4 كرات متماسكة
أهم مادة مانعة للتسرب للمقعد لـصمامات كرويةمادة البولي تتراوكسي إيثيلين (PTFE) حساسة لمعظم المواد الكيميائية، وتتميز بمعامل احتكاك منخفض، وأداء مستقر، ومقاومة للتقادم، ونطاق واسع لدرجات الحرارة، وأداء ممتاز في منع التسرب. مع ذلك، تتطلب الخصائص الفيزيائية لمادة PTFE، بما في ذلك معامل التمدد العالي، والحساسية للتدفق البارد، وضعف التوصيل الحراري، مراعاة هذه الخصائص عند تصميم موانع تسرب مقاعد الصمامات. تشمل المواد البلاستيكية المستخدمة في موانع تسرب مقاعد الصمامات موادًا أخرى مثل PTFE المملوء، والنايلون، وغيرها. ولكن، عندما تتصلب مادة منع التسرب، تتأثر موثوقية المانع، خاصةً في حالة انخفاض فرق الضغط. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام المطاط الصناعي، مثل مطاط البوتيل، كمادة مانعة للتسرب، ولكن نطاق درجة الحرارة والوسط المناسب له محدود. كما أن استخدام المطاط الصناعي في حال عدم تزييت الوسط قد يؤدي إلى انحشار الكرة.
لتلبية متطلبات الاستخدام في التطبيقات الصناعية، كالتحمّل العالي للحرارة والضغط والتآكل الشديد والعمر التشغيلي الطويل، شهدت صمامات الكرة المعدنية المغلقة تطورًا كبيرًا خلال العقد الماضي. وبشكل خاص في الدول الصناعية المتقدمة، كالولايات المتحدة وإيطاليا وألمانيا وإسبانيا وهولندا، تم تحسين بنية صمامات الكرة باستمرار، وظهرت صمامات كرة ملحومة بالكامل ومدفونة مباشرة، وصمامات كرة رافعة، وصمامات كرة تُستخدم في خطوط الأنابيب الطويلة ومعدات تكرير النفط، وغيرها. ويزداد استخدامها في المجال الصناعي، حيث ظهرت صمامات كرة ذات أقطار كبيرة (3050 مم) وضغط عالٍ (70 ميجا باسكال) ونطاق واسع لدرجات الحرارة (-196 إلى 8159 درجة مئوية)، مما رفع مستوى تكنولوجيا صمامات الكرة إلى آفاق جديدة.
5. تصميم وتصنيع صمامات كروية
بفضل تطبيق التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) والتصنيع بمساعدة الحاسوب (CAM) ونظام التصنيع المرن (FMS) في صناعة الصمامات، وصل تصميم وتصنيع صمامات الكرة إلى مستوى جديد كليًا. لم يقتصر الأمر على إحداث نقلة نوعية في أساليب حساب تصميم الصمامات، بل ساهم أيضًا في تقليل الأعمال التصميمية الروتينية الشاقة والمتكررة التي يقوم بها الفنيون والمتخصصون، مما أتاح لهم مزيدًا من الطاقة للتركيز على تحسين أداء المنتجات وتطوير منتجات جديدة، وتقصير دورة البحث والتطوير. كما ساهم ذلك في تحسين إنتاجية العمل بشكل شامل. وفي سياق البحث والتطوير لصمام الكرة المعدني ذي قضيب الرفع، وبفضل تطبيق CAD/CAM، تم ابتكار قضيب حلزوني مسطح عريض مصنوع باستخدام التصميم بمساعدة الحاسوب وأدوات CNC، وهو عبارة عن مانع تسرب معدني. يتميز هذا الصمام بعدم تعرضه للخدوش أو التآكل أثناء الفتح والإغلاق، مما أدى إلى تحسين أداء منع التسرب وعمر الخدمة بشكل كبير. عند فتح صمام الكرة بالكامل، تكون مقاومة التدفق ضئيلة للغاية، تكاد تكون معدومة، لذا يُستخدم صمام الكرة ذو القطر المتساوي على نطاق واسع في خطوط أنابيب النفط والغاز لسهولة تنظيفها. ولأن كرة صمام الكرة تُمسح أثناء الفتح والإغلاق، يُمكن استخدام معظم صمامات الكرة في الوسائط التي تحتوي على جزيئات صلبة عالقة. وبحسب مادة حلقة الإحكام، يُمكن استخدامها أيضًا في الوسائط المسحوقة والحبيبية.
6. صمام كروي مناسب للاستخدام في الحالات التالية
نظرًا لأن صمام الكرة يستخدم عادةً المطاط والنايلون والبولي تتراوكسي إيثيلين كمادة لحلقة منع التسرب في مقعده، فإن درجة حرارة استخدامه محدودة بمادة حلقة منع التسرب. ويتحقق تأثير قطع عرض الكرة من خلال ضغط الكرات المعدنية على بعضها البعض بين مقعدي الصمام البلاستيكيين بفعل الوسط (صمام الكرة العائم). وتحت تأثير ضغط تلامس معين، تتشوه حلقة منع التسرب في مقعد الصمام تشوهًا مرنًا ولدنًا في بعض المناطق. ويمكن لهذا التشوه أن يعوض دقة التصنيع وخشونة سطح الكرة، ويضمن أداء منع التسرب لصمام الكرة.
