ.

Св. 2,5 до 10,0 включ.

Св. 10,0 до 40,0 включ.

Св. 40,0 до 150 включ.

DN6

0,4

0,8

1,0

0,8

0,6

0,4

0,3

DN10

DN15

0,5

1,0

1,2

1,0

0,8

0,5

0,4

DN20

DN25

0,6

1,2

1,6

1,2

1,0

0,6

0,5

DN32

DN40

0,8

1,6

2,0

1,6

1,2

0,8

0,6

DN50

DN65

1,0

2,0

2,5

2,0

1,6

1,0

-

DN80

DN100

1,2

2,5

3,0

2,5

2,0

1,2

-

DN125

DN150

1,6

3,0

4,0

3,0

2,5

1,6

-

DN200

Для обеспечения допусков взаимного расположения (таблица А.1) необходим расчет технологических размерных цепей для установления допусков на звенья (детали), входящие в размерную цепь.

Для расчета размерных цепей рекомендуются [1] и [2].

А.2 Суммарные допуски формы уплотнений запорных клапанов приведены в таблице А.2

Таблица А.2 - Суммарный допуск формы уплотнений запорных клапанов (неплоскостность - тип I, III и некруглость - тип II, IV, V)

Размеры в мкм

Номинальный диаметр

Суммарные допуски для рабочих давлений, МПа

От 13,5952 · 10-7 до 13,3322 · 10-5 включ.

Св. 13,3322 · 10-5 до 46,662 · 10-3 включ.

Св. 46,662 · 10-3 до 0,4 включ.

Св. 0,4 до 2,5 включ.

Св. 2,5 до 10,0 включ.

Св. 10,0 до 40,0 включ.

Св. 40,0 до 150 включ.

DN6

0,25

0,4

0,5

0,4

0,3

0,25

0,2

DN10

DN15

0,3

0,5

0,6

0,5

0,4

0,3

0,25

DN20

DN25

0,4

0,6

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

DN32

0,5

0,7

DN40

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

DN50

0,6

0,8

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

DN65

1,0

-

DN80

0,7

0,9

0,9

0,8

0,7

DN100

1,2

1,0

-

DN125

0,8

1,0

0,9

0,8

DN150

1,0

1,3

1,4

1,3

1,2

1,0

-

DN200

1,2

1,4

1,5

1,4

1,3

1,2

Для установления норм точности на отклонение формы (таблица А.2) золотника и седла рекомендуется использовать соотношение

[DФi] = [DФS] · Ку.к.,

где [DФi] - допуск формы золотника (седла);

[DФS] - суммарный допуск формы соединения затвора;

Ку.к. - коэффициент, учитывающий контактное взаимодействие волнистых поверхностей в соответствии с таблицей А.3.

Таблица А.3 - Значение коэффициента, учитывающего взаимодействие волнистых поверхностей

Номинальный диаметр

Коэффициент Ку.к.

От DN6 до DN15

0,5

От DN20 до DN40

0,55

От DN50 до DN100

0,6

От DN125 до DN200

0,65

Приложение Б
(рекомендуемое)

Показатели надежности и технико-эксплуатационные характеристики запорных клапанов

Б.1 Показатели надежности и технико-эксплуатационные характеристики затворов приведены в таблице Б.1

Таблица Б.1 - Показатели надежности и технико-эксплуатационные характеристики затворов типов I - V

Наименование показателей

Величина

Срок службы до замены, лет

12

Ресурс до замены, часы

96000

Ресурс до замены, циклы

10500

Наработка на отказ, часы, не менее

32000

Наработка на отказ, циклы, не менее

3500

Назначенный ресурс*, циклы

3000

Назначенный срок службы*, лет

12

* Назначенные показатели используются в случае, если по условиям эксплуатации арматуры отказ затвора является критическим (отказ, последствия которого связаны с созданием угрозы для жизни и здоровья людей, для окружающей среды со значительным экологическим ущербом и снижением безопасности на предприятии-заказчике).

Примечание - Номенклатура показателей надежности и технико-эксплуатационных характеристик и их количественные значения уточняются при разработке технического задания на арматуру.

Библиография

[1] РД 50-635-87       «Методические указания. Цепи размерные. Основные понятия. Методы расчета линейных и угловых цепей»;

[2] Сейнов С.В.        Трубопроводная арматура. Исследования. Производство. Ремонт. - М.: Машиностроение, 2002 г.

 

Генеральный директор
ЗАО «НПФ «ЦКБА»

В.П. Дыдычкин

Первый заместитель
генерального директора -
директор по научной работе

Ю.И. Тарасьев

Заместитель генерального директора -
главный конструктор

В.В. Ширяев

Зам. директора -
начальник технического отдела

С.Н. Дунаевский

Начальник отдела уплотнений, деталей
и комплектующих узлов

А.Ю. Калинин

Начальник научно-исследовательской
лаборатории материаловедения и
технологии изготовления

Е.С. Семенова

Исполнитель:

Зам. начальника отдела уплотнений, деталей
и комплектующих узлов

О.И. Федоров

Инженер

А.А. Потапова

СОГЛАСОВАНО

Председатель ТК 259

М.И. Власов

Представитель заказчика 1024 ВП МО РФ

А.А. Хапин

 

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 2

2 Нормативные ссылки. 2

3 Классификация и основные параметры затворов. 2

4 Технические требования. 3

Приложение А (рекомендуемое) Допуски запорных клапанов. 9

Приложение Б (рекомендуемое) Показатели надежности и технико-эксплуатационные характеристики запорных клапанов. 11

Библиография. 11