ما هو دليل المشتري للوسائط المسببة للتآكل فيما يتعلق بالصمام الكروي؟

Ball valves are commonly employed in corrosive media industries such as chemical processing, oil and gas, water treatment, and pharmaceuticals. When working with corrosive media, selecting appropriate ball valve materials is critical to ensuring the valve’s safety, efficiency, and lifetime.

ولأسباب عديدة، تُعد الصمامات الكروية أفضل من الصمامات الأخرى في البيئات المسببة للتآكل.

• تصميم بسيط:يقلل تصميم الصمام الكروي من كمية المكونات المعرضة للتآكل. تتميز الصمامات الكروية بأجزاء داخلية أقل من الأنواع الأخرى من الصمامات، مثل الصمامات الكروية أو صمامات البوابة، مما يعني أن البيئة المسببة للتآكل يمكن أن تتلف عددًا أقل من الأسطح.
• إغلاق محكم:تحتوي الصمامات الكروية على قرص كروي الشكل يدور للتحكم في تدفق السائل عبر الصمام. عندما تكون الكرة مغلقة، فإنها تُنشئ ختمًا محكمًا مع جسم الصمام، مما يمنع التسرب. ولهذا السبب، فإن الصمامات الكروية مناسبة للاستخدام في المناطق التي يمكن أن يتسبب فيها حتى التسرب البسيط في حدوث مشاكل كبيرة.

أسباب التآكل في الصمامات الكروية

التآكل هو التآكل التدريجي للمعدن الناجم عن التفاعلات الكيميائية أو الكهروكيميائية مع محيطه. يمكن أن يتسبب تآكل الصمام الكروي في حدوث تسربات وفشل الصمام ومشاكل تشغيلية أخرى، مثل أن تعلق الكرة داخل الصمام. 

يمكن أن يحدث التآكل في الصمامات الكروية بسبب مجموعة متنوعة من الظروف، بما في ذلك التعرض للمواد الكيميائية القاسية ودرجات الحرارة المرتفعة وظروف الضغط العالي. يمكن أن تتآكل الصمامات الكروية لأسباب متنوعة.

• التعرض للبيئات المسببة للتآكل:عند تعرضها لبيئات أكالة مثل مياه البحر أو المحاليل الحمضية، تكون الصمامات الكروية المصنوعة من مواد معينة، مثل الفولاذ الكربوني أو الحديد الزهر، عرضة للتآكل. يمكن أن يحدث التآكل أيضًا عندما يتلامس الصمام مع الأحماض أو القلويات أو الكلور.
• التآكل الجلفاني:عندما يتلامس معدنان غير متشابهين مع بعضهما البعض في وجود إلكتروليت، يحدث تآكل كلفاني. عندما يتم استخدام مواد مختلفة للجسم والكرة والساق للصمام الكروي، يمكن أن يحدث ذلك. إذا اختلفت الخصائص الكهروكيميائية لهذه المواد، فقد يتسبب تدفق التيار الكهربائي في حدوث تآكل.
• التآكل-التآكل:Mechanical wear and chemical attack induce erosion-corrosion. This can happen in ball valves that are subjected to high-velocity flows or abrasive fluids. The fluid’s mechanical movement can wear away the protective oxide layer on the valve surface, exposing the underlying metal to corrosion.
• التآكل الناجم عن الميكروبات:ينتج التآكل الناجم عن الميكروبات (MIC) عن طريق الكائنات الحية الدقيقة التي تستعمر سطح الصمامات الكروية، مثل البكتيريا والفطريات. هذه الكائنات الدقيقة لديها القدرة على تكوين أحماض ومواد كيميائية أخرى مسببة للتآكل، والتي يمكن أن تهاجم السطح المعدني وتسبب التآكل.

كيفية اختيار الصمامات الكروية للبيئات المسببة للتآكل

اختيار المواد

المواد العامة

يمكن استخدام مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والهاستيلوي وسبائك أخرى حسب الاستخدام. وتتميز هذه المواد بمقاومتها للتآكل وقدرتها على تحمل المواد الكيميائية والظروف القاسية.

• يوصى باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في حالات التآكل الشديد، في حين أن الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مناسب للبيئات التي تسبب تآكلًا خفيفًا. اكتشف كيفية الاختيار بين الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و304.
• تتميز الصمامات الكروية البلاستيكية، مثل PVC و CPVC، بمقاومة عالية للتآكل ولكنها قد لا تكون مناسبة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. عادةً ما يتم تصنيفها لدرجة حرارة قصوى تبلغ 60 درجة مئوية.
• يمكن للصمامات ذات القوالب اللينة ذات المواد المرنة المرنة، مثل FKM أو FFKM أو EPDM، أن تؤدي إحكامًا ممتازًا في البيئات المسببة للتآكل.

ما هي تأثيرات التركيز والضغط ودرجة الحرارة؟

تتفاعل المواد المختلفة بشكل مختلف مع المواد والحالات المختلفة، مما يجعل من الصعب اختيار أفضلها. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الكميات المنخفضة من حمض الكبريتيك إلى تآكل الفولاذ، في حين أن التركيزات العالية يمكن أن تشكل طبقة واقية. فقط في درجات الحرارة والضغط المرتفعين يتلف الهيدروجين الفولاذ، في حين أن الكلور لا يسبب تآكلًا شديدًا عندما يكون جافًا ولكنه قد يسبب تآكلًا شديدًا في الحالات الرطبة. يتطلب اختيار المادة المناسبة لجسم الصمام مراعاة عناصر مثل مقاومة الضغط ودرجة الحرارة والتكلفة والتوافر، بالإضافة إلى الوقاية من التآكل.

