تُستخدم صمامات الفراشة البلاستيكية على نطاق واسع في معالجة المياه والري والمعالجة الكيميائية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لأنها خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل وفعالة من حيث التكلفة. ومع ذلك، عند تحديد هذه الصمامات للتطبيقات الصناعية، يتساءل المهندسون وفرق المشتريات بشكل متكرر: هل يمكن لصمامات الفراشة البلاستيكية التعامل مع الضغط العالي ودرجة الحرارة؟ توفر هذه المقالة تقييمًا عمليًا وفنيًا لقدرات صمام الفراشة PVC والقيود وخيارات المواد والمقعد واعتبارات التثبيت والاختبار وإرشادات الاختيار لمساعدتك في اختيار الصمام المناسب لنظامك.
كلوريد البولي فينيل (PVC) عبارة عن بوليمر لدن بالحرارة يتمتع بمقاومة كيميائية ممتازة للعديد من الأحماض والأملاح والقلويات، بالإضافة إلى التكلفة المنخفضة وسهولة التصنيع. قوتها الميكانيكية وصلابتها كافية لتطبيقات الضغط المعتدل في درجات الحرارة المحيطة. ومع ذلك، فإن معامل PVC وقوة الخضوع ينخفضان مع ارتفاع درجة الحرارة، وتصبح المادة أكثر ليونة عندما تقترب من نطاقات التزجج والتليين. ولذلك، فإن المادة نفسها تفرض المجموعة الأولى من الحدود على الضغط ودرجة الحرارة المسموح بها.
في درجات الحرارة المرتفعة، يعاني PVC من انخفاض قوة الشد وزيادة الزحف تحت التحميل المستمر. يؤدي التعرض طويل الأمد لدرجات الحرارة بالقرب من أو أعلى من الحد الأقصى للأنبوب/الصمام إلى تسريع تغييرات الأبعاد ويمكن أن يؤدي إلى تشوه حول الأختام والمثبتات. سيؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية وبعض المذيبات إلى زيادة تدهور الخواص الميكانيكية إذا لم يتم حمايتها بشكل صحيح.
تم تصميم معظم صمامات الفراشة البلاستيكية المتوفرة تجاريًا لأنظمة الضغط المنخفض إلى المتوسط. تتراوح تقييمات الضغط النموذجية (عند 20 درجة مئوية / 68 درجة فهرنهايت) من مكافئات PN6 إلى PN16 (حوالي 6–16 بار أو 90–232 رطل لكل بوصة مربعة) لمركبات PVC الهندسية وإنشاءات الصمامات. ومع ذلك، تعتمد هذه الأرقام بشدة على حجم الصمام وتصميم القرص والتعزيز واختبار الشركة المصنعة. عادة ما تكون تقييمات درجات الحرارة متحفظة: يتم تصنيف صمامات PVC القياسية عادة بما يصل إلى 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت) للاستخدام على المدى القصير، مع حد الخدمة المستمرة الموصى به حوالي 40-50 درجة مئوية (104-122 درجة فهرنهايت).
تؤدي تركيبات PVC المختلفة (uPVC مقابل CPVC)، وتصميمات جسم الصمام (أضلاع معززة، وجدران أكثر سمكًا)، ومواد المقاعد إلى ضغوط عمل ودرجات حرارة مختلفة مسموح بها. يوفر CPVC (PVC المكلور) قدرة تحمل أعلى لدرجة الحرارة مقارنة بـ uPVC القياسي، ويستخدم أحيانًا عندما تقترب درجات الحرارة من الحدود العليا لخدمة PVC.
غالبًا ما يتحكم مقعد الصمام ومواد الختم في حد درجة الحرارة التشغيلية الحقيقية أكثر من الجسم البلاستيكي الحراري. تشمل مواد المقاعد الشائعة EPDM، وNBR (Buna-N)، وFKM (Viton)، وPTFE (Teflon)، واللدائن البلاستيكية الحرارية. ولكل منها نطاق درجة حرارة مقبول ومختلف للتوافق الكيميائي.
يتم تصنيع صمامات الفراشة بتصميمات الرقاقة والعروة ومزدوجة الحواف. تؤثر التعزيزات الهيكلية، والمواد القرصية (PVC، أو المعدن المطلي بـ PVC، أو المعدن)، وتصميم العمود، وترتيبات التحمل على قدرة الضغط وطول العمر.
على شكل رقاقة صمامات الفراشة البلاستيكية تتميز بخفة الوزن واقتصادية ولكنها تعتمد على مسامير الشفة المحيطة للاحتفاظ بها وتكون أقل قوة في ظل الضغوط التفاضلية العالية. تحتوي الصمامات على شكل العروة على إدخالات ملولبة تسمح بالعزل في اتجاه مجرى النهر عند فكها من جانب واحد، مما يؤدي إلى تحسين إمكانية الخدمة. تعمل التصميمات ذات الحواف المزدوجة (نادرة في PVC النقي) أو الصمامات ذات الهيكل المقوى على زيادة الثبات الميكانيكي ويمكن أن تتحمل أحمال ضغط أعلى عند تصميمها بجدران أكثر سمكًا أو إدخالات معدنية.
