Номинальное, условное и рабочее давление в трубопроводе. Разница между PN и Ру
Давление входит в пятерку важных параметров при подборе фланцев, устанавливая границу для нормальной работы прибора. Поэтому, необходимо заранее знать, до какого предела рассчитан ваш проект и какое давление сможет выдержать соединение. Разобраться в видах номинального и рабочего давления, проследить зависимость между единицами измерения в МПа и кгс/см², а также разобраться в различиях Ру и PN поможет эта статья.
Давление напрямую зависит от температуры. Ее принято считать в Кельвинах, что сокращенно представляет из себя индекс “К” и градусах Цельсия — °С. При увеличении температуры, увеличивается сила давления внутренней среды на стенки трубопровода. Показатель давления может выражаться в разных единицах. Номинальное давление встречаются в кгс/см², Па, МПа, атм и бар. Представители фланцевой сферы договорились использовать в качестве единицы измерения давления кгс/см² или МПа.
Таблица 1. Перевод значений давления между разными единицами измерений
| кгс/см² | МПа | бар | Па | атм |
|---|---|---|---|---|
| 6 | 0,6 | 6 | 600000 | 5.92153962 |
| 10 | 1 | 10 | 1000000 | 9.8692327 |
| 16 | 1,6 | 16 | 1600000 | 15.79077232 |
| 25 | 2,5 | 25 | 2500000 | 24.67308175 |
| 40 | 4 | 40 | 4000000 | 39.4769308 |
| 63 | 6,3 | 63 | 6300000 | 62.17616601 |
| 100 | 10 | 100 | 10000000 | 98.692327 |
| 160 | 16 | 160 | 16000000 | 157.9077232 |
| 250 | 24,5 | 250 | 24500000 | 241.79620115 |
➤ Раньше было Ру, а сейчас PN. Почему?
Более 30 лет в сфере производства фланцев действовала группа ГОСТов 12820-12822, где номинальное давление указывалось с помощью сокращение Ру . На смену пришел новый ГОСТ 33259-15, где было пересмотрено обозначение давления на международный манер — PN (pressure nominal) . Отрасль перестроилась не сразу, до сих пор нередко встречается устаревшее Ру.
➤ Что такое номинальное давление?
Устойчивое определение присутствует в двух нормативных документах: ГОСТ 26349 и отмененном ГОСТ Р 52720.
Наибольшим избыточным рабочим давлением принято считать температуру в 20 градусов. Номинальное давление имеет второе синонимичное выражение — условное давление, поэтому эти два термина являются единым целым. Если линия рассчитана на PN 25, это можно расшифровать, что предел давления рассчитан на эксплуатацию до 25 кгс/см² или 2,5 МПа. К примеру, если вы определили, что давление рабочего участка равно 13 кгс/см², то вам предстоит округлить в большую сторону и выбрать зафиксированное расчетное давление PN 16. Допустимые показатели PN зафиксированы в ГОСТ 26349.
Таблица 2. Значения и обозначения номинальных давлений согласно ГОСТ 26349.
| Обозначение номинального давления | Значение номинального давления, МПа (кгс/см²) |
|---|---|
| PN 0,1 | 0,01 (0,1) |
| PN 0,16 | 0,016 (0,16) |
| PN 0,25 | 0,025 (0,25) |
| PN 0,4 | 0,040 (0,40) |
| PN 0,63 | 0,063 (0,63) |
| PN 1 | 0,1 (1,0) |
| PN 1,6 | 0,16 (1,6) |
| PN 2,5 | 0,25 (2,5) |
| PN 4 | 0,4 (4,0) |
| PN 6,3 | 0,63 (6,3) |
| PN 10 | 1,0 (10,0) |
| PN 16 | 1,6 (16,0) |
| PN 25 | 2,5 (25,0) |
| PN 40 | 4,0 (40,0) |
| PN 63 | 6,3 (63,0) |
| PN 80 | 8,0 (80,0) |
| PN 100 | 10,0 (100,0) |
| PN 125 | 12,5 (125,0) |
| PN 160 | 16,0 (160,0) |
| PN 200 | 20,0 (200,0) |
| PN 250 | 25,0 (250,0) |
| PN 320 | 32,0 (320,0) |
| PN 400 | 40,0 (400,0) |
| PN 500 | 50,0 (500,0) |
| PN 630 | 63,0 (630,0) |
| PN 800 | 80,0 (800,0) |
| PN 1000 | 100,0 (1000,0) |
Выявленное числовое значение PN, принятое для характеристики труб, фланцев и присоединительных деталей трубопровода относительно внутреннего давления, может быть выдержано при отсутствии внешних нагрузок. На выносливость влияют температура окружающей среды, тип материала трубы и прогнозируемые сроки эксплуатации. Иными словами, PN — это давление, которое элемент способен выдержать в процессе эксплуатации без учета экстремальных внешних факторов и нагрузок.
➤ Что такое рабочее давление?