بالإضافة إلى ذلك، ولأن حلقة منع التسرب لمقعد صمام الكرة عادة ما تكون مصنوعة من البلاستيك، فعند اختيار هيكل وأداء صمام الكرة، من الضروري مراعاة مقاومة الحريق، وخاصة في قطاعات البترول والكيماويات والمعادن وغيرها، في الوسائط القابلة للاشتعال والانفجار. يجب إيلاء المزيد من الاهتمام لمقاومة الحريق والوقاية منه عند استخدام صمامات الكرة في المعدات وأنظمة الأنابيب في الولايات المتحدة.
بشكل عام، في أنظمة الأنابيب ذات التسرب المنخفض إلى الغلاف الجوي، وعزم التشغيل المنخفض، ومقاومة السوائل المنخفضة، يُوصى باستخدام صمامات الكرة في أنظمة الأنابيب ذات التسرب المنخفض إلى الغلاف الجوي، وعزم التشغيل المنخفض، ومقاومة السوائل المنخفضة.
تُعد صمامات الكرة مناسبة أيضًا لأنظمة الأنابيب ذات الهيكل الخفيف، وقطع الضغط المنخفض (فرق الضغط الصغير)، والوسائط المسببة للتآكل.
يمكن أيضًا استخدام صمامات الكرة في الأجهزة ذات درجات الحرارة المنخفضة (المبردة) وأنظمة خطوط الأنابيب.
في نظام أنابيب الأكسجين في صناعة المعادن، يلزم استخدام صمامات كروية خضعت لمعالجة صارمة لإزالة الشحوم.
عندما يلزم دفن الخطوط الرئيسية في خطوط أنابيب النفط والغاز تحت الأرض، يلزم استخدام صمامات كروية ملحومة كاملة القطر.
عند الحاجة إلى تعديل الأداء، يجب اختيار صمام كروي ذو بنية خاصة بفتحة على شكل حرف V.
في مجالات البترول والبتروكيماويات والكيماويات والطاقة الكهربائية والبناء الحضري، يمكن استخدام صمامات الكرة المغلقة المعدنية لأنظمة الأنابيب ذات درجات حرارة التشغيل التي تزيد عن 200 درجة مئوية.
7 مبادئ لتطبيق صمامات الكرة
بالنسبة لخطوط أنابيب النفط والغاز الطبيعي، وخطوط الأنابيب التي تحتاج إلى تنظيف، والمدفونة في الأرض، استخدم صمامات كروية ملحومة بالكامل؛ بالنسبة للأنابيب المدفونة في الأرض، اختر صمامات كروية ملحومة أو ذات حواف؛ بالنسبة لأنابيب الفروع، اختر وصلة ذات حواف، أو وصلة لحام، أو صمام كروي ذو مسار كامل أو قطر مخفض.
بالنسبة لخط أنابيب النقل ومعدات تخزين النفط المكرر، استخدم صمامات كروية ذات حواف.
بالنسبة لخطوط أنابيب الغاز في المدينة والغاز الطبيعي، استخدم صمامات كروية عائمة مع وصلة شفة ووصلة لولبية داخلية.
في نظام أنابيب الأكسجين في النظام المعدني، يجب استخدام صمام كروي ثابت خضع لمعالجة صارمة لإزالة الشحوم ووصلة ذات حواف.
بالنسبة لأنظمة وأجهزة الأنابيب ذات درجات الحرارة المنخفضة، يُنصح باستخدام صمامات كروية ذات أغطية. أما في نظام الأنابيب الخاص بوحدة التكسير التحفيزي في وحدة تكرير النفط، فيمكن اختيار صمام كروي من نوع الرافعة.
في أنظمة المعدات والأنابيب الخاصة بالوسائط المسببة للتآكل مثل الأحماض والقلويات في الأنظمة الكيميائية، يُنصح باستخدام صمامات كروية مصنوعة بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والبولي تتراوكسي إيثيلين كمقعد وحلقة مانعة للتسرب.
يمكن استخدام صمامات الكرة ذات الختم المعدني في أنظمة الأنابيب أو الأجهزة الخاصة بالوسائط ذات درجات الحرارة العالية في الأنظمة المعدنية وأنظمة الطاقة والمنشآت البتروكيماوية وأنظمة التدفئة الحضرية.
عند الحاجة إلى ضبط التدفق، يمكن اختيار صمام كروي يعمل بنظام التروس الدودية أو الهوائي أو الكهربائي بفتحة على شكل حرف V.