دوبلكس وسوبرف صمامات مزدوجة تُعدّ هذه الصمامات الخيار الأمثل للاستخدام في مياه البحر نظرًا لتصنيعها من الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المزدوج. تحتوي السبيكة المستخدمة في الصمام على كلٍّ من الفريت والأوستنيت، مما يُحسّن من متانتها ومقاومتها للكلوريدات.
علاوة على ذلك، يُعدّ الفولاذ المزدوج الفائق نسخةً ذات سبيكة أعلى وأداء أفضل. وهو أكثر مقاومةً للتنقر والتشقق الناتج عن تآكل الإجهاد الكلوريدي من الفولاذ المزدوج القياسي.
تتناول هذه المقالة بمزيد من التفصيل أسباب صمام فراشة مزدوج رائع للغاية صمامات مزدوجة مثالية للاستخدام في مياه البحر.
ما هو صمام الفراشة المزدوج؟
منزل مزدوج أو صمام فراشة مقاوم لمياه البحر هو صمام تحكم في التدفق بربع دورة. القرص والجسم مصنوعان من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو الفولاذ المقاوم للصدأ فائق المزدوج.
‘يشير مصطلح "الثنائي" إلى سبيكة المعدن وليس إلى نوع صمام الفراشة. ويتكون من بنية مجهرية أوستنيتية-فريتية من سبيكة فولاذية.
- الفولاذ الأوستنيتي يوفر خصائص مقاومة للتآكل ومتانة عالية.
- الفولاذ الفريتي يمنح قوة ضد الإجهادات وتشققات التآكل الإجهادي.
عند دمجهما، ينتج عنهما مادة ذات أداء أفضل من كل منهما على حدة. يُعدّ كل من الفولاذ المزدوج 2205 والفولاذ المزدوج الفائق 2507 من أكثر الأنواع استخدامًا في صمامات الفراشة المستخدمة في مياه البحر.
ما الفرق بين Duplex 2205 و Super Duplex 2507؟
يتفوق كل من الفولاذ المزدوج 2205 والفولاذ المزدوج الفائق 2507 على الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك، فقد صُمما لظروف تشغيل مختلفة.
تكمن اختلافاتهم الرئيسية في محتوى السبيكة الذي يؤثر بشكل مباشر على مدى مقاومتهم لهجوم الكلوريد.
صمامات الخدمة لمياه البحر من الدرجة 2205 مناسبة للبيئات المعتدلة. أما صمامات Super duplex 2507 فتتحمل أقسى ظروف مياه البحر والمياه المالحة.
يتم قياس كل درجة بواسطة برين, وهذا يعني رقم مكافئ لمقاومة التنقر. إنها "درجة" أو نتيجة يستخدمها المهندسون لقياس مدى قدرة المعدن على مقاومة التآكل النقطي.
فيما يلي مواصفات كل درجة:
دوبلكس 2205 (UNS S31803 / S32205: ASTM A182 F51)
- يحتوي على الكروم 22% والنيكل 5% والموليبدينوم 3%.
- يحقق معدل PREN يبلغ حوالي 35.
- تبلغ قوة الشد ضعف قوة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L تقريبًا (~620 ميجا باسكال مقابل ~480 ميجا باسكال).
- يتعامل مع المياه قليلة الملوحة، وحلقات مياه التبريد، ومآخذ المياه الساحلية منخفضة الملوحة.
- خيار فعال من حيث التكلفة حيث يكون التلامس مع مياه البحر متقطعًا أو تبقى مستويات الكلوريد أقل من 10000 جزء في المليون.
Super Duplex 2507 (UNS S32750: ASTM A182 F53)
- يحتوي على 25% من الكروم، و7% من النيكل، و4% من الموليبدينوم، و0.3% من النيتروجين.
- يحقق معدل PREN يبلغ حوالي 43 وهو ما يفي بعتبة ≥40 لخدمة مياه البحر المستمرة.
- تصل قوة الخضوع إلى حوالي 550 ميجا باسكال، مما يتيح استخدام مقاطع جدارية أرق وتجميعات أخف وزناً.
- يفضل استخدامه في أنظمة التغذية عالية الضغط بتقنية التناضح العكسي (RO) التي تعمل عند ضغط 55-80 بار.
