در سیستم‌های کنترل سیال صنعتی، انتخاب مواد شیر مستقیماً طول عمر، پایداری عملیاتی و ضریب ایمنی تجهیزات را تعیین می‌کند و یک پیوند کلیدی برای متعادل کردن عملکرد و هزینه است. اصل اصلی انتخاب مواد، مطابقت دقیق مواد با ویژگی های متوسط و پارامترهای شرایط کاری، جلوگیری از خرابی های ناشی از خوردگی، سایش، دمای بالا و فشار بالا و سایر عوامل است.
انتخاب مواد سوپاپ باید از دو بعد اصلی شروع شود: مواد بدنه و مواد تزئینی. مواد بدنه عمدتاً دارای فشار متوسط و تأثیرات محیطی هستند و انواع متداول به مواد فلزی و مواد غیرفلزی-تقسیم می‌شوند. در بین مواد فلزی، چدن کم هزینه-است و عملکرد ریخته گری خوبی دارد. برای شرایط کاری با فشار کم-با محیط های خورنده ضعیف مانند آب و هوا مناسب است و برای سیستم های تامین آب و زهکشی و تهویه مطبوع یک انتخاب رایج است. فولاد ریخته‌گری استحکام مکانیکی و مقاومت دمایی بهتری نسبت به چدن دارد، می‌تواند بخار، روغن و سایر رسانه‌ها را با فشار متوسط و بالا- اداره کند و به طور گسترده در شرایط کاری معمولی صنایع پتروشیمی و نیرو استفاده می‌شود. فولاد ضد زنگ (مانند 304، 316) دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است، که آن را به اولین انتخاب برای محیط های خورنده مانند محلول های اسید-و آب دریا{12}} فولاد زنگ نزن تبدیل می کند که به دلیل افزودن مولیبدن، مقاومت در برابر خوردگی حفره ای قوی تری دارد، که برای مناطق دارای{13}می خوردگی زیاد کارخانه ها و محیط های شیمیایی با خوردگی بالا مناسب است. مواد آلیاژی ویژه (مانند آلیاژ Hastelloy، Monel) برای شرایط کاری شدید با خوردگی قوی، دمای بالا و فشار بالا، مانند اسید قوی و نمک مذاب با دمای بالا استفاده می‌شود، اما هزینه آن بالا است و باید در صورت نیاز انتخاب شود. مواد غیر فلزی مانند پلاستیک و سرامیک: شیرهای پلاستیکی (PVC، PP) دارای مقاومت در برابر خوردگی قوی و وزن سبک هستند، مناسب برای رسانه‌های خورنده با فشار کم در سناریوهای صنعتی یا صنایع سبک، در حالی که شیرهای سرامیکی مقاومت سایشی عالی دارند و می‌توانند برای محیط‌های ساینده حاوی ذرات جامد استفاده شوند.
مواد تزئینی سوپاپ در تماس مستقیم با محیط هستند و عملکرد آب بندی و مقاومت در برابر سایش را تعیین می کنند و باید بر اساس سایش و خوردگی محیط بر روی آنها متمرکز شوند. مواد معمول سطح آب بندی عبارتند از آلیاژهای مس، مناسب برای رسانه های آب و بخار با فشار کم و دمای پایین-. سطوح آب بندی آلیاژ فولاد ضد زنگ دارای سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی خوب هستند، مناسب برای رسانه های خورنده فشار متوسط و بالا-. کاربید سیمانی (مانند آلیاژ سطحی استلیت) دارای سختی بسیار بالا، مقاومت در برابر سایش و فرسایش فوق العاده است، مناسب برای محیط های حاوی ذرات یا شرایط کاری با اختلاف فشار بالا. مواد ساقه سوپاپ باید استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را متعادل کنند: فولاد کربنی که خاموش و تمپر شده است را می توان برای شرایط کاری معمولی استفاده کرد و فولاد ضد زنگ برای شرایط کاری خورنده ترجیح داده می شود.
