Технический комитет по стандартизации

«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)

Акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»

 

СТАНДАРТ ЦКБА
СТ ЦКБА 038-2007

Арматура трубопроводная запорная

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
ЗАТВОРОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ И В ПРОЦЕССЕ НАРАБОТКИ

НПФ «ЦКБА»

2007

Предисловие

1 Разработан Акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (АО «НПФ «ЦКБА»).

2 Утвержден и введен в действие Приказом от 08.05.2007 г. № 33

3 Согласован:

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

4 Разработан с учетом «Исследований изменения степени герметичности затворов в процессе эксплуатации специальной арматуры», проведенных Пензенским политехническим институтом, руководитель темы - к.т.н., доцент С.В. Сейнов.

5 Взамен ОСТ 26-07-2060-83 «Арматура трубопроводная запорная. Изменение степени герметичности затворов в зависимости от условий эксплуатации и в процессе наработки».

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ в 2018 г. с учетом изменений № 1 и № 2.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Область применения. 2

2 Нормативные ссылки. 2

3 Метод определения величины утечки через затвор арматуры.. 2

Приложение А. Пример расчета герметичности затвора в процессе эксплуатации. 7

(Измененная редакция. Изм. № 2)

СТ ЦКБА 038-2007

СТАНДАРТ ЦКБА

Арматура трубопроводная запорная

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ГЕРМЕТИЧНОСТИ
ЗАТВОРОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ И В ПРОЦЕССЕ НАРАБОТКИ

Дата введения - 01.07.2007 г.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на затворы запорной трубопроводной арматуры клапанного типа с уплотнением металл по металлу, разработанные в соответствии с СТ ЦКБА 068, работающие при давлении Рр от 0,1 до 20,0 МПа (от 1,0 до 200 кгс/см2) и температуре от 0 °С до 500 °С.

(Измененная редакция. Изм. № 1).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9544-2015 Арматура трубопроводная. Нормы герметичности затворов.

СТ ЦКБА 068-2008 Арматура трубопроводная. Затворы запорных клапанов с уплотнением «металл по металлу»

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следуем руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

(Измененная редакция. Изм. № 1, № 2).

3 Метод определения величины утечки через затвор арматуры

(Измененная редакция. Изм. № 2)

3.1 Стандарт устанавливает метод определения величины утечки в затворе арматуры, подвергающемуся контактному износу и износу частицами абразива размером до 40 мкм.

(Измененная редакция. Изм. № 2)

3.2 Величина утечки через затвор арматуры Qi, см3/мин, рассчитывается по формуле

(1)

где Qуст. - норма герметичности затвора, устанавливающая допустимую утечку через затвор при приемо-сдаточных испытаниях по ГОСТ 9544.

При Qycт = 0, в формулу (1) следует подставлять величину погрешности измерения утечки;

K - относительная норма герметичности затвора в процессе эксплуатации в зависимости от типа затвора по СТ ЦКБА 068 (плоский, ножевой, конический), числа циклов срабатывания, диаметра номинального DN и давления рабочей среды Рр;

m - коэффициент, учитывающий температуру рабочей среды;

Q2 - величина утечки среды через затвор вследствие гидроабразивного износа.

(Измененная редакция. Изм. № 1, № 2).

3.3 Относительная норма герметичности K рассчитывается по формуле

(2)

где Qi - герметичность затвора после i-го числа циклов срабатывания. Численные значения относительной нормы герметичности K в зависимости от циклов срабатывания рассчитываются по формуле

(3)

где Kni - относительная норма герметичности для всех типов затворов. Численные значения в зависимости от давления рабочей среды должны соответствовать:

До 0,1 МПа (1,0 кгс/см2)

- таблице 1;

От 0,1 до 0,4 МПа (1,0 - 4,0 кгс/см2)

- таблице 2;

От 0,4 до 4,0 МПа (4,0 - 40,0 кгс/см2)

- таблице 3;

От 4,0 до 10,0 МПа (40,0 - 100,0 кгс/см2)

- таблице 4;

От 10,0 до 20,0 МПа (100,0 - 200,0 кгс/см2)

- таблице 5,

Kn - относительная норма герметичности для всех типов затворов. Численные значения указаны в таблице 6;

