مقایسه متریال های مختلف در شیرآلات

شیرآلات صنعتی یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های انتقال سیالات در صنایع مختلف محسوب می‌شوند. انتخاب متریال مناسب برای این شیرآلات تأثیر مستقیمی بر عملکرد، دوام و کارایی آن‌ها دارد. در این مقاله به بررسی و مقایسه متریال‌های مختلف مورد استفاده در شیرآلات صنعتی، شامل فولاد ضد زنگ، چدن، برنز، PVC  و سایر متریال‌های رایج می‌پردازیم.

۱- فولاد ضد زنگ (Stainless Steel)

فولاد ضد زنگ یکی از متداول‌ترین و پرکاربردترین متریال‌ها در شیرآلات صنعتی است. این ماده با ترکیب آهن، کروم و نیکل تولید می‌شود که خواص مقاومتی و ضد زنگ فوق‌العاده‌ای به آن می‌بخشد.

فولاد ضد زنگ در برابر طیف وسیعی از شرایط محیطی، از جمله رطوبت بالا، مواد شیمیایی خورنده و دما‌های شدید، عملکردی بی‌نظیر دارد. این ویژگی‌ها آن را به گزینه‌ای‌ایده‌آل برای صنایع غذایی، شیمیایی، نفت و گاز، و صنایع دریایی تبدیل کرده است. علاوه بر این، سطح صیقلی و زیبا و قابلیت تمیز شدن آسان، استفاده از این ماده را در محیط‌های بهداشتی ترجیح می‌دهد.

انواع فولاد ضد زنگ:

فولاد‌های ضد زنگ یا همان استنلس استیل دارای انواع مختلفی هستند که در ادامه به اختصار به آن‌ها اشاره می‌شود.

استیل ۳۰۴ و ۳۱۶

از مهم‌ترین گرید‌های مورد استفاده آن‌ها در ساخت شیرآلات صنعتی می‌توان به استیل‌های ۳۰۴ و ۳۱۶ اشاره کرد. این نوع از استنلس استیل‌ها در ساخت شیرآلات توپی، شیر‌های کشویی، شیرآلات سوزنی و  اجزای مختلف شیرآلات پروانه‌ای مانند دیسک و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استیل ۴۲۰

از استنلس استیل‌های ۴۲۰ به دلیل کربن بالا و مقاومت بالایی که به طبع آن دارند در ساخت قطعات شیرآلات صنعتی استفاده می‌شود. قیمت متریال خام ۴۲۰ ارزان‌تر از ۳۰۴ و ۳۱۶ هست بنابراین برای ساخت اجزایی از شیرآلات صنعتی که حساسیت کمتری دارند از این نوع استیل‌ها استفاده می‌شود. شفت و یا استم شیرآلات صنعتی از مهم‌ترین قطعاتی هست که با این متریال تولید می‌شود.

استنلس استیل ۱۷-۴PH

در شیرآلاتی که قطعات ممکن است در برابر شوک‌های حرارتی زیادی قرار بگیرند از این نوع از استنلس استیل‌ها جهت ساخت شفت شیر‌های صنعتی استفاده می‌شود. عموماً در ساخت استم شیر‌های توپی و شیر‌های پروانه‌ای از این نوع از استیل‌های خاص استفاده می‌گردد.

استنلس استیل داپلکس

استفاده از شیر‌های استنلس استیل DUPLEX در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی بسیار پرکاربرد می‌باشد. این نوع از شیرآلات صنعتی که مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و سایش دارند شامل شیر‌های صنعتی داپلکس و سوپر داپلکس هستند. شیرآلات کشویی داپلکس، شیرآلات توپی داپلکس، شیرآلات پروانه‌ای با دیسک داپلکس از مهم‌ترین شیر‌های صنعتی با آلیاژ DUPLEX هستند. از گرید‌های شیرآلات داپلکس می‌توان به F۴۴، F۵۱، F۵۳ و F۵۵  اشاره کرد.

در ادامه به مزایا و معایب استفاده از استنلس استیل‌ها در ساخت شیرآلات صنعتی اشاره شده است.

مزایا

  • مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی و مواد شیمیایی.
  • دوام طولانی در شرایط دما و فشار بالا.
  • مناسب برای صنایع غذایی، شیمیایی و دریایی.

معایب

  • هزینه تولید بالا.
  • نیاز به فرآیند‌های پیشرفته برای ساخت.

