כיצד לבחור חומרי שסתומים בתנאי טמפרטורה גבוהה

במערכת שינוע הנוזלים, ה-שסתום טמפרטורה גבוהההוא רכיב בקרה הכרחי, אשר מבצע בעיקר את הפונקציות של ויסות, הסחה, מניעת זרימה חוזרת, ניתוק וצמצום. השסתום נמצא בשימוש נרחב בתחומים תעשייתיים ואזרחיים. שסתום טמפרטורה גבוהה הוא סוג נפוץ בשסתומים. המאפיינים הספציפיים שלו הם כדלקמן: ביצועי כיבוי טובים, ניתן לבצע כיבוי עמוק; יכולת ריתוך טובה; ספיגת פגיעות טובה, קשה לפגוע בו באלימות; שבירות מזג נוטה להיות פחותה וכן הלאה. ישנם סוגים רבים יחסית של שסתומי טמפרטורה גבוהה. הנפוצים יותר הם שסתומי טמפרטורה גבוההשסתומי פרפר, טמפרטורה גבוההשסתומי כדור, מסננים לטמפרטורה גבוהה, ומסננים לטמפרטורה גבוההשסתומי שער.

מהם סוגי השסתומים של שסתומי טמפרטורה גבוהה

שסתומי טמפרטורה גבוהה כוללים שסתומי סף לטמפרטורה גבוהה, שסתומי סגירה לטמפרטורה גבוהה, שסתומי אל-חזור לטמפרטורה גבוהה, שסתומי כדור לטמפרטורה גבוהה, שסתומי פרפר לטמפרטורה גבוהה, שסתומי מחט לטמפרטורה גבוהה, שסתומי מצערת לטמפרטורה גבוהה ושסתומי הפחתת לחץ לטמפרטורה גבוהה. ביניהם, הנפוצים יותר הם שסתומי סף, שסתומי כדור, שסתומי אל-חזור, שסתומי כדור ושסתומי פרפר.

מהם תנאי העבודה של שסתומי טמפרטורה גבוהה

תנאי עבודה בטמפרטורה גבוהה כוללים בעיקר טמפרטורה תת-גבוהה, טמפרטורה גבוהה Ⅰ, טמפרטורה גבוהה Ⅱ, טמפרטורה גבוהה Ⅲ, טמפרטורה גבוהה Ⅳ וטמפרטורה גבוהה Ⅴ, אשר יוצגו בנפרד בהמשך.

טמפרטורה תת-גבוהה

טמפרטורה תת-גבוהה פירושה שטמפרטורת העבודה של השסתום היא באזור 325 ~ 425 ℃. אם המדיום הוא מים וקיטור, משתמשים בעיקר ב-WCB, WCC, A105, WC6 ו-WC9. אם המדיום הוא שמן המכיל גופרית, משתמשים בעיקר ב-C5, CF8, CF3, CF8M, CF3M וכו', העמידים בפני קורוזיה גופרתית. הם משמשים בעיקר במכשירים אטמוספריים והפחתת לחץ ובמכשירי קוק מושהה בבתי זיקוק. נכון לעכשיו, שסתומים העשויים מ-CF8, CF8M, CF3 ו-CF3M אינם משמשים לעמידות בפני קורוזיה של תמיסות חומציות, אלא משמשים למוצרי נפט המכילים גופרית וצינורות נפט וגז. במצב זה, טמפרטורת העבודה המקסימלית של CF8, CF8M, CF3 ו-CF3M היא 450 מעלות צלזיוס. 

טמפרטורה גבוהה Ⅰ

כאשר טמפרטורת העבודה של השסתום היא 425 ~ 550 ℃, הוא מסוג טמפרטורה גבוהה מסוג I (המכונה סוג PI). החומר העיקרי של שסתום מסוג PI הוא "פלדה עמידה בחום באיכות גבוהה, כרום ניקל, טיטניום, אדמה נדירה, בטמפרטורה גבוהה מסוג Ⅰ בינוני" עם CF8 כצורה בסיסית בתקן ASTMA351. מכיוון שסוג PI הוא שם מיוחד, המושג פלדת אל-חלד (P) בטמפרטורה גבוהה נכלל כאן. לכן, אם מצע העבודה הוא מים או קיטור, למרות שניתן להשתמש גם בפלדת טמפרטורה גבוהה WC6 (t≤540 ℃) או WC9 (t≤570 ℃), בעוד שניתן להשתמש גם בפלדת טמפרטורה גבוהה C5 (ZG1Cr5Mo) למוצרי נפט המכילים גופרית, לא ניתן לכנותה מסוג PI כאן. 

טמפרטורה גבוהה II

טמפרטורת העבודה של השסתום היא 550 ~ 650 ℃, והוא מסווג כשסתום טמפרטורה גבוהה Ⅱ (המכונה P Ⅱ). שסתום טמפרטורה גבוהה מסוג PⅡ משמש בעיקר במכשירי פיצוח קטליטי לנפט כבד בבתי זיקוק. הוא מכיל בטנה עמידה בפני שחיקה בטמפרטורה גבוהה, המשמשת בזרבובית תלת-סיבובית ובחלקים אחרים. החומר העיקרי של שסתום PⅡ הוא "פלדה עמידה בחום מחוזקת בחום מחוזקת בחום Ⅱ בטמפרטורה גבוהה, כרום ניקל, טיטניום, טנטלום, טיטניום וכרום אדמה נדירה", כאשר הצורה הבסיסית היא CF8 בתקן ASTMA351. 

טמפרטורה גבוהה III

טמפרטורת העבודה של השסתום היא 650 ～ 730 ℃, והוא מסווג כשסתום טמפרטורה גבוהה III (המכונה PⅢ). שסתומי טמפרטורה גבוהה מסוג PⅢ משמשים בעיקר ביחידות פיצוח קטליטי גדולות של נפט כבד בבתי זיקוק. החומר העיקרי של שסתום הטמפרטורה הגבוהה מסוג PⅢ הוא CF8M המבוסס על ASTMA351. 

טמפרטורה גבוהה Ⅳ

טמפרטורת העבודה של השסתום היא 730 ~ 816 ℃, והוא מדורג כטמפרטורה גבוהה IV (המכונה בקיצור PIV). הגבול העליון של טמפרטורת העבודה של שסתום PIV הוא 816 ℃, מכיוון שהטמפרטורה הגבוהה ביותר המסופקת על ידי דרגת הלחץ-טמפרטורה הסטנדרטית ASMEB16134 שנבחרה לתכנון השסתום היא 816 ℃ (1500υ). בנוסף, לאחר שטמפרטורת העבודה עולה על 816 מעלות צלזיוס, הפלדה קרובה להיכנס לאזור טמפרטורת החישול. בשלב זה, המתכת נמצאת באזור העיוות הפלסטי, ולמתכת יש פלסטיות טובה, וקשה לה לעמוד בלחץ עבודה גבוה ובכוח פגיעה ולמנוע ממנה להתעוות. החומר העיקרי של שסתום P Ⅳ הוא CF8M בתקן ASTMA351 כצורה הבסיסית "פלדה עמידה בחום מחוזקת בחום מחוזקת בחום Ⅳ בינונית פחמן כרום ניקל מוליבדן נדיר אדמה טיטניום טנטלום בטמפרטורה גבוהה". תקן CK-20 ו-ASTMA182 F310 (כולל תכולת C ≥01050%) ופלדת אל-חלד עמידה בחום F310H. 

טמפרטורה גבוהה Ⅴ

טמפרטורת העבודה של השסתום גבוהה מ-816 מעלות צלזיוס, המכונה PⅤ. שסתום טמפרטורה גבוהה PⅤ (עבור שסתומי סגירה, לא שסתומי פרפר מווסתים) חייב לאמץ שיטות תכנון מיוחדות, כגון בידוד ציפוי או קירור מים או גז שיכולים להבטיח את פעולתו התקינה של השסתום. לכן, הגבול העליון של טמפרטורת העבודה של שסתום טמפרטורה גבוהה PⅤ אינו מוגדר, מכיוון שטמפרטורת העבודה של שסתום הבקרה נקבעת לא רק על ידי החומר, אלא גם על ידי שיטות תכנון מיוחדות, והעיקרון הבסיסי של שיטת התכנון זהה. שסתום טמפרטורה גבוהה PⅤ יכול לבחור חומרים סבירים שיכולים להתאים לשסתום בהתאם למדיום העבודה שלו וללחץ העבודה שלו ושיטות תכנון מיוחדות. בשסתום טמפרטורה גבוהה PⅤ, בדרך כלל שסתום הפלאפר או שסתום הפרפר נבחר בדרך כלל מסגסוגות טמפרטורה גבוהה HK-30 ו-HK-40 בתקן ASTMA297. עמיד בפני קורוזיה, אך אינו מסוגל לעמוד בעומסי זעזועים ולחץ גבוה.