KТ - относительная норма герметичности в зависимости от типа затвора. Численные значения приведены:

а) для затворов типа I - в таблице 7;

б) для затворов типов II, IV, V - в таблице 8;

в) для затворов типа III - в таблице 9;

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Зависимость коэффициента m от температуры рабочей среды приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - зависимость m = f(t)

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 1 - Относительная норма герметичности Kni

DN

Число срабатываний, тыс. цикл.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,920

0,925

0,931

0,945

0,980

1,090

1,238

1,424

1,648

10

0,919

0,924

0,930

0,944

0,977

1,088

1,236

1,422

1,647

15

0,918

0,922

0,925

0,943

0,975

1,085

1,234

1,421

1,646

20

0,917

0,920

0,930

0,943

0,972

1,083

1,232

1,419

1,645

25

0,916

0,919

0,929

0,942

0,970

1,080

1,230

1,417

1,644

32

0,914

0,918

0,927

0,940

0,965

1,075

1,225

1,414

1,643

40

0,913

0,916

0,924

0,937

0,960

1,071

1,221

1,411

1,641

50

0,912

0,915

0,927

0,935

0,960

1,072

1,224

1,416

1,648

65

0,910

0,911

0,918

0,931

0,962

1,079

1,237

1,437

1,678

80

0,908

0,909

0,915

0,927

0,968

1,089

1,253

1,459

1,708

100

0,907

0,908

0,914

0,927

0,975

1,102

1,273

1,488

1,747

125

0,906

0,907

0,913

0,927

0,977

1,108

1,284

1,504

1,770

150

0,903

0,907

0,916

0,933

0,972

1,104

1,282

1,506

1,775

200

0,902

0,908

0,918

0,938

1,010

1,162

1,364

1,615

1,918

Таблица 2 - Относительная норма герметичности Kni

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,920

0,924

0,933

0,951

0,985

1,097

1,248

1,437

1,664

10

0,919

0,923

0,931

0,946

0,982

1,095

1,246

1,435

1,663

15

0,918

0,922

0,930

0,945

0,980

1,092

1,243

1,434

1,662

20

0,918

0,923

0,932

0,946

0,980

1,094

1,246

1,438

1,670

25

0,917

0,920

0,928

0,944

0,980

1,095

1,249

1,443

1,677

32

0,915

0,919

0,947

0,943

0,975

1,090

1,245

1,440

1,675

40

0,913

0,917

0,925

0,939

0,970

1,085

1,240

1,436

1,673

50

0,911

0,915

0,923

0,937

0,968

1,084

1,241

1,440

1,679

65

0,909

0,914

0,921

0,935

0,965

1,084

1,245

1,448

1,693

80

0,908

0,912

0,921

0,936

0,972

1,097

1,265

1,477

1,732

100

0,906

0,911

0,920

0,935

0,980

1,110

1,286

1,506

1,770

125

0,905

0,910

0,918

0,934

0,980

1,113

1,291

1,515

1,785

150

0,902

0,906

0,914

0,930

0,980

1,116

1,300

1,530

1,806

200

0,901

0,906

0,914

0,934

1,025

1,186

1,398

1,664

1,981

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 3 - Относительная норма герметичности Kni

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,921

0,926

0,936

0,955

1,017

1,145

1,314

1,525

1,777

10

0,920

0,925

0,935

0,954

1,015

1,143

1,312

1,523

1,776

15

0,919

0,924

0,934

0,953

1,015

1,144

1,315

1,528

1,783

20

0,918

0,923

0,933

0,950

1,015

1,145

1,318

1,533

1,790

25

0,917

0,920

0,929

0,946

1,015

1,146

1,321

1,538

1,797

32

0,914

0,916

0,925

0,942

1,015

1,147

1,323

1,540

1,799

40

0,911

0,916

0,926

0,945

1,014

1,148

1,325

1,543

1,802

50

0,909

0,914

0,924

0,943

1,013

1,150

1,327

1,545

1,803

65

0,907

0,912

0,922

0,938

0,990

1,125

1,305

1,531

1,803

80

0,903

0,908

0,917

0,933

0,988

1,126

1,312

1,544

1,823

100

0,902

0,907

0,916

0,937

1,005

1,155

1,354

1,603

1,902

125

0,900

0,906

0,916

0,936

1,008

1,162

1,368

1,624

1,932

150

0,896

0,887

0,894

0,911

1,012

1,174

1,389

1,656

1,976

200

0,897

0,890

0,902

0,966

1,115

1,326

1,601

1,937

2,377

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 4 - Относительная норма герметичности Kni