۲- کربن استیل یا فولاد

بر طبق استاندارد ANSI برای ساخت شیرآلات فولادی در کلاس‌های کاری ۱۵۰، ۳۰۰، ۶۰۰، ۹۰۰ و ۱۵۰۰ استفاده از متریال‌های کربن استیل مقرون به صرفه‌ترین روش می‌باشد. تمامی شیرآلات کشویی، پروانه‌ای، توپی، گلوب ولو، شیر‌های دیافراگمی می‌توانند از متریال کربن استیل ساخته شوند. شیرآلات کربن استیل به دو روش فورج و ریخته‌گری تولید می‌شوند. به طور مثال متریال A۲۱۶ WCB و یا A۲۱۷ WC۶ و A۲۱۷ WC۹ و C۱۲A و همچنین متریال‌های A۱۰۵ و LF۲ و همچنین F۱۱، F۲۲، F۹۱ از متریال‌های پرکاربرد کربن استیل در ساخت بدنه شیرآلات صنعتی، سیت و پلاگ شیرآلات صنعتی، فلنج و اتصالات و… می‌باشند.

۳- چدن (Cast Iron)

چدن یکی از مواد قدیمی و پراستفاده در شیرآلات صنعتی است. این ماده از آلیاژ آهن با کربن بالا ساخته می‌شود که به آن خواص مکانیکی خوبی مانند استحکام و سختی می‌دهد. چدن به دلیل فرآیند تولید ساده و هزینه‌های پایین، گزینه‌ای محبوب برای بسیاری از صنایع است. در سیستم‌های انتقال سیالات مانند آب، بخار و روغن، چدن به‌ویژه در محیط‌هایی که فشار متوسطی وجود دارد، کاربرد دارد.

استفاده از چدن در ساخت بدنه شیرآلات پروانه‌ای، دیسک بعضی از مدل‌های شیرآلات پروانه‌ای، بدنه شیر‌های سوزنی و شیر‌های کشویی بسیار پرکاربرد است.

مزایا

  • قیمت پایین نسبت به فولاد، که آن را به گزینه‌ای اقتصادی تبدیل می‌کند.
  • استحکام بالا و مقاومت در برابر فشار‌های مکانیکی و حرارتی.
  • دوام طولانی در شرایط عملیاتی معمولی.
  • قابلیت جذب ارتعاشات، که آن را برای کاربرد‌هایی که کاهش نویز اهمیت دارد، مناسب می‌کند.

معایب

  • وزن زیاد که ممکن است نصب و حمل‌ونقل را دشوار کند.
  • حساسیت بالا به خوردگی در محیط‌های مرطوب، اسیدی یا قلیایی.
  • شکنندگی نسبی که می‌تواند در برابر ضربات ناگهانی آسیب‌زا باشد.

چدن در انواع مختلف مانند چدن خاکستری و چدن داکتیل تولید می‌شود که هر کدام دارای ویژگی‌های خاص خود هستند. برای مثال، چدن داکتیل انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و برای کاربرد‌هایی که نیاز به مقاومت در برابر شوک دارند، مناسب‌تر است. به طور کلی، انتخاب چدن به عنوان ماده‌ای برای شیرآلات صنعتی نیازمند توجه به شرایط محیطی و نوع سیال مورد استفاده است.

۴- برنز (Bronze)

برنز یکی از آلیاژ‌های مس است که با اضافه کردن عناصری مانند قلع یا آلومینیوم به مس، خواص مکانیکی و شیمیایی خاصی پیدا می‌کند. این ماده به دلیل مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، به ویژه در محیط‌های دریایی و مرطوب، انتخابی‌ایده‌آل برای صنایع کشتی‌سازی، آبیاری و سیستم‌های انتقال آب شور محسوب می‌شود. علاوه بر این، خواص ضد میکروبی طبیعی برنز آن را به ماده‌ای بهداشتی تبدیل کرده که در تجهیزات مرتبط با آب آشامیدنی نیز به کار می‌رود. سطح صیقلی و دوام بالا در برابر شرایط محیطی مختلف، از دیگر مزایای مهم این آلیاژ است. استفاده از برنز یا آلومینیوم برنز در ساخت دیسک و بدنه باترفلای ولو‌ها، بدنه شیرآلات کشویی و سوزنی دنده‌ای در فشار‌های ۱۲۵، ۱۵۰ و PN۱۶ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا

  • مقاومت عالی در برابر خوردگی.
  • خواص ضد میکروبی و بهداشتی.
  • دوام طولانی در محیط‌های دریایی.

