اختيار الصمامات المقاومة للتآكل لتطبيقات الصناعة الكيميائية

المواد المهمة: المعادن والبلاستيك والبطانات

لا توجد مادة واحدة هي "الأفضل" لجميع الوسائط المسببة للتآكل. يعتمد الاختيار الأمثل على المواد الكيميائية والتركيزات ودرجات الحرارة المحددة في عمليتك. فيما يلي مقارنة بين خيارات مواد الصمام الشائعة:

الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال 304 ، 316): الفولاذ المقاوم للصدأ هو مادة العمود الفقري للعديد من التطبيقات الكيميائية ، مما يوفر توازنا بين القوة ومقاومة معتدلة للتآكل. تتعامل درجات مثل 316L (مع الموليبدينوم) مع الكلوريدات بشكل أفضل من 304 في كثير من الحالات ، ولكن حتى الفولاذ المقاوم للصدأ له حدود. على سبيل المثال ، غالبا ما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ القياسي غير مناسب لحمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك الساخن - سوف يتآكل بسرعة.  في حمض النيتريك ، من المثير للاهتمام أن 304 يمكن أن يتفوق على 316 لأن الموليبدينوم يقلل في الواقع من مقاومة حمض النيتريك. خلاصة القول: يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع بسبب الفعالية من حيث التكلفة ، ولكن تحقق من توافقه مع المواد الكيميائية المحددة الخاصة بك. إنه الأفضل للتيارات المحايدة أو المسببة للتآكل بشكل معتدل والأحماض المؤكسدة في درجات حرارة معتدلة.

المعادن عالية السبائك: عندما لا يكون الفولاذ المقاوم للصدأ كافيا ، يلجأ المهندسون إلى السبائك الغريبة. توفر السبائك القائمة على النيكل مثل Hastelloy و Inconel و Monel مقاومة ممتازة للأحماض القوية ، حتى في درجات الحرارة المرتفعة ، ولكنها تأتي بتكلفة عالية. التيتانيوم هو معدن رائع آخر مقاوم للتآكل ، وغالبا ما يستخدم في خدمة التبييض أو الكلور أو مياه البحر حيث يكون الفولاذ المقاوم للصدأ حفرة. يوفر الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والمزدوج قوة عالية ومقاومة محسنة للتآكل في بيئات معينة (مثل حامض الكبريتيك أو الغاز الحامض). يتم اختيار هذه الصمامات المعدنية عالية السبائك للخدمات الأكثر تطلبا - مثل الأحماض المركزة والمؤكسدات عالية الضغط - حيث تفشل المواد الأقل بسرعة. إنها متينة وموثوقة ، لكن تتوقع أن تدفع مقدما. ومع ذلك ، في وحدات الإنتاج الحرجة ، غالبا ما تبرر مدة الخدمة الطويلة الاستثمار.

صمامات اللدائن الحرارية (PVC ، CPVC ، PVDF ، إلخ): يمكن للصمامات غير المعدنية المصنوعة من البلاستيك المصمم هندسيا أن تدوم في كثير من الأحيان أكثر من المعادن في البيئات شديدة التآكل. اللدائن الحرارية مثل PVC و CPVC والبولي بروبيلين و PVDF محصنة ضد الصدأ وتقاوم بشكل عام مجموعة واسعة من الأحماض والقلويات. على سبيل المثال ، تظهر اللدائن الفلورية (PTFE ، FEP ، PVDF) مقاومة رائعة للأحماض القوية مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك عبر نطاقات تركيز واسعة. الصمامات البلاستيكية أيضا أخف بكثير من المعدن ، مما قد يبسط التثبيت في أنظمة الأنابيب الكبيرة. المقايضات؟ عادة ما يكون لديهم معدلات ضغط ودرجة حرارة أقل (ينعم البلاستيك أو يتشوه في درجات حرارة مرتفعة ، ولا يمكنه التعامل مع الضغط العالي جدا). قد يكونون أيضا أكثر عرضة للتآكل الميكانيكي في الخدمات عالية الضغط أو الكاشطة. في الصناعة الكيميائية ، تعتبر صمامات اللدائن الحرارية ممتازة للعديد من تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة إلى المتوسطة التي تنطوي على مواد كيميائية عدوانية - على سبيل المثال ، صمامات PVC و CPVC في معالجة المياه أو مصانع الكلور القلوي ، وصمامات PVDF لخطوط فائقة النقاء أو HF (حمض الهيدروفلوريك). تحقق دائما من أوراق مواصفات الشركة المصنعة لمعرفة حدود درجة الحرارة / الضغط عند التفكير في الصمامات البلاستيكية. مثال على الرابط الداخلي: تقدم YNTO صمامات كروية بلاستيكية UPVC قوية تجسد كيف يمكن لللدائن الحرارية التعامل مع المهام الكيميائية القاسية مع كونها فعالة من حيث التكلفة ومقاومة للتآكل. 