- مادة قياسية لأنظمة رفع مياه البحر البحرية، وشبكات مياه مكافحة الحرائق، وخطوط حقن المياه المنتجة.
هل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مناسب لمياه البحر؟
نعم، تم تطوير درجات الدوبلكس والدوبلكس الفائق خصيصًا للبيئات الغنية بالكلوريد ومياه البحر.
صمامات قياسية من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L تبدأ التآكلات عند تجاوز تركيز الكلوريد 1000 جزء في المليون في درجات الحرارة المرتفعة. يحتوي الماء المالح على تركيز يتراوح بين 19000 و35000 جزء في المليون من الكلوريد. لذا، فهو غير مناسب للاستخدام المباشر كمياه بحر في معظم التطبيقات الصناعية.
الحل هو استخدام إما duplex 2205 أو super duplex 2507 حسب مستوى الملوحة.
- يرفع معيار Duplex 2205 الحد الأدنى إلى PREN ~35. ويشمل المياه قليلة الملوحة ومآخذ المياه الساحلية ذات الملوحة المنخفضة. مع ذلك، بالنسبة لمياه البحر كاملة التركيز، وخاصة عند درجات حرارة أعلى من 25 درجة مئوية، يشترط المهندسون أن يكون PREN ≥ 40.
- تم تصنيف Super duplex 2507 عند PREN ~43. وهو يقاوم تشقق التآكل الناتج عن إجهاد الكلوريد، وهو نمط فشل شائع للدرجات مثل 304 و 316L.
مقارنة مقاومة التآكل: مواد الصمامات الشائعة لمياه البحر
يقارن الجدول أدناه أكثر مواد الصمامات شيوعاً المستخدمة في خدمة مياه البحر وتحلية المياه.
يشير ارتفاع قيمة PREN إلى مقاومة أفضل للتنقر الناتج عن الكلوريد.
| مادة | Cr (الكروم) % | شهر (الموليبدينوم) % | برين | ملاءمة مياه البحر |
|---|---|---|---|---|
| الفولاذ المقاوم للصدأ 316L | من 16 إلى 18 | من 2 إلى 3 | ~24 | غير مستحسن: خطر الإصابة بالنقر عند تجاوز تركيز الكلوريد 1000 جزء في المليون |
| دوبلكس 2205 | 22 | 3 | ~35 | مناسب للمياه قليلة الملوحة ومآخذ المياه الساحلية منخفضة الملوحة. |
| سوبر دوبلكس 2507 | 25 | 4 | ~43 | مفضل للاستخدام مع مياه البحر المركزة والمحاليل الملحية |
| تيتانيوم من الدرجة الثانية | — | — | غير متوفر | مقاومة فائقة: تكلفة أعلى بكثير |
المزايا الرئيسية للصمامات المزدوجة والصمامات المزدوجة الفائقة
يحدد المهندسون صمامات خدمة مياه البحر للأسباب التالية:
- مقاومة التآكل النُقري والتآكل الشقوقي
يساهم المحتوى العالي من الموليبدينوم والنيتروجين في منع هجوم الكلوريد على حواف القرص، وساق الصمام، وسطح المقعد. وهذه هي المناطق الأكثر عرضة للتآكل الشقوقي في مجموعات الصمامات.
- قوة ميكانيكية عالية
تبلغ قوة الخضوع للفولاذ المزدوج 2205 حوالي 450 ميجا باسكال، مقارنةً بـ 170 ميجا باسكال للفولاذ 316L. وهذا يسمح للمهندسين بتصميم مكونات ذات جدران أرق دون التأثير على قدرة تحمل الضغط، مما يقلل الوزن في تطبيقات المنصات البحرية.
- مقاومة التشققات الناتجة عن التآكل الإجهادي
تُعيق مرحلة الفريت في الفولاذ المزدوج انتشار الشقوق. أما الفولاذ الأوستنيتي النقي فيتشقق تحت تأثير الإجهاد الشدّي والتعرض للكلوريدات. بينما لا يتشقق الفولاذ المزدوج، وهو ما يُعدّ ميزةً حاسمةً في أنابيب تحلية المياه ذات الضغط العالي.
- انخفاض تكلفة دورة الحياة
في التطبيقات التي تتطلب استخدام مياه البحر، يمكن أن يدوم صمام الفراشة المصنوع من مادة مقاومة لمياه البحر ضعف عمر نظيره المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. ويُعدّ انخفاض تكلفة الاستبدال وتقليل وقت التوقف عن العمل أمراً بالغ الأهمية في المواقع البحرية حيث يصعب الوصول إلى الصيانة أو تكون تكلفتها باهظة للغاية.
- نطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل
تُظهر كل من الدرجتين 2205 و2507 أداءً ممتازًا بدءًا من درجات الحرارة المنخفضة جدًا وحتى 300 درجة مئوية. يشمل هذا النطاق مراحل المعالجة الأولية والتناضح العكسي والمعالجة اللاحقة ضمن محطة تحلية مياه واحدة دون أي تغيير في مواصفات مادة الصمام.
استخدام صمامات من الدرجة المستخدمة في مياه البحر في أنظمة مياه البحر
يُستخدم صمام مُصمم خصيصًا لمياه البحر في أنواع متعددة من أنظمة مياه البحر. فيما يلي الفئات الرئيسية الثلاث للمشاريع.
محطات تحلية مياه البحر
تُعدّ محطات تحلية المياه من أكثر التطبيقات تحديًا. تعمل أنظمة التناضح العكسي عالية الضغط عند ضغط يتراوح بين 55 و80 بارًا، مع محلول ملحي يحتوي على أكثر من 40,000 جزء في المليون من الكلوريد. تتحكم صمامات الفراشة في التدفق في كل مرحلة: بدءًا من سحب مياه البحر وترشيحها، وصولًا إلى التغذية عالية الضغط وتصريف المحلول الملحي. يُعدّ الفولاذ المزدوج الفائق 2507 المواصفة القياسية للمواد المستخدمة في صمامات الضغط العالي وصمامات جانب المحلول الملحي.
الهندسة البحرية وتحت سطح البحر
تستخدم المنصات البحرية مياه البحر لأنظمة مكافحة الحرائق، ومعالجة مياه الصابورة، وحقن المياه المنتجة. وتتميز هذه المنصات بظروف تشغيل مستمرة، وغمر كامل، أو بيئات معرضة لرذاذ الماء.
يُعدّ الفولاذ فائق الصلابة 2507 هو النوع المطلوب لصمامات مياه البحر وفقًا لمواصفات NORSOK MDS D45. وهذا أمر بالغ الأهمية لمشاريع بحر الشمال والخليج العربي.
مآخذ ومصبات المياه الساحلية
تستخدم المنشآت البلدية والصناعية الساحلية صمامات فراشة ذات قطر كبير لمآخذ مياه البحر وخطوط التبريد. وتتعامل هذه الصمامات مع تدفقات عالية عند ضغط منخفض.
يُعدّ الفولاذ المزدوج 2205 مناسبًا لمعظم مآخذ المياه الساحلية. أما الفولاذ المزدوج الفائق 2507 فهو أفضل لمحطات توليد الطاقة حيث تزيد درجات الحرارة المرتفعة من خطر التآكل.
طلب: الاستخدام الصناعي، الاستخدام الصناعي للمياه، الاستخدام المنزلي
خاتمة
مياه البحر وسطٌ عدواني، يُمكن أن يُلحق الضرر بصمامات الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدية. يوجد نوعان من الصمامات قادران على التعامل معها: 2205 صمامات مزدوجة و2507 سوبر صمامات فراشة مزدوجة.
هل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج مناسب لمياه البحر؟ نعم، إنه كذلك. ولكن يجب أن يعتمد ذلك على نسبة الكلور في مياه البحر، ودرجة الحرارة، وفئة الضغط.
إذا كنت تستخدم مياه البحر في ظروف طبيعية، دون وجود نسبة عالية من الكلوريدات الضارة أو درجات حرارة مرتفعة، فمن المناسب اختيار الفولاذ المزدوج. أما إذا كنت بحاجة إلى مقاومة إضافية للتآكل في البيئة، فاختر الفولاذ المزدوج الفائق.
صمام TG تُنتج وتبيع صمامات الفراشة من النوعين 2205 و2507، والتي تعمل بكفاءة عالية مع مياه البحر. يمتلك خبراؤنا معرفة شاملة بجميع جوانب اختيار المواد المناسبة لتحلية مياه البحر، والمشاريع البحرية، ومشاريع استخدام المياه الساحلية.
شركتنا حاصلة على شهادات ISO 9001 و API 609 و CE.