Важное значение. Рабочее давление фиксирует избыточное давление при котором возможна бесперебойная работа всей линии в условиях заданной температуры с учетом толщины стенки и выбранной маркой стали при условии стабильного протекания рабочего процесса. Рабочее давление отражает нормальные и безопасные условия эксплуатации системы. Максимально допустимое рабочее давление рассчитывается с некоторым превышением допуска, позволяя иметь запас прочности. Учитываются не только силы, вызванные внутренним давлением, но и многочисленные другие, иногда случайные нагрузки на трубопроводы во время монтажа и эксплуатации. Если труба оснащена двумя типами сборки, по одной на каждом конце (например КОФ и тройник), выберите самые низкие значения.
➤ Диапазон давлений для фланцев
Показатели по давлению зависят от геометрических размеров фланца и исполнения уплотнительной поверхности. Плоские приварные фланцы типа 01 и 02 выдерживают давление до 25 кгс/см², а предел воротниковых фланцев типов 11 и 21 рассчитаны до 200 кгс/см².
| Тип 01 | Тип 02 | Тип 03 | Тип 04 | Тип 11 | Тип 21 (сталь) | Тип 21 (из серого чугуна) | Тип 21 (из ковкого чугуна) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1-25 кгс/см² | 1-25 кгс/см² | 2,5-25 кгс/см² | 2,5-25 кгс/см² | 1-250 кгс/см² | 1-250 кгс/см² | 1-16 кгс/см² | 6-40 кгс/см² |
Технический сериал о деталях трубопровода
➤ Полезное чтение:
- Номинальный и условный диаметр, условный проход. Расшифровка понятий Ду и DN
- Типы фланцев: плоские, воротниковые, свободные
- Виды уплотнительных материалов (прокладок) для КОФ
- Соотношение давления и диаметра: мм и дюймы, МПа и классы
Чтобы заказать детали трубопровода или фланцы, направьте запрос по электронной почте или позвоните менеджерам отдела продаж.
➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ
— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»
➤ Вам могут понадобиться:
- Фланец Ду 1400
- Фланец Ду500
- Фланец Ду 400
Арматура и детали трубопроводов. Давления номинальные, пробные и рабочие. Ряды. ON-LINE
— Номинальное (условное) давление
Под номинальным (условным) давлением PN следует понимать наибольшее избыточное давление при температуре среды 293 К (20 °С), при котором допустима длительная работа арматуры и деталей трубопровода, имеющих заданные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках их прочности, соответствующих температуре 293 К (20 °С).
— Рабочее давление
Под рабочим давлением Pp следует понимать наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданный режим эксплуатации арматуры и деталей трубопровода.
— Пробное давление
Под пробным давлением Pпр следует понимать избыточное давление, при котором должно проводиться гидравлическое испытание арматуры и деталей трубопровода на прочность и плотность водой при температуре не менее 278 К (5 °С) и не более 343 К (70 °С), если в нормативно-технической документации не указано конкретное значение этой температуры. Предельное отклонение значения пробного давления не должно превышать ±5%.
— Рабочая температура
Температура среды должна приниматься равной температуре, при которой происходит длительная эксплуатация изделия, без учета кратковременных отклонений, допускаемых соответствующими стандартами или нормативно-технической документацией.
Примечания.
1) Рабочие давления, относящиеся к температурам, при которых имеет место ползучесть металла, приведены для ресурса 100 000 ч.
2) Рабочие давления для промежуточных значений температуры среды определены линейной интерполяцией между ближайшими значениями.
3) Значения рабочих давлений и температур для арматуры и деталей трубопровода не должны выходить за пределы, установленные соответствующими Правилами и нормами государственного надзора для данных материалов и условий эксплуатации.
4) Значения пробных давлений, для арматуры и деталей трубопроводов, на которые распространяются Правила государственного надзора, не должны превышать их предельных значений, установленных этими правилами.
5) При определении номинального давления по рабочему давлению допускается превышение рабочего давления над ближайшим его значением не более чем на 5%. Если рабочее давление превышает определенное значение более чем на 5%, то номинальное давление принимается по следующей, более высокой ступени.
6) Для арматуры и деталей трубопровода, работающих в условиях частых гидравлических ударов, пульсирующих давлений, переменной температуры, специфических свойств среды, ограниченного ресурса до 20 тыс. ч или увеличенного — более 100 тыс. ч, рабочее давление следует определять с поправочными коэффициентами, устанавливаемыми разработчиком этих изделий по согласованию с базовой (головной) организацией отрасли.
8) При использовании материалов, которые по своим свойствам отличаются от приведенных в настоящем разделе, ступени температуры должны устанавливаться нормативно-технической документацией, разработанной с соблюдением рядов номинальных и рабочих давлений.
9) Допускается изготовлять арматуру и детали трубопровода на конкретное рабочее давление и температуру, не предусмотренные ГОСТ 356-80 .
Используя данный сервис Вы подтверждаете, что используете программу на свой страх и риск исключительно в ознакомительных целей. Администрация ресурса ответственности за результаты расчета не несет. Назначение сервиса – получение предварительных значений давлений онлайн для последующего самостоятельного определения рабочих и пробных давлений по официальным изданиям ГОСТ 356-80.