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,920

0,922

0,930

0,948

1,030

1,164

1,342

1,562

1,824

10

0,919

0,911

0,928

0,948

1,028

1,163

1,342

1,565

1,831

15

0,918

0,911

0,928

0,948

1,035

1,175

1,366

1,589

1,862

20

0,916

0,920

0,930

0,948

1,028

1,167

1,351

1,579

1,852

25

0,914

0,919

0,928

0,946

1,022

1,163

1,346

1,576

1,850

32

0,913

0,917

0,926

0,943

1,017

1,157

1,342

1,573

1,848

40

0,909

0,912

0,920

0,934

1,005

1,144

1,329

1,560

1,837

50

0,905

0,908

0,916

0,932

0,996

1,134

1,321

1,554

1,833

65

0,902

0,904

0,912

0,928

0,997

1,143

1,337

1,579

1,870

80

0,900

0,904

0,914

0,931

1,005

1,157

1,360

1,613

1,916

100

0,898

0,903

0,912

0,930

1,030

1,198

1,420

1,696

2,026

125

0,894

0,898

0,908

0,925

1,035

1,211

1,444

1,732

2,078

150

0,890

0,891

0,898

0,925

1,058

1,251

1,505

1,819

2,194

200

0,893

0,899

0,917

1,021

1,212

1,479

1,819

2,235

-

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 5 - Относительная норма герметичности Kni

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,919

0,922

0,930

0,948

1,035

1,174

1,357

1,584

1,885

10

0,918

0,920

0,930

0,946

1,038

1,180

1,367

1,600

1,878

15

0,916

0,918

0,938

0,944

1,038

1,182

1,373

1,610

1,892

20

0,915

0,918

0,927

0,946

1,042

1,191

1,386

1,627

1,915

25

0,914

0,917

0,926

0,945

1,040

1,190

1,386

1,630

1,922

32

0,911

0,915

0,923

0,941

1,035

1,186

1,385

1,632

1,927

40

0,907

0,911

0,920

0,936

1,025

1,176

1,377

1,626

1,923

50

0,904

0,907

0,914

0,931

1,020

1,174

1,378

1,632

1,936

65

0,902

0,904

0,912

0,929

1,025

1,186

1,399

1,664

1,981

80

0,897

0,899

0,907

0,930

1,032

1,203

1,428

1,707

2,041

100

0,893

0,896

0,904

0,935

1,070

1,265

1,521

1,837

2,213

125

0,885

0,886

0,894

0,920

1,060

1,263

1,529

1,859

2,253

150

0,868

0,870

0,879

0,901

1,039

1,258

1,546

1,904

2,332

200

0,892

0,898

0,942

1,100

1,348

1,684

2,110

-

-

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 6 - Относительная норма герметичности Kn

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,918

0,919

0,920

0,926

0,942

1,018

1,14

1,296

1,486

10

0,914

0,915

0,916

0,923

0,940

1,024

1,154

1,320

1,522

15

0,913

0,917

0,920

0,928

0,950

1,041

1,179

1,355

1,569

20

0,911

0,923

0,926

0,934

0,955

1,066

1,217

1,408

1,639

25

0,910

0,925

0,932

0,946

0,970

1,090

1,252

1,456

1,702

32

0,909

0,915

0,924

0,940

0,975

1,000

1,276

1,478

1,732

40

0,908

0,914

0,925

0,944

0,990

1,124

1,302

1,526

1,796

50

0,907

0,918

0,931

0,950

0,995

1,132

1,315

1,544

1,819

65

0,907

0,918

0,932

0,953

1,013

1,158

1,351

1,591

1,879

80

0,907

0,910

0,918

0,936

1,017

1,166

1,363

1,608

1,903

100

0,907

0,915

0,925

0,946

1,026

1,178

1,377

1,630

1,930

125

0,907

0,915

0,927

0,950

1,034

1,192

1,399

1,656

1,963

150

0,906

0,908

0,916

0,940

1,040

1,2004

1,412

1,674

1,986

200

0,906

0,910

0,917

0,944

1,045

1,2088

1,424

1,691

2,010

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 7 - Относительная норма герметичности KТ