معایب

  • قیمت بالا.
  • قابلیت تحمل فشار کمتر نسبت به فولاد.

۵-  PVC و پلاستیک‌های صنعتی

پلاستیک‌های صنعتی مانند PVC و CPVC به دلیل وزن سبک، انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی بالا، در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. این متریال‌ها به‌طور خاص در انتقال سیالات غیرخورنده و دمای پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند. PVC که از پلی‌وینیل کلراید تشکیل شده است، به دلیل قیمت مناسب و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی، انتخابی اقتصادی برای کاربرد‌های آبی و فاضلابی است.

CPVC که نسخه اصلاح‌شده PVC است، قابلیت تحمل دما‌های بالاتر را دارد و برای سیستم‌های آب گرم و کاربرد‌های شیمیایی ملایم مناسب است. از دیگر مزایای این مواد می‌توان به سهولت نصب، قابلیت بازیافت و عمر مفید طولانی در شرایط کاری مناسب اشاره کرد.

از مهم‌ترین شیرآلاتی که با متریال‌های پلاستیکی PVC ساخته می‌شوند می‌توان به شیرآلات پروانه‌ای پی وی سی، بال ولو  UPVC  و شیر‌های دیافراگمی PVC اشاره کرد.

مزایا

  • وزن سبک و نصب آسان.
  • مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و زنگ‌زدگی.
  • قیمت مناسب.

معایب

  • حساسیت به دما و فشار بالا.
  • دوام کمتر در برابر ضربه.

6- سایر متریال‌ها

مواد دیگری مانند تیتانیوم، مونل و اینکونل و آلیاژهای خاص در کاربردهای صنعتی پیشرفته به کار می‌روند. این متریال‌ها معمولاً در شرایط خاص مانند دما و فشار بسیار بالا یا محیط‌های شیمیایی شدید استفاده می‌شوند. برای مثال، تیتانیوم به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و وزن سبک، در صنایع هوافضا، دریایی و پزشکی کاربرد دارد.

نیکل و آلیاژهای مبتنی بر آن نیز به دلیل پایداری در دماهای بالا، به‌طور گسترده در توربین‌های گازی، صنایع شیمیایی و نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد همچنین در تجهیزات تحت فشار بالا، مانند مبدل‌های حرارتی و رآکتورهای شیمیایی، نقش کلیدی دارند.

مزایا

  • مقاومت فوق‌العاده در برابر شرایط سخت.
  • دوام و طول عمر بسیار بالا.

معایب

  • هزینه بسیار بالا.
  • نیاز به فناوری پیشرفته برای تولید و نگهداری.

مقایسه نهایی

انتخاب متریال مناسب برای شیرآلات صنعتی به عوامل متعددی از جمله نوع سیال، دما، فشار، محیط عملیاتی و بودجه بستگی دارد. در جدول زیر مقایسه‌ای خلاصه از ویژگی‌های متریال‌های مختلف ارائه شده است:

متریال مقاومت در برابر خوردگی دوام در شرایط دما و فشار بالا هزینه کاربردها
فولاد ضد زنگ بسیار بالا بسیار بالا بالا صنایع غذایی و شیمیایی
چدن متوسط بالا پایین سیستم‌های آب و بخار
برنز بالا متوسط بالا صنایع دریایی و آبیاری
PVC بالا پایین پایین انتقال سیالات غیرخورنده
سایر متریال‌ها بسیار بالا بسیار بالا بسیار بالا صنایع پیشرفته

نتیجه‌گیری

شیرآلات صنعتی با توجه به محیط کاری و نوع کاربرد نیازمند انتخاب متریال مناسب هستند. فولاد ضد زنگ به عنوان گزینه‌ای برتر برای محیط‌های خورنده و فشار بالا شناخته می‌شود، در حالی که چدن و PVC برای کاربردهای عمومی و اقتصادی مناسب هستند. انتخاب درست متریال می‌تواند تأثیر زیادی بر کارایی، طول عمر و کاهش هزینه‌های نگهداری داشته باشد. بنابراین، توصیه می‌شود که پیش از خرید شیرآلات صنعتی، نیازهای دقیق سیستم خود را ارزیابی کرده و با متخصصان مشورت کنید.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *