معرفی شیرآلات صنعتی ( فولادی، استیل، چدنی و برنجی )
شیرالات صنعتی (Industrial Valves) تجهیزاتی مکانیکی هستند که برای کنترل، هدایت، قطع یا تغییر مسیر جریان سیالات (مایعات، گازها و دوغاب‌ها) در خطوط انتقال و فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کنترل می‌تواند شامل شروع یا توقف جریان، تنظیم دبی، تنظیم فشار، یا تغییر مسیر عبور سیال باشد. همچنین این را هم می توانیم اضافه نماییم که برند شیرالات صنعتی نیز می تواند خیلی مهم باشد. برای مثال برندهای شیر کیستون ، شیر صنعتی سامسون ، omb valve ، کیتز ژاپن و ….. می تواند از جمله برندهای مورد قبول و پرطرفدار در بحث شیرالات صنعتی باشد. در زیر به ادامه مطلب می پردازیم.
اجزای اصلی شیرآلات صنعتی
- بدنه (Body): بخش اصلی و حامل فشار که محفظه عبور سیال را تشکیل می‌دهد.
- سیت یا نشیمن‌گاه (Seat): سطح آب‌بندی بین بدنه و قطعه متحرک که مانع نشت سیال می‌شود.
- ساقه یا محور (Stem): اتصال‌دهنده محرک (دستی یا اتوماتیک) به قطعه مسدودکننده جریان.
- محرک (Actuator): مکانیزمی برای اعمال نیرو (دستی، پنوماتیکی، هیدرولیکی یا برقی).
- بسته‌بندی و آب‌بندی (Packing, Gasket): قطعات جلوگیری‌کننده از نشت در محل عبور ساقه یا محل اتصال اجزاب بدنه.
انواع اصلی شیرآلات صنعتی (بر اساس مکانیزم و کاربرد)
| نوع شیر | ساختار و مکانیزم | مزایا | معایب | کاربردهای رایج |
|---|---|---|---|---|
| شیر دروازه‌ای (Gate Valve) | صفحه مسدودکننده عمود بر جریان حرکت می‌کند | افت فشار کم، مناسب جریان مستقیم | نامناسب برای کنترل دبی | خطوط انتقال، نفت و گاز |
| شیر توپی (Ball Valve) | توپ سوراخ‌دار در مسیر جریان می‌چرخد | عملکرد سریع، آب‌بندی بالا | حساس به ذرات معلق | صنایع نفت، گاز، پتروشیمی |
| شیر پروانه‌ای (Butterfly Valve) | دیسک چرخان در مرکز مسیر لوله | وزن سبک، قیمت پایین | آب‌بندی کمتر در دما و فشار بالا | تهویه، آب، فاضلاب، صنایع غذایی |
| شیر کروی (Globe Valve) | مسیر S شکل با دیسک متحرک | کنترل دبی و فشار دقیق | افت فشار نسبتاً زیاد | بخار، نیروگاه، صنایع شیمیایی |
| شیر یک‌طرفه (Check Valve) | باز و بسته شدن خودکار با فشار جریان | جلوگیری از برگشت سیال | عدم امکان کنترل دستی | پمپ‌ها، خطوط انتقال |
| شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve) | دیافراگم انعطاف‌پذیر مسیر را می‌بندد | مناسب سیالات خورنده و دوغاب‌ها | فشار کاری محدود | صنایع غذایی، شیمیایی |
جنس و مواد سازنده
انتخاب جنس شیرآلات بر اساس نوع سیال، فشار، دما و شرایط عملیاتی انجام می‌شود:
- فلزی: فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ (استنلس استیل)، برنز، برنج، آلیاژهای ویژه.
- غیرفلزی: PVC، CPVC، پلی‌پروپیلن، آلومینیوم، آلیاژ نیکل، لاستیک و تفلون برای آب‌بندی.
محرک‌ها (Actuators)
- دستی (Manual): اهرم، فلکه یا گیربکس.
- پنوماتیکی (Pneumatic): با هوای فشرده.
- هیدرولیکی (Hydraulic): با نیروی مایع پرفشار.
- برقی (Electric): موتوری با فرمان PLC یا سیستم کنترلی.
استانداردها و تست‌ها
- API (American Petroleum Institute) — استاندارد طراحی، ساخت و تست.
- ANSI / ASME — ابعاد، کلاس فشار و تلرانس.
- ISO، DIN، BS — استانداردهای بین‌المللی کاربردی.
- آزمون‌های هیدرواستاتیک و نشتی مطابق با استاندارد API 598 یا ISO 5208.
نکات انتخاب شیرآلات صنعتی
برای انتخاب بهینه باید پارامترهای زیر تحلیل شود:
- نوع سیال، فشار و دما
- سایز و نرخ جریان
- نیاز به کنترل یا صرفاً قطع و وصل
- شرایط محیطی (خورندگی، انفجار، دما)
- استاندارد یا گواهینامه لازم
کاربردهای رایج
- نفت، گاز، پتروشیمی
- نیروگاه‌ها (بخار و آب تغذیه)
- صنایع غذایی و دارویی
- سیستم‌های آب و فاضلاب
- سکوها و تأسیسات دریایی
شیرآلات فولادی در صنعت
شیرآلات صنعتی فولادی تجهیزاتی هستند که بدنه و اجزای اصلی آنها از فولاد یا آلیاژهای فولادی ساخته شده و برای کار در شرایط فشار و دمای بالا و همچنین محیط‌های خورنده یا سایشی به کار می‌روند.
کاربرد آنها بیشتر در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، پالایشگاهی و خطوط انتقال فشار قوی است.
انواع فولاد مورد استفاده
برای ساخت شیرآلات فولادی، بسته به فشار، دما و نوع سیال، از گریدهای مختلف فولاد استفاده می‌شود:
| نوع فولاد | استاندارد رایج | ویژگی‌ها | موارد مصرف