الصمامات المبطنة بالبوليمر الفلوري: الحل الأنيق للخدمة شديدة التآكل هو الصمام المبطن ، والذي يتزاوج بين قوة الجسم المعدني (غالبا من الحديد الزهر أو الفولاذ) مع بطانة داخلية من PTFE / PFA أو بوليمر فلوري مشابه. توفر البطانة حاجزا للتآكل بين سائل العملية والجسم المعدني. تستخدم الصمامات المبطنة (مثل الصمامات الكروية المبطنة ب PFA أو صمامات الفراشة المبطنة ب PTFE) على نطاق واسع للأحماض القوية والكلور وغيرها من التيارات شديدة التآكل. يمكنهم في كثير من الأحيان التعامل مع ضغوط أعلى من الصمامات البلاستيكية بالكامل مع توفير مقاومة كيميائية مكافئة تقريبا. على سبيل المثال ، يعد الصمام المبطن بالفلور المصمم جيدا الخيار الأفضل لحمض الكبريتيك المركز ، حيث يوفر حلا اقتصاديا وموثوقا. يجب على المرء أن يكون حذرا بشأن ظروف التشغيل - حدود درجة حرارة البطانة (عادة ما تصل إلى ~ 180 درجة مئوية ل PTFE) وتجنب خدمة التفريغ إذا لم تكن البطانة مثبتة ، حيث يمكن أن تنهار البطانات تحت الفراغ. يعد التصنيع عالي الجودة أمرا بالغ الأهمية لضمان خلو البطانة من الثقوب وربط بشكل صحيح. عند تحديدها واستخدامها بشكل صحيح ، توفر الصمامات المبطنة أرضية وسط ممتازة بين المعدن والبلاستيك: السلامة الميكانيكية للمعدن مع مقاومة التآكل للبلاستيك.

كل خيار مادي أعلاه له مكانته. في كثير من الأحيان ، يكون أفضل نهج هو الرجوع إلى مخططات التوافق أو بيانات المقاومة الكيميائية للسوائل المعنية واستخدام مصفوفة اختيار المواد. على سبيل المثال ، قد تتطلب خدمة هيبوكلوريت الصوديوم (التبييض) التيتانيوم أو سبيكة 20 غير القابل للصدأ ، في حين أن 50٪ من هيدروكسيد الصوديوم (الصودا الكاوية) يمكن التعامل معها بواسطة PVC أو الفولاذ الكربوني اعتمادا على درجة الحرارة. إذا كنت في شك ، فقم بإشراك الشركة المصنعة للصمامات - يمكن للموردين ذوي السمعة الطيبة مثل YNTO التوصية بالمواد المثلى ونمط الصمام بناء على عقود من الخبرة في الخدمة الكيميائية.

الاعتبارات الهندسية لاختيار الصمام

بالإضافة إلى اختيار المواد المناسبة ، هناك العديد من الاعتبارات الهندسية والمشتريات عند اختيار الصمامات للتطبيقات المسببة للتآكل:

ظروف العملية: قم بتقييم التركيز الكيميائي ودرجة الحرارة والضغط في العملية بعناية. قد تفشل العديد من المواد التي تقاوم مادة كيميائية في الظروف المحيطة إذا كان السائل ساخنا أو تحت ضغط عال. على سبيل المثال ، قد يتعامل PVC مع 30٪ من هيدروكسيد الصوديوم في درجة حرارة الغرفة ولكن ليس عند 80 درجة مئوية. وبالمثل ، قد ينجو 316 SS من 20٪ من حامض الكبريتيك عند 20 درجة مئوية ولكن ليس عند 100 درجة مئوية. اختر دائما صماما مصنفا لأسوأ ظروف التشغيل (وفكر في السيناريوهات المضطربة).