تصميم

• شقوق أقل:تتميز الصمامات الكروية المستخدمة في الإعدادات المسببة للتآكل بتصميم يقلل من خطر التآكل، مثل عدد أقل من الشقوق أو البقع الميتة التي قد تتراكم فيها الوسائط المسببة للتآكل. يمكن للصمام الكروي ذو المنفذ الكامل أن يقلل أيضًا من تراكم الوسائط المسببة للتآكل، ولكن قد يكون الصمام الكروي ذو المنفذ المنخفض أكثر عرضة للتراكم والتآكل.
• نظام ختم مزدوج:يضيف نظام منع التسرب المزدوج على صمام كروي مضاد للتآكل طبقة إضافية من الحماية ضد الوسائط المسببة للتآكل. وعادةً ما يحتوي هذا النظام على مجموعتين من موانع التسرب لمنع وصول الوسائط المسببة للتآكل إلى الصمام وإتلاف المكونات الداخلية.
• واقي الجذع:A ball valve’s stem is a vital component that is prone to corrosion. A stem protector may be included in anti-corrosive ball valves to protect the stem from corrosive medium exposure. This can be accomplished by employing corrosion-resistant coatings or materials.

الطلاءات

تشكل الطلاءات حاجزًا بين المعدن والوسط المسبب للتآكل، مما يمنع التلامس المباشر ويقلل من مخاطر التآكل. ومن أمثلة الطلاءات التفلون والإيبوكسي وغيرها من طلاءات البوليمر. للوقاية من التآكل وزيادة عمر الصمام، يمكن طلاء الجذع والكرة بمادة مقاومة للتآكل مثل PTFE.

Corrosive Media’s Material Compatibility

حمض الكبريتيك

• الفولاذ المقاوم للصدأ (SS316):عند تركيزات تصل إلى 20% ودرجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت)، يكون SS 316 مقاومًا للغاية لحمض الكبريتيك. ومع ذلك، قد يتآكل عند تركيزات ودرجات حرارة أعلى.
• هاستيلوييتميز Hastelloy بمقاومة عالية لحمض الكبريتيك بتركيزات تصل إلى 70% ودرجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت). قد يتآكل عند تركيزات ودرجات حرارة أعلى.
• بولي بروبيلين (PP):عند تركيزات تصل إلى 70% ودرجات حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية (176 درجة فهرنهايت)، يكون PP مقاومًا لحمض الكبريتيك. ومع ذلك، لا ينبغي استخدامه مع حمض الكبريتيك المركز أو في درجات حرارة أعلى.
• PTFE (تفلون):عند تركيزات تصل إلى 98% ودرجات حرارة تصل إلى 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت)، يكون PTFE مقاومًا جدًا لحمض الكبريتيك. ومع ذلك، قد لا يكون مناسبًا لتطبيقات الضغط العالي.
• فيتون:الفيتون مقاوم للغاية لحمض الكبريتيك المائي. غير أنه قد لا يكون مناسباً للتطبيقات ذات الضغط العالي.
• تحت ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، تعتبر الصمامات الكروية الخزفية بديلاً أكثر تكلفة.

حمض الهيدروكلوريك

• PVDF، وPTFE، وHastelloy C، والتيتانيوم

حمض النيتريك

• حمض النيتريك المركز (فوق 70%):يوصى باستخدام الصمامات الكروية المصنوعة من مواد مثل Hastelloy C أو التيتانيوم أو الزركونيوم بسبب مقاومتها الممتازة للتآكل في البيئات شديدة التأكسد.
• حمض النيتريك المخفف (أقل من 70%):يمكن استخدام مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو PTFE أو FKM للصمامات الكروية التي تعمل في محاليل حمض النيتريك المخففة عند ضغوط ودرجات حرارة منخفضة.
• حمض النيتريك عالي الحرارة والضغط: نظرًا لقوتها الكبيرة ومقاومتها للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة، قد تكون مواد مثل Inconel أو Monel مثالية للصمامات الكروية التي تعمل في محلول حمض النيتريك عالي الحرارة والضغط العالي.

الكلور

• الهاستيلوي C-276، والتيتانيوم، والمونيل، والـ PVC

الأمونيا

• الفولاذ المقاوم للصدأ 316، PTFE (للأمونيا 10%)

الكحوليات، والكيتونات، والإسترات، والإيثرات

• الكحوليات:الفولاذ المقاوم للصدأ
• الكيتونات:الكيتونات تفاعلية للغاية وقد تتسبب في تلف بعض مواد الصمامات. الأسيتون، على سبيل المثال، يمكن أن يذيب أنواع معينة من الصمامات البلاستيكية.
• قد تكون الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس الأصفر مناسبة لبعض الكيتونات، ولكن يجب طلب توصيات محددة من صانع الصمامات.
• الإسترات:غالبًا ما تكون الإسترات وصمامات الفولاذ المقاوم للصدأ متوافقة. بعض الإسترات، مثل أسيتات الإيثيل، أكثر عدوانية وقد تستلزم استخدام الطلاء.
• الإيثرات:الإيثرات تفاعلية للغاية ويمكن أن تسبب تلفًا لبعض مواد الصمامات. وتعتبر الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس الأصفر مناسبة للاستخدام، على الرغم من أنه ينبغي طلب توصيات محددة من الشركة المصنعة للصمام.