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,918

0,919

0,920

0,926

0,942

1,018

1,14

1,296

1,486

10

0,914

0,915

0,916

0,923

0,940

1,024

1,154

1,320

1,522

15

0,913

0,917

0,920

0,928

0,950

1,041

1,179

1,355

1,569

20

0,911

0,923

0,926

0,934

0,955

1,066

1,217

1,408

1,639

25

0,910

0,925

0,932

0,946

0,970

1,090

1,252

1,456

1,702

32

0,909

0,915

0,924

0,940

0,975

1,000

1,276

1,478

1,732

40

0,908

0,914

0,925

0,944

0,990

1,124

1,302

1,526

1,796

50

0,907

0,918

0,931

0,950

0,995

1,132

1,315

1,544

1,919

65

0,907

0,918

0,932

0,953

1,013

1,158

1,351

1,591

1,879

80

0,907

0,910

0,918

0,936

1,017

1,166

1,363

1,608

1,903

100

0,907

0,915

0,925

0,946

1,026

1,178

1,377

1,630

1,930

125

0,907

0,915

0,927

0,950

1,034

1,192

1,399

1,656

1,963

150

0,906

0,908

0,916

0,940

1,040

1,2004

1,412

1,674

1,986

200

0,906

0,910

0,917

0,944

1,045

1,2088

1,424

1,691

2,010

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 8 - Относительная норма герметичности KТ

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,846

0,855

0,886

1,080

1,390

1,816

-

-

-

10

0,844

0,860

0,917

1,144

1,500

1,984

-

-

-

15

0,841

0,856

0,931

1,180

1,565

2,090

-

-

-

20

0,838

0,852

0,946

1,216

1,630

-

-

-

-

25

0,835

0,853

0,961

1,252

1,695

-

-

-

-

32

0,834

0,848

0,988

1,308

1,790

-

-

-

-

40

0,831

0,836

1,015

1,368

1,894

-

-

-

-

50

0,828

0,842

1,042

1,428

2,000

-

-

-

-

65

0,825

0,848

1,066

1,480

2,090

-

-

-

-

80

0,824

0,854

1,090

1,532

-

-

-

-

-

100

0,821

0,852

1,093

1,544

-

-

-

-

-

125

0,818

0,852

1,102

1,568

-

-

-

-

-

150

0,818

0,862

1,132

1,628

-

-

-

-

-

200

0,817

0,868

1,153

1,672

-

-

-

-

-

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Таблица 9 - Относительная норма герметичности KТ

DN

Число срабатываний, тыс. цикл

1

2

3

4

5

6

7

8

9

6

0,836

0,852

1,048

1,424

1,980

-

-

-

-

10

0,833

0,852

1,057

1,448

2,025

-

-

-

-

15

0,827

0,844

1,051

1,448

2,034

-

-

-

-

20

0,820

0,840

1,060

1,480

2,100

-

-

-

-

25

0,814

0,836

1,066

1,504

2,150

-

-

-

-

32

0,807

0,836

1,087

1,560

-

-

-

-

-

40

0,802

0,844

1,126

1,648

-

-

-

-

-

50

0,798

0,852

1,162

1,728

-

-

-

-

-

65

0,792

0,860

1,204

1,824

-

-

-

-

-

80

0,783

0,866

1,219

1,872

-

-

-

-

-

100

0,777

0,856

1,237

1,920

-

-

-

-

-

125

0,772

0,864

1,276

2,008

-

-

-

-

-

150

0,763

0,856

1,276

2,024

-

-

-

-

-

200

0,768

0,874

1,318

-

-

-

-

-

-

(Измененная редакция. Изм. № 2)

3.4 Величина утечки через затвор вследствие гидроабразивного износа Q2, м3/с, рассчитывается по формуле

(4)

где D - средний диаметр уплотнения затвора, м;

h2 - средняя величина зазора, образовавшегося вследствие гидроабразивного износа, м;

ΔР - избыточное давление рабочей среды, МПа;

η - динамический коэффициент вязкости испытательной среды, Па∙с;

В - ширина уплотнительной поверхности, м.