نوع الصمام وتصميمه: يمكن أن يؤثر تصميم الصمام على أداء التآكل. تميل التصميمات الأبسط ذات الشقوق الأقل إلى الأداء بشكل أفضل في الخدمة المسببة للتآكل. على سبيل المثال ، لا تحتوي صمامات  الحجاب الحاجز وصمامات التوصيل على تجاويف يمكن أن يتراكم فيها السوائل ويسبب تآكلا موضعيا - وغالبا ما تكون مفضلة للملاط والأحماض. توفر الصمامات الكروية إغلاقا محكما ولكن التجاويف حول الكرة يمكن أن تحبس السوائل ؛ بالنسبة للتآكل ، يمكن للمرء اختيار صمام كروي كامل المنفذ مع حشوات تجويف أو منافذ تدفق لمنع انقطاع السوائل. تقدم صمامات الفراشة الحد الأدنى من المواد وغالبا ما تكون متوفرة في إصدارات مبطنة بالكامل ، مما يجعلها اقتصادية لخطوط الحمض ذات القطر الكبير. من المهم مطابقة نمط الصمام (الكرة ، الفراشة ، الحجاب الحاجز ، الكرة الأرضية ، إلخ) مع العملية. في العديد من المصانع الكيماوية ، تعتبر صمامات الحجاب الحاجز الهوائية شائعة للأحماض والسوائل العدوانية لأن الحجاب الحاجز (غالبا ما يكون PTFE أو EPDM) يعزل جميع أجزاء العمل عن السائل.  من ناحية أخرى ، قد تتطلب خطوط تغذية المفاعلات ذات الضغط العالي صمامات كرة أرضية مزورة في سبائك غريبة للقوة. ضع في اعتبارك كيف سيصمد كل نوع من أنواع الصمامات وما إذا كان يحتوي على أي ميزات تصميم (مثل أختام المنفاخ أو البطانات أو التعبئة الخاصة) لتعزيز مقاومة التآكل.

الصيانة ودورة الحياة: غالبا ما تعني الخدمات المسببة للتآكل صيانة أكثر صرامة. عند اختيار الصمامات ، فكر في تكلفة دورة الحياة ، وليس فقط سعر الشراء. قد يستمر صمام الحديد الزهر الأرخص شهورا فقط في خط حمض الهيدروكلوريك ، في حين أن الصمام البلاستيكي أو السبائكي الأكثر تكلفة يمكن أن يستمر لسنوات - مما يوفر المال ووقت التوقف عن العمل في النهاية. ضع في اعتبارك أيضا ما إذا كان الصمام قابلا للإصلاح أو صيانته. تسمح بعض الصمامات المبطنة باستبدال البطانة أو الأجزاء الداخلية ، وتحتوي العديد من الصمامات المعدنية المتطورة على مجموعات خدمة للأختام / العبوات. في المقابل ، يتم أحيانا استبدال الصمامات البلاستيكية الحرارية بالكامل في حالة تلفها (على الرغم من أنها تميل إلى أن تكون أرخص). إذا قام فريق الصيانة الخاص بك بتوحيد بعض العلامات التجارية أو أنواع الصمامات التي يخزنون قطع الغيار لها ، فقد يؤثر ذلك على الاختيار أيضا. يمكن أن تكون سهولة الصيانة - على سبيل المثال ، الصمام الكروي العلوي الذي يسمح بفحص المكونات الداخلية دون إزالة جسم الصمام - إضافة كبيرة في الخدمة المسببة للتآكل حيث تكون هناك حاجة إلى عمليات فحص متكررة.

 جودة المورد والشهادات: لا يتم إنشاء جميع الصمامات على قدم المساواة ، خاصة عندما يتعلق الأمر بمقاومة التآكل. تأكد من أن الشركة المصنعة لديها ضوابط جودة مناسبة ، وإمكانية تتبع المواد ، والشهادات ذات الصلة. بالنسبة للعمليات الكيميائية الهامة ، قد تحتاج الصمامات إلى تلبية معايير مثل API 608 أو ISO 15848-1 (الانبعاثات الهاربة) ، أو تحمل شهادة CE / PED لمعدات الضغط. بالإضافة إلى ذلك ، تحقق من أن المواد المستخدمة (مثل جسم صمام Hastelloy C276) أصلية - يقدم الموردون ذوو السمعة الطيبة تقارير اختبار المواد. من الحكمة أيضا معرفة ما إذا كان المورد يقدم دعما هندسيا لاختيار المواد. شركات مثل YNTO ، على سبيل المثال ، متخصصة في التحكم في السوائل في البيئات القاسية ويمكنها توجيه العملاء إلى الاختيار الصحيح (لقد قدموا كل شيء من صمامات التحكم غير القابل للصدأ إلى أنظمة الأنابيب البلاستيكية الحرارية للوسائط المسببة للتآكل). تقلل الشراكة مع البائعين ذوي الخبرة من مخاطر سوء الاختيار.

السلامة والامتثال التنظيمي: في المصانع الكيماوية ، تعتبر السلامة أمرا بالغ الأهمية. ضع في اعتبارك الميزات التي تعزز السلامة في الخدمة المسببة للتآكل. قد يشمل ذلك الاحتواء المزدوج (السترات) للسوائل شديدة السمية ، أو إمكانيات القفل / وضع العلامات على الصمامات اليدوية لمنع التشغيل العرضي ، أو ميزات تخفيف الضغط للصمامات التي يمكن عزلها وضغطها بشكل مفرط عن طريق التمدد الحراري للسوائل المحبوسة. تأكد من امتثال الصمامات المختارة لأي لوائح خاصة بالصناعة (على سبيل المثال ، متطلبات درجة الطعام إن وجدت، أو اللوائح البيئية لانبعاث الهواء للمواد الكيميائية المتطايرة). تعتبر الصمامات المقاومة للتآكل استثمارا للسلامة - فالفشل في الخدمة لا يمكن أن يوقف الإنتاج فحسب ، بل يضر أيضا بالعمال أو البيئة. وبالتالي ، فإن المبالغة قليلا في تحديد الصمام (اختيار مادة عالية الجودة أو فئة ضغط أعلى) يمكن أن توفر عاملا إضافيا للأمان عند التعامل مع المجهول في الأنظمة المسببة للتآكل.

الخلاصة: الاختيار الذكي للنجاح على المدى الطويل

يعد اختيار الصمام المقاوم للتآكل المناسب لتطبيق الصناعة الكيميائية قرارا متعدد الأوجه - فهو يتطلب موازنة علم المواد وهندسة العمليات والاعتبارات الاقتصادية. الهدف هو العثور على صمام يمكنه تحمل الهجوم الكيميائي لسائل المعالجة على مدى سنوات عديدة ، مع العمل بشكل موثوق وآمن. من الناحية العملية ، هذا يعني القيام بواجبك: تعرف على ظروف العملية الخاصة بك بالتفصيل ، واستشر بيانات التآكل (أو الخبراء) ، ولا تخف من الاستثمار في مواد عالية الجودة حيثما كان ذلك مهما. كما يقول المثل القديم ، "إن دفع المزيد مقدما مقابل الصمام الصحيح يمكن أن يوفر لك بشكل كبير على المدى الطويل".

لحسن الحظ ، تقدم تقنية الصمامات الحديثة العديد من الحلول. من السبائك المتقدمة إلى الصمامات المبطنة بالبوليمر الفلوري واللدائن الحرارية عالية الأداء ، يمتلك مهندسو اليوم مجموعة أدوات من الخيارات لمكافحة التآكل.  من خلال تطبيق النصائح التي تمت مناقشتها - اختيار المواد المناسبة ، ومطابقة تصميم الصمام مع الخدمة ، والتخطيط للصيانة ، واختيار الموردين الموثوق بهم - يمكن لمتخصصي مشتريات B2B ومهندسي المصانع إطالة عمر خدمة الصمامات بشكل كبير في واجب التآكل. والنتيجة هي تحسين السلامة ، وتقليل عمليات الإغلاق غير المخطط لها ، ونتيجة نهائية أفضل للعملية.

تتمتع YNTO بخبرة واسعة في هذا المجال ، حيث تزود المصانع الكيماوية بحلول صمامات مخصصة. سواء كان صمام كرويا من الفولاذ المقاوم للصدأ لحمض الضغط العالي (مثل الصمام الكروي الهوائي ذو الجدار الرقيق YNTO) أو صمام غشاء لدن بالحرارة لتيار مياه الصرف الصحي المسببة للتآكل ، فإن الاستفادة من إرشادات الخبراء يمكن أن تضمن حصولك على الصمام الأمثل.    في المعركة ضد التآكل ، تعد المعرفة والمعدات عالية الجودة أفضل حلفائك. اتخذ خيارات مستنيرة، وستكافئك صماماتك بخدمة آمنة وخالية من المتاعب حتى في أقسى البيئات الكيميائية.