Рабочее, номинальное и испытательное давление: в чем разница и что важно при выборе арматуры

В разделе «Основные технические данные» паспорта на трубопроводную арматуру можно заметить сразу три базовых давления: PN (условное), рабочее, пробное (испытательное). Эти же параметры указываются на корпусе и в каталогах продукции. Значения всегда разные. И важно понимать, что они означают, выбирая запорно-регулирующие устройства.

Что такое номинальное давление Ру (PN)

Номинальное, оно же условное давление, обозначается символами PN (допускается применять вместо PN маркировку буквами Ру). Это максимальное значение, вычисленное при температуре рабочей среды 20 °C, при котором оборудование гарантированно сохранит работоспособность в течение указанного производителем срока службы, если не возникнет аварийной ситуации. Единицы измерения номинального давления арматуры — МПа, бар и кгс/см². Все проектные расчеты трубопроводов базируются на этом показателе. С учетом PN подбирают материал, используемый в производстве комплектующих, и выполняют расчеты конструкции инженерной сети.

Величина PN зависит от следующих факторов:

• материал, из которого выполнены комплектующие;
• геометрические параметры запорных устройств;
• свойства транспортируемой среды.

Пример. Есть два образца, отличающиеся толщиной стенок, диаметром проходного канала, маркой стали, из которой отлит корпус. Цифры Ру для них не будут равными. В спецификациях на трубопроводную арматуру, предназначенную для всевозможных задач, тоже будут указаны разные цифры условного давления PN.

Что такое рабочее давление

Циркулирующие по промышленной системе жидкости и газы большей частью нагреваются до температуры, отличной от 20 °C. Чтобы производственная линия работала бесперебойно, трубопроводную арматуру подбирают по рабочему давлению (Рр) — максимальному гидравлическому напору, при котором оборудование в условиях нагрева до заданной температуры останется полностью работоспособным и сохранит свои эксплуатационные характеристики весь срок службы.

Чтобы гарантировать безопасность работы устройств, производители выполняют расчеты с небольшим превышением с целью обеспечить запас прочности. Это необходимо, чтобы во время появления случайных повышенных нагрузок не было аварий. Рабочее давление арматуры может оказаться меньше номинального, потому что при нагреве прочностные характеристики металла ухудшаются.

Что такое испытательное давление

Иногда ошибочно считают, что можно при выборе трубопроводной арматуры испытательное, или пробное, давление (Р_пр) брать за основу вместо рабочего. Почему так делать нельзя? Р_пр приближено к экстремальным и подается в трубопровод в процессе проведения проверок изделий на прочность и герметичность при установленном интервале температуры циркулируемой среды.

Такие стресс-тесты выполняют перед сдачей объекта — проводят опрессовку (так называют испытательный процесс готового трубопровода). Завод-производитель тестирует узел на этапе контроля качества. Под внушительным напором устройство находится буквально несколько секунд. В отличие от испытательного, при рабочем давлении трубопроводная арматура должна работать перманентно годами. Испытания арматуры давлением проводят в идеальных условиях, и подобранные на основании результатов тестов затворы не потеряют своих качеств сразу. Но они будут работать на пределах возможностей и вряд ли сохранят эксплуатационные свойства весь срок службы.

Избыточный напор, при котором испытывался механизм, обычно больше номинального в полтора раза. Показатель должен быть зафиксирован в акте гидроиспытаний, если это результат опрессовки, или в протоколе испытаний, если тесты проводились на заводе-изготовителе в рамках проверки отделом ОТК, а позднее переноситься в паспорт изделия.

Диапазон давлений PN для фланцев

PN для фланцев арматуры — это максимальное усилие потока, при котором соединение останется герметичным и сохранит геометрию. Диапазон давления PN для фланцев зависит от материала соединительных деталей и уплотнения между ними, присоединительных размеров и особенности конструкции.

* Для стальных фланцев типов 11 и 21 PN 250 допустимо только при DN ≤ 250 мм.

Раньше было Ру, а сейчас PN. Почему?

Обозначение Ру, где «у» — это «условное», регламентировалось советским ГОСТом до 1992 года. Затем нацстандартом было утверждено международное обозначение PN (P — pressure, N — nominal), потому что это соответствовало требованиям интеграции стандартов России с нормами ISO, принятыми за рубежом.

В регламентирующем обозначения давления арматуры ГОСТ 26349-84 «Соединения трубопроводов и арматура» есть указание, что допускается обозначать условное давление Ру вместо PN. Но с оговоркой: если конструкции были разработаны до 1 января 1992 года. Поэтому до сих пор встречается и одно и другое.

Стандартные значения номинального давления PN классов запорных устройств и сферы их применения

Влияние температуры на класс давления Ру

Как мы уже выяснили в начале статьи, PN рассчитывается исключительно для t=20 °C. Но как только нагрев увеличивается, металл под воздействием температуры теряет прочность. Это означает, напор должен быть ниже. Существует зависимость между степенью нагрева и уровнем PN, которую вычисляют по таблице, приведенной в европейском стандарте EN 1092-1.

Вот пример такой зависимости класса давления от температуры для PN25 (стальные соединения).

При заказе трубопроводной арматуры в АО «ПАЗ» можно запросить информацию по соответствию проектному термическому режиму. А учитывая, что производитель поставляет свою продукцию по всей России и в страны СНГ, нужно обязательно учитывать и прочие условия эксплуатации: климат региона, отрасль применения и т. д.

Что учитывать при выборе арматуры: давление Ру, Рпр или Рр?

Выбирая трубопроводную арматуру, первый из показателей, который рассматривают, — это фактическое Рр. Его необходимо сверить с указанными в паспорте на изделие допустимыми цифрами. Чтобы облегчить выбор трубопроводной арматуры, сначала можно исключить не подходящие по классу PN устройства, а потом базироваться на действительных характеристиках: напоре, тепловой нагрузке, свойствах среды, конструктивных особенностях оборудования.

Исключить ошибку выбора поможет комплексный подход, когда оценку дают работе всей технологической линии. Анализируют агрессивность транспортируемых веществ, предельный нагрев, частоту и цикличность перевода затворов из режима «открыто» в «закрыто», материал, из которого выполнен корпус узла и уплотнительные элементы. Нужно обязательно заложить обоснованный запас прочности. Иными словами, комплексный расчет параметров — это будущая защита от дорогостоящих аварий и простоев линии.