يعتمد اختيار مادة صمام الفراشة على جسم الصمام وقرصه ومقعده وبطانته. تشمل الخيارات الشائعة الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المزدوج، وسبائك النيكل، والتيتانيوم، وبرونز النيكل والألومنيوم. وتتحمل كل مادة ضغوطًا ودرجات حرارة وظروف تآكل مختلفة.
لمحة عامة عن مواد صمامات الفراشة
صمامات الفراشة استخدم مواد مختلفة للجسم والقرص والمقعد والبطانة لأن كل جزء يواجه متطلبات ضغط ودرجة حرارة ووسط مختلفة. يقدم الجدول أدناه دليلاً سريعاً لاختيار مادة قرص صمام الفراشة قبل مقارنة كل خيار بالتفصيل.
| عنصر | المواد النموذجية | لماذا يُستخدم |
| جسم | الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، الحديد المطاوع | القوة، القدرة على تحمل الضغط، التوازن بين التكلفة |
| قرص | الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المزدوج، وسبائك النيكل، والتيتانيوم | التلامس المباشر مع الوسائط، مقاومة التآكل، ثبات عزم الدوران |
| مقعد | مقعد معدني مصنوع من EPDM، NBR، PTFE | أداء منع التسرب، ونطاق درجة الحرارة، والتوافق الكيميائي |
| بطانة | مطاط (EPDM/NBR)، PTFE | حماية الهيكل، مقاومة التآكل، عزل الوسائط |
1. الفولاذ الكربوني
يُعدّ الفولاذ الكربوني من أكثر المواد شيوعًا في صناعة أجسام صمامات الفراشة. وهو خيارٌ مثاليٌّ عندما تكون تكلفة الإنتاج أهم من مقاومة التآكل. ويُستخدم نوعا WCB وLCC في العديد من المصانع.
يتحمل جسم صمام الفراشة المصنوع من الفولاذ الكربوني عالي الصلابة درجات حرارة أعلى، بينما يعمل جسم الصمام المصنوع من الفولاذ الكربوني منخفض الصلابة عند درجات حرارة أقل. ويتم تصنيع كلا النوعين عادةً بتقنية الصب الرملي لأن الفولاذ الكربوني يتميز بسيولة جيدة في قوالب الصب.
الميزة الرئيسية بسيطة: سعرها معقول. فهي توفر خصائص ميكانيكية قوية بتكلفة منخفضة. أما العيب فهو التآكل، الذي قد يحد من أداء الصمام في البيئات الحمضية أو الغنية بالكلوريدات.
2. الفولاذ المقاوم للصدأ
يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ حلاً لمشكلة التآكل، إذ يُشكّل طبقة أكسيد واقية قادرة على التعامل مع أنواع عديدة من المواد. كما يتميّز بمتانة عالية في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة.
تُعدّ أنواع الفولاذ الأوستنيتي الأكثر استخدامًا في اختيار مواد صمامات الفراشة. فهي تحافظ على متانتها في ظروف التبريد الشديد وتتحمل الماء والمواد الكيميائية والعديد من السوائل الصناعية. أما الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، فيوفر قوة أعلى ومقاومة فائقة للتآكل، مما يُفيد عند سرعات التدفق العالية أو عند احتمالية حدوث تآكل نقري.
3. الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج
يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج بتوازن مثالي بين القوة والمتانة. كما أنه يتمتع بمقاومة أفضل للتنقر والتآكل الشقوقي مقارنةً بالأنواع الأوستنيتية القياسية. وهذا مفيدٌ في حال ارتفاع مستويات الكلوريد.
تتمثل الميزة الرئيسية في المتانة ومقاومة التآكل. أما العيب الرئيسي فهو التكلفة، فهي أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ العادي، ولكنها أقل بكثير من سبائك النيكل أو التيتانيوم.
4. سبائك النيكل
تُستخدم سبائك النيكل عندما تصبح ظروف التشغيل قاسية. تقاوم سبيكة هاستيلوي وغيرها من السبائك القائمة على النيكل المواد الكيميائية الضارة التي تُتلف طبقة الأكسيد على الفولاذ المقاوم للصدأ.
قد يشمل ذلك الأحماض المؤكسدة، أو الأحماض المختزلة، أو تيارات كيميائية مختلطة. غالبًا ما تُختار سبائك النيكل كمادة لقرص صمام الفراشة عندما يتعرض القرص باستمرار للمواد الكيميائية. أما عيبها فهو أنها أغلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ.