علاوه بر ویژگی های متوسط، پارامترهای شرایط کاری نیز مبنای مهمی برای انتخاب مواد هستند. در شرایط کاری در دمای بالا، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون مواد باید در نظر گرفته شود. برای مثال، فولاد کروم-مولیبدن برای سیستم‌های بخار با دمای بالا ترجیح داده می‌شود. برای شرایط کاری در دمای پایین، باید به چقرمگی مواد در دمای پایین توجه کرد تا از شکستگی شکننده در دمای پایین جلوگیری شود و معمولاً از فولاد با دمای پایین-استفاده می‌شود. شرایط کار با فشار بالا الزامات سختی در مورد استحکام مکانیکی مواد دارد و فولاد ریخته‌گری شده یا فولاد آهنگری با استحکام بالا باید انتخاب شود. علاوه بر این، ذرات جامد در محیط باعث تشدید ساییدگی دریچه‌ها می‌شوند، بنابراین باید مواد مقاوم در برابر سایش یا پوشش‌های محافظ انتخاب شوند.
در فرآیند انتخاب واقعی، تعادل هزینه و عملکرد نیز ضروری است. چدن و چدن مقرون به صرفه-و چدن فولادی باید برای شرایط کاری مرسوم ترجیح داده شوند. فولاد ضد زنگ و مواد آلیاژی خاص باید برای شرایط کاری خورنده یا شدید انتخاب شوند تا از تعمیر و نگهداری مکرر ناشی از انتخاب نادرست مواد جلوگیری شود که هزینه جامع را افزایش می دهد. در عین حال، استانداردهای صنعت مربوطه باید همراه با الزامات طراحی شرایط کاری خاص رعایت شود تا از انطباق انتخاب اطمینان حاصل شود.
در نتیجه، انتخاب مواد سوپاپ یک فرآیند تصمیم‌گیری سیستماتیک-است که باید سه عنصر را به طور جامع در نظر بگیرد: ویژگی‌های متوسط، پارامترهای شرایط کاری و بودجه هزینه، و تطبیق دقیق عملکرد مواد با نیازهای واقعی برای اطمینان از عملکرد پایدار{{1} مدت شیرها.
پارامترهای محصول
| دسته مواد | مواد خاص | رسانه قابل اجرا | شرایط کاری قابل اجرا | سطح هزینه | مزایای اصلی | یادداشت ها | ||||||||||||
| مواد بدنه فلزی | چدن | آب، هوا، مایعات خنثی | فشار کم (کمتر یا مساوی 1.6MPa)، دمای معمولی | کم | کم هزینه، عملکرد ریخته گری عالی | غیر-مقاوم در برابر خوردگی-، غیر{2}}در برابر حرارت از استفاده با مواد-اسیدی باز خودداری کنید | ||||||||||||
| فولاد ریخته گری (WCB) | بخار، فرآورده های نفتی، گاز طبیعی | فشار متوسط و بالا (کمتر یا مساوی 10 مگاپاسکال)، دمای متوسط (کمتر یا مساوی 425 درجه) | پایین-متوسط | استحکام مکانیکی بالا، مقاومت دمایی بهتر نسبت به چدن | مقاومت در برابر خوردگی ضعیف؛ برای رسانه های به شدت خورنده مناسب نیست | |||||||||||||
| فولاد ضد زنگ 304 | محلول‌های ضعیف اسید/قلیایی، آب شیرین، مواد غذایی- | فشار متوسط و کم، دمای معمولی تا متوسط | متوسط | مقاومت در برابر خوردگی خوب، سازگار با کاربردهای بهداشتی | در برابر خوردگی یون کلرید مقاوم نیست. از استفاده با آب دریا خودداری کنید | |||||||||||||
| فولاد ضد زنگ 316 | آب دریا، محلول‌های حاوی کلرید، اسیدها و مواد قلیایی با خورندگی متوسط | فشار متوسط و بالا، دمای متوسط | متوسط-بالا | مقاومت در برابر خوردگی حفره ای قوی، مقاومت در برابر خوردگی بهتر از 304 | هزینه بالاتر از 304; برای شرایط کاری معمولی غیر{1}}خورنده توصیه نمی شود | |||||||||||||
| هاستلوی | اسیدهای قوی (اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک)، اکسیدان قوی | شرایط کاری شدید با دمای بالا، فشار بالا و خوردگی قوی | بالا | مقاومت عالی در برابر خوردگی قوی | گران قیمت؛ فقط برای شرایط کاری سخت خاص مناسب است | |||||||||||||
| مواد غیر فلزی بدنه{{0} | PVC/PP پلاستیک | محلول‌های{0}}اسیدی، افزودنی‌های شیمیایی با غلظت کم | فشار کم (کمتر یا مساوی 1.0MPa)، دمای معمولی | کم | سبک وزن، مقاومت در برابر خوردگی قوی، نصب آسان | مقاومت مکانیکی کم-در برابر-درجه حرارت بالا- برای شرایط کاری با فشار بالا مناسب نیست | ||||||||||||
| سرامیک | دوغاب حاوی ذرات جامد، محیط ساینده | فشار کم تا متوسط، دمای معمولی | متوسط | مقاومت در برابر سایش و خوردگی بسیار بالا | شکنندگی بالا، مقاومت در برابر ضربه ضعیف؛ اجتناب از لرزش شدید | |||||||||||||
| مواد سطح آب بندی برش | آلیاژ مس | آب،-بخار کم فشار | فشار کم، دمای پایین (کمتر یا مساوی 200 درجه) | کم | عملکرد آب بندی خوب، پردازش آسان | مقاوم در برابر خوردگی | ||||||||||||
| آلیاژ فولاد ضد زنگ | مواد خورنده متوسط، فرآورده های نفتی | فشار متوسط و بالا، دمای متوسط | متوسط | سختی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، کاربرد گسترده | برای شرایط کاری ساینده با ذرات سخت مناسب نیست | |||||||||||||
| آلیاژ استلایت (جوشکاری روکش) | دوغاب حاوی ذرات، رسانه اختلاف فشار بالا | دمای بالا، فشار بالا و شرایط کاری سایش بالا | متوسط-بالا | مقاومت فوق العاده در برابر سایش و فرسایش | هزینه پردازش بالا؛ نیاز به تکنولوژی جوشکاری روکش حرفه ای دارد | |||||||||||||
| کاربید سیمانی | دوغاب معدنی بسیار ساینده، پودر زغال سنگ | شرایط کاری شدید | بالا | سختی بسیار بالا، عمر طولانی | شکنندگی نسبتاً بالا؛ از شرایط دویدن خشک اجتناب کنید | |||||||||||||
| مواد ساقه سوپاپ | فولاد کربن خاموش و معتدل | رسانه های غیر خورنده، محصولات نفتی | شرایط کاری معمولی-فشار و متوسط{1}}درجه حرارت | کم | استحکام مکانیکی الزامات اساسی را برآورده می کند، هزینه کم | مستعد زنگ زدگی؛ برای محیط های مرطوب یا خورنده مناسب نیست | ||||||||||||
| فولاد ضد زنگ 2Cr13 | رسانه های کمی خورنده، بخار آب | شرایط کاری با فشار متوسط و دمای متوسط- | متوسط | مقاومت در برابر خوردگی خوب، استحکام بالا | نگهداری منظم برای جلوگیری از زنگ زدگی مورد نیاز است | |||||||||||||
| فولاد ضد زنگ 316 | رسانه های به شدت خورنده، آب دریا | شرایط کاری خورنده | متوسط-بالا | مقاومت عالی در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سوراخ شدن | هزینه بالاتر از فولاد کربنی؛ برای شرایط کاری منظم غیر ضروری است | |||||||||||||
اگر در مورد نقل قول یا همکاری سؤالی دارید، لطفاً به ما ایمیل بزنیدgaoxiaoxinlang@sina.cn