في معظم التطبيقات الصناعية العملية، توقع الإرشادات المحافظة التالية ما لم تحدد الشركة المصنعة خلاف ذلك:
هذه إرشادات عامة — تشير دائمًا إلى منحنيات درجة حرارة الضغط (P-T) الخاصة بالشركة المصنعة. تُظهر منحنيات PT ضغط العمل المسموح به مع ارتفاع درجة الحرارة وهي الوثيقة الأكثر أهمية عند تقييم مدى ملاءمة الصمام.
حتى عندما يبدو التصنيف الاسمي للصمام مُرضيًا، فإن خفض التصنيف المحافظ يعد ممارسة هندسية جيدة. السماح بارتفاع الضغط والتمدد الحراري ومصادر الحرارة العابرة. خذ في الاعتبار الاحتياطات التشغيلية التالية:
اطلب تقارير اختبار المصنع بما في ذلك اختبارات الغلاف الهيدروستاتيكي والمقعد، واختبارات التحمل الدورية، وشهادات المواد. ابحث عن الامتثال للمعايير المعمول بها للصمامات البلاستيكية مثل ISO 9393/ISO 14313 (حيثما كان ذلك مناسبًا)، واعتبارات ANSI/ASME B16.34 للأجزاء المحتوية على الضغط، والتقييمات الخاصة بالشركة المصنعة. يُنصح بالتحقق الميداني والتركيبات التجريبية في ظل ظروف السوائل ودرجة الحرارة الحقيقية للتطبيقات الهامشية.
في درجات الحرارة والضغوط المرتفعة، قم بمراقبة التآكل المتسارع للمقعد، أو ارتخاء العمود، أو تشوه الزحف، أو التسربات حول موانع التسرب. وضع جدول التفتيش على أساس ساعات التشغيل والدورات الحرارية. احتفظ بقطع غيار العناصر الشائعة التآكل (المقاعد، والحلقات الدائرية، ومحامل العمود) وقم بتوثيق أي انحراف في عزم الدوران للتشغيل كإنذار مبكر للتدهور.
استخدم قائمة المراجعة العملية التالية عند تقييم ما إذا كان صمام الفراشة PVC مناسبًا لتطبيقات الضغط العالي أو درجات الحرارة العالية:
| الصمام/المواد | أقصى درجة حرارة مستمرة نموذجية | أقصى ضغط نموذجي (أحجام صغيرة) | أفضل حالة استخدام |
| فراشة يو بي في سي | 40-50 درجة مئوية | PN6 – PN10 (6-10 بار) | الماء البارد والمواد الكيميائية في درجة الحرارة المحيطة |
| فراشة CPVC | 60-90 درجة مئوية | PN6 – PN16 (يختلف) | الماء الساخن، خدمة كيميائية ذات درجة حرارة مرتفعة |
| مقعد PTFE للجسم PVC | يعتمد على الجسم؛ مقعد متسامح | يعتمد على تصميم الجسم | المواد الكيميائية العدوانية حيث تكون درجة حرارة المقعد مهمة |
إذا كان تطبيقك يشهد بشكل روتيني درجات حرارة أعلى من 60-80 درجة مئوية، أو حالات انتقالية متكررة للضغط العالي، أو وسائط عدوانية تتحدى PVC، ففكر في البدائل: صمامات الفراشة المعدنية ذات البطانات المقاومة للتآكل، أو الصمامات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، أو المواد البلاستيكية عالية الأداء مثل PVDF لدرجات الحرارة المرتفعة والتحمل الكيميائي. تحمل هذه البدائل تكلفة أولية أعلى ولكنها تقلل المخاطر والصيانة في الخدمة الصعبة.
تعد صمامات الفراشة البلاستيكية خيارًا اقتصاديًا وموثوقًا للعديد من تطبيقات الضغط المعتدل ودرجة الحرارة المحيطة. إنها عادةً ليست الخيار الأفضل للخدمات المستمرة ذات درجة الحرارة العالية أو الضغط العالي جدًا دون مواد خاصة أو تعديلات في التصميم. استشر دائمًا منحنيات PT الخاصة بالشركة المصنعة، واختر مواد المقعد المتوافقة، وقم بتخفيض التأثيرات الحرارية، وتوفير الحماية من زيادة التيار وبروتوكولات الفحص. عندما يكون واجبك هامشيًا، فإن الاختبارات التجريبية أو اختيار مادة عالية الأداء هي خطوات حكيمة لضمان التشغيل الآمن وطويل الأمد.