5. سبائك التيتانيوم
يُختار التيتانيوم عندما تكون مقاومة التآكل عالية للغاية. وهو يعمل بشكل جيد بشكل خاص في مياه البحر، ومحطات تحلية المياه البحرية، وأنظمة الكلور، والمياه المعالجة بهيبوكلوريت الصوديوم.
يتميز التيتانيوم أيضاً بأفضل نسبة قوة إلى وزن، مما يقلل من أحمال التركيب عندما لا تستطيع هياكل خطوط الأنابيب تحمل الصمامات الثقيلة.
6. برونز النيكل والألومنيوم
يُعدّ برونز النيكل والألومنيوم خيارًا قويًا آخر في أنظمة مياه البحر، فهو يقاوم تكوّن الأغشية الحيوية بشكل أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ، كما أنه مناسب للتعامل مع المحلول الملحي ومياه البحر والعديد من تيارات المياه الصناعية.
يُقارب سعرها سعر أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ الأساسية. يكمن التحدي في التآكل الجلفاني. عند توصيل صمام فراشة مصنوع من برونز النيكل والألومنيوم بأنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ، قد يتآكل الصمام بسرعة في مياه البحر. يتغلب المهندسون على هذه المشكلة باستخدام مجموعات العزل وعزل الفلنجات بشكل صحيح.
دليل اختيار مادة قرص صمام الفراشة
يتعرض القرص لتلامس مباشر مع السائل. لذا يركز دليل اختيار مادة قرص صمام الفراشة على التآكل وسرعة التدفق والتآكل.
- تُستخدم أقراص الفولاذ الكربوني في الخدمة العامة
- تتحمل الأقراص المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الماء والبخار والمواد الكيميائية والمواد المسببة للتآكل الخفيف
- تقاوم الأقراص المزدوجة التآكل في بيئة الكلوريد.
- تتحمل أقراص سبائك النيكل الوسائط الكيميائية القوية
- تتحمل أقراص التيتانيوم مياه البحر والكلور
تؤثر مادة القرص أيضاً على عزم الدوران. فالمواد الأقوى تقلل من التشوه وتساعد القرص على الإحكام بشكل متسق على مدار دورات طويلة.
خيارات مواد مقعد صمام الفراشة
يتحكم المقعد في أداء الإحكام. وتتغير مادة مقعد صمام الفراشة تبعاً لنوع السائل ودرجة الحرارة ومتطلبات الإغلاق.
- مادة EPDM تعمل في الماء والعديد من السوائل النظيفة.
- تتولى شركة NBR خدمات الزيوت والهيدروكربونات
- مادة PTFE فعالة في العديد من المواد الكيميائية ولها نطاق واسع من درجات الحرارة
- تتحمل المقاعد المعدنية درجات الحرارة العالية والتطبيقات الكاشطة
يحدد اختيار المقعد ما إذا كان الصمام يحقق إغلاقًا محكمًا تمامًا أم مجرد معدل تسرب متحكم فيه.
ما هي المادة المستخدمة في صناعة بطانات صمامات الفراشة؟
يحمي الغلاف الداخلي الجسم. ومن المواد الشائعة المستخدمة في صناعته: مطاط الإيثيلين بروبيلين ديين مونومر (EPDM)، ومطاط النتريل بوتادين (NBR)، ومطاط البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE)، ومطاط الكلوروبوتيل. يجب أن يتوافق الغلاف الداخلي مع الخصائص الكيميائية للوسط المحيط، وأن يتحمل تقلبات درجات الحرارة دون أن يتصلب أو يتشقق.
اختيار المادة المناسبة لصمام الفراشة
يعتمد اختيارك على الضغط ودرجة الحرارة ومخاطر التآكل وتوافق خط الأنابيب. كما يعني ذلك مطابقة القرص والجسم والبطانة لضمان تقادمها بنفس المعدل. في حال خلط مواد غير متطابقة، قد يحدث تآكل جلفاني أو تآكل مبكر للمقعد. سي تي جي في, نُورّد صمامات الفراشة المصنوعة من الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المزدوج، وسبائك النيكل، والتيتانيوم، وبرونز النيكل والألومنيوم. يُمكن لفريقنا الهندسي أن يُوصي بالمادة المُناسبة لصمام الفراشة بناءً على ظروف التشغيل لديكم.