Диапазоны рабочих давлений
Одной из основных характеристик трубопроводной арматуры является ее номинальное давление – PN. Арматурные стандарты различных стран определяют РЯДЫ стандартных значений PN для арматуры, изготавливаемой по этим стандартам. Другими словами – производитель арматуры (как и ее потребитель, кстати) ограничен в своих запросах существующим рядом стандартных значений номинальных давлений арматуры.
ГОСТ 356-80 Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие.
«С тандарт распространяется на арматуру и детали трубопроводов (тройники, колена, отводы, переходы, фланцы и др.) и устанавливает ряды номинальных, пробных и рабочих давлений.
Значения номинальных давлений арматуры и деталей трубопровода должны соответствовать следующему ряду :
0,10 (1,0); 0,16 (1,6); 0,25 (2,5); 0,40 (4,0); 0,63 (6,3); 1,00 (10); 1,60 (16); 2,50 (25); 4,00 (40); 6,30 (63); 10,00 (100); 12,50 (125); 16,00 (160); 20,00 (200); 25,00 (250); 32,00 (320); 40,00 (400); 50,00 (500); 63,00 (630); 80,00 (800); 100,00 (1000); 160,00 (1600); 250,00 (2500) МПа (кгс/см²).
Для арматуры и деталей трубопровода, производство которых освоено до введения в действие настоящего стандарта, допускаются номинальные давления 0,6 (6); 6,4 (64) и 8,0 (80)Па (кгс/см²)».
Cтандарт ANSI (American National Standards Institute) определяет ряд допустимых номинальных давлений в других размерных единицах — фунтах деленных на квадратный дюйм (PSI). Все цифры после слов ANSI или CLASS обозначают значение условного (номинального) давления: ANSI 150, ANSI 300, ANSI 600, ANSI 900, ANSI 1500, ANSI 2500 и ANSI 4500
ТАБЛИЦА КЛАССОВ ДАВЛЕНИЯ ANSI С ПЕРЕВОДОМ В БАР И МПА
Класс давления ANSI
Бар
МПа
Но и это – далеко не все, что нужно знать о номинальном давлении трубопроводной арматуры, поскольку существует взаимосвязь температуры и давления рабочей среды.
Условное давление арматуры (Ру) указывается для температуры рабочей среды 20 ⁰ С. С ростом температуры рабочей среды реальное рабочее давление арматуры снижается. Например, для стали 20Л для арматуры и деталей трубопроводов на условное давление 1,6 МПа при температуре рабочей среды + 425 ⁰ С рабочее давление будет составлять не более 0,8 МПа.
Информация о условных, пробных и рабочих давлениях приведена в ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие».
Довольно часто в арматуре применяют неметаллические материалы для уплотняющих поверхностей (например, в шаровых кранах используют фторопласт (PTFE) в качестве седла для запорного органа — шара). При этом каждый материал уплотнения имеет собственные температурные ограничения вне зависимости от возможностей материала корпуса. Так корпус шарового крана из нержавеющей стали может работать в диапазоне температур – 196 + 450 ⁰ С. Однако применение уплотнения из фторопласта ограничивает рабочий диапазон до значения – 60 + 200 ⁰ С. Но даже этот диапазон является условным, т.к. существует зависимость верхней граничной температуры работы фторопласта от давления рабочей среды. И 200 ⁰ С – это справедливо для давления 0,1 МПа. А для давления 1,6 МПа верхняя температура работы фторопласта будет уже 150 ⁰ С.
Т.е. в общем случае мы всегда имеем зависимость между температурой рабочей среды и максимальным давлением, которое допускают конструкция и материальное исполнение условного клапана при этой температуре . Обратите внимание : номинальное давление не является максимально допустимым давлением арматуры. Перед использованием обязательно проверьте диапазон рабочего давления клапана в зависимости от температуры.
Для правильного выбора диапазона температуры и давления производители часто приводят графики зависимости этих величин для своих изделий: пример графика компании GENEBRE для шарового крана с уплотнением из PTFE
Мы же рекомендуем пользоваться таблицами ГОСТ 356-80 «Арматура и детали трубопроводов. Давления условные, пробные и рабочие».
Таблица номинальных давлений PN/Ру
Таблица номинальных давлений PN/Ру. Давления условные или номинальные определяются ГОСТом 26349 «Соединения трубопроводов и арматура. Давления номинальные. Ряды». «Единица давления» PN.
- Под номинальным давлением понимается наибольшее избыточное рабочее давление при температуре рабочей среды 20 °С, при котором обеспечивается заданный срок службы соединений трубопроводов и арматуры, имеющих определенные размеры, обоснованные расчетом на прочность при выбранных материалах и характеристиках прочности их при температуре 20 °С.
- В двух словах: PN (ранее в СССР и РФ — «Ру») это не единица давления, а скорее «класс прочности по внутреннему давлению» трубопроводов и арматуры, кроме того ряды PN отличаются габаритными и присоединительными размерами при одинаковых DN (Ду).
- Справочно: Диаметры условные, номинальные, Ду, DN, NPS и NB. Условный проход. Метрические и дюймовые диаметры