چالش در انتخاب مواد ، در واقع تأیید این است که ماده انتخابی به بهترین وجه متناسب با برنامه است. این شامل در نظر گرفتن شرایط کار و ویژگی های رسانه جریان است.
مهمترین مسئله در مورد شرایط کار شناخت درجه بندی فشار و دما است و برای رسانه های کار این است که خواص خوردگی و فرسایش را در نظر بگیرید. علاوه بر این ، ممکن است لازم باشد که شوک حرارتی و جسمی ، فشار روانی و خطرات آتش سوزی را در نظر بگیریم.
به طور کلی مهندس اختصاص یافته برای انتخاب مواد باید با الزامات کد ASME B16.34 آشنا باشد. این استاندارد ، در بین سایر موضوعات ، الزامات مربوط به درجه بندی فشار دما ، ابعاد ، مواد و جنبه های دیگر طراحی شیر ، ساخت و آزمایش را شامل می شود. کد ASME به طور کلی در سراسر جهان پذیرفته شده است (به عنوان مثال ایالات متحده ، کانادا ، استرالیا) اما استانداردهای دیگری نیز وجود دارد که این موضوع را پوشش می دهد و طراحی قانون و انتخاب مواد. به عنوان مثال ، در اروپا سری استاندارد EN 12516 انتخاب مواد برای شیرها را پوشش می دهد.
قبل از انتخاب مواد برای سوپاپ ها ، حتماً با این کدها آگاهی داشته باشید ، زیرا در صورت اجباری نیست (در بعضی موارد اجباری است) مواد پیشنهادی برای دریچه ها در این استانداردها از تجربه زندگی واقعی ناشی می شود و بنابراین آزمایش و اثبات می شوند که مناسب هستند برای خدمات خاص در عمل.
در هنگام توجه به محدودیت های دما در گروه های مختلف مواد ، جدول 1. باید به عنوان مرجع عمومی برای انتخاب مواد استفاده شود.
در بعضی موارد ، باید در انتخاب ماده سازش حاصل شود. برخی از شرایط خدمات نیاز به استفاده از آلیاژهای عجیب و غریب و فلزات برای مقاومت در برابر خاصیت خورنده سیال در جریان دارد. این مواد بسیار گرانتر از فلزات معمول هستند ، بنابراین ممکن است اقتصاد نیز عاملی برای انتخاب مواد باشد.
اما اکثر کاربردهای سوپاپ ، مایعات نسبتاً خورنده را تحت فشار و دمای نه چندان بالا قرار می دهند تا به مواد عجیب و غریب نیاز داشته باشند. به همین دلیل ، فولاد کربن چدنی رایج ترین ماده بدنه سوپاپ است و می تواند با هزینه بسیار کمتری نسبت به مواد آلیاژ اگزوتیک خدمات رضایت بخش را ارائه دهد.
برخی از مواد فولادی کربنی که برای بدنه شیر استفاده می شود عبارتند از: WC (کربن فرفورژه) ، ASTM A216 / A216M و A105 به عنوان نسخه جعلی این فولاد با درجه های WCA ، WCB و WCC.
WCB از سه درجه فولادی درجه مشترکی برای کاربردهای دمای معمولی برای شیرهای استیل است. ASTM-A216 WCB در جایی قابل قبول است که مقاومت در برابر خوردگی برای دامنه دما -20 * F تا 800 درجه فارنهایت مهم نباشد.
WCC همچنین از مواد فولادی برای بدنه سوپاپ در سرویسهای متوسط مانند هوا ، بخار اشباع یا بیش از حد گرم شده ، مایعات غیر خورنده و گازها استفاده می شود. WCC از 800 درجه فارنهایت استفاده نمی شود زیرا ممکن است مرحله غنی از کربن به گرافیت تبدیل شود. این می تواند بدون عملیات حرارتی جوش داده شود ، مگر اینکه ضخامت اسمی بیش از 1/4 اینچ باشد.
انواع مختلفی از مواد مختلف وجود دارد که جدا از فولادهای کربنی برای بدنه دریچه استفاده می شود ، اجازه می دهد برخی از مواردی که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند مطابق با ASME B16.34 باشد:
- چدن (ASTM A126) در ماده ای ارزان و غیرقابل انعطاف پذیری که برای بدنه های سوپاپ کنترل بخار ، آب ، گاز و مایعات غیر خورنده استفاده می شود. برای رده بندی درجه حرارت و فشار نسبتاً کم استفاده می شود.
- فولاد Chromium-Molybdenum Cast (ASTM A217 Grade C5)！ در گذشته معمولاً برای برنامه های نیاز به فولادهای کروم - مولیبدن مشخص می شد. با این حال ، این ماده برای ریخته گری تا حدودی دشوار است و تمایل به ترک خوردن در هنگام جوشکاری دارد. WC9 در بسیاری از برنامه ها با موفقیت جایگزین C5 شد ، اما C5 همچنان در برنامه های پالایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد که میزان کروم بالاتر آن مقاومت بهتری در برابر خوردگی سولفیدیک با درجه حرارت بالا دارد.
- فولاد Chromium-Molybdenum Cast (ASTM A217 Grade WC9) از خاصیت ریخته گری و جوشکاری بالایی برخوردار است. WC9 در اکثر برنامه ها بویژه در سرویس های آب خوراک بخار و دیگ بخار جایگزین C5 شده است. کروم و مولیبدن مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خزش را فراهم می کند و باعث می شود تا 1100 درجه فارنهایت مفید باشد. WC9 قبل از جوشکاری نیاز به پیش گرم کردن و عملیات حرارتی دارد.
- استیل ضد زنگ Cast Type 304L (ASTM A351 Grade CF3) یک کالای مناسب برای دریچه های خدمات شیمیایی است. 304L بهترین ماده برای اسید نیتریک و برخی دیگر از برنامه های کاربردی خدمات شیمیایی است. مقاومت بهینه در برابر خوردگی حتی در شرایط به عنوان جوش داده شده حفظ می شود.
- فولاد ضد زنگ ریخته گری Type 316 (ASTM A351 Grade CF8M) به عنوان ماده استاندارد بدنه فولاد ضد زنگ صنعت استاندارد استفاده می شود. افزودن مولیبدن به نوع 316 مقاومت بیشتری در برابر خوردگی ، گودال ، خزش و اکسیداسیون مایعات در مقایسه با 304 می دهد. این ماده دارای وسیع ترین محدوده دما از هر ماده استاندارد است: -425 ᵒ F تا 1500 ᵒ F. حداکثر مقاومت در برابر خوردگی.
احتیاط همیشه توصیه می شود و قبل از تأیید انتخاب مواد برای کاربردهای خاص ، باید از عوامل ذکر شده در بالا (دما ، فشار و غیره) استفاده شود.