Средняя величина зазора h2, м, рассчитывается по формуле

(5)

где V - скорость потока рабочей среды в затворе, м/с;

ρ - плотность абразивных частиц, кг/м3;

Δτ - время эксплуатации затвора в открытом положении, с;

Z - процент абразива, содержащийся в объеме среды;

N - ресурс затвора при заданной удельной нагрузке на уплотнение, цикл;

q - ускорение свободного падения, м/с2;

НВ - твердость по Бринеллю, кг/м2;

D - средний диаметр уплотнения, м.

Величина утечки через затвор арматуры, определенная по приведенной методике, в случае превышения утечки, может уточняться по результатам испытаний арматуры, регламентированной исходными требованиями на разработку арматуры.

Пример расчета приведен в приложении А.

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Приложение А

(Справочное)

Пример расчета герметичности затвора в процессе эксплуатации

1 Задача расчета - определение величины утечки через затвор.

2 Исходные данные:

Тип затвора

III (ножевой)

Диаметр номинальный DN

50

Средний диаметр уплотнения затвора D, м

5∙10-2

Ширина уплотнения в, м

5∙10-4

Твердость материала уплотнения НВ, кг/м2

43∙107

Число циклов наработки, цикл

1000

Время эксплуатации Δτ, с

31∙106

Исходная норма герметичности, Qycт., см3/мин

1,5

Рабочая среда

вода

Давление рабочей среды Рр, МПа

4,0

Температура рабочей среды t, °С

90

Плотность абразивных частиц ρ, кг/м3

2,6∙103

Процент абразива содержащийся в объеме Z, м3

15∙10-10

Скорость потока среды через затвор V, м/с

1

Испытательная среда

воздух

Давление испытательной среды ΔР, МПа

0,6

Вязкость испытательной среды η, Па∙с

1,84∙10-4

3 Расчет

3.1 Рассчитываем среднюю величину зазора, образовавшегося вследствие гидроабразивного износа, по формуле

(А.1)

 

3.2 Рассчитываем утечку через затвор вследствие гидроабразивного износа по формуле

(А.2)

3.3 Рассчитываем относительную норму герметичности по формуле

(А.3)

где KТ = 0,798 по таблице 9

Kni = 0,909 по таблице 3

Kn = 0,907 по таблице 7

3.4 По графику рисунка 1 определяем m для температуры 90 °С

m = 1,05

3.5 Рассчитываем утечку через затвор Qi, см3/мин, по формуле

(А.4)

 

 

4 Заключение

Утечка через затвор составляет Qi = 2,76 см3/мин удовлетворяет (не удовлетворяет) разработчика затвора.

(Измененная редакция. Изм. № 2)

Лист регистрации изменений

Изм.

Номера листов

Всего листов (страниц) в докум.

№ докум.

Вх. № сопроводительного документа и дата

Подп.

Дата введения

измененных

замененных

новых

аннулированных

1

4

5

-

-

16

Изм. № 1

Пр. № 34 от 21.05.12

 

01.07.2012

2

3, 8 - 11

5 - 7, 12 - 14

-

-

16

Изм. № 2

Пр. № 130 от 10.12.18

 

04.02.2019

 

Генеральный директор «НПФ «ЦКБА»

_____________

подпись

Дыдычкин В.П.

 

 

 

Первый заместитель генерального
директора - директор по научной работе

_____________

подпись

Тарасьев Ю.И.

 

 

 

Заместитель генерального директора -
главный конструктор

_____________

подпись

Ширяев В.В.

 

 

 

Заместитель главного конструктора -
начальник технического отдела

_____________

подпись

Дунаевский С.Н.

 

 

 

Исполнители:

 

 

Начальник отдела 112

_____________

подпись

Матушак А.К.

 

 

 

Заместитель начальника отдела 112

_____________

подпись

Федоров О.И.

 

 

 

Согласовано:

 

 

Председатель ТК 259

_____________

подпись

Власов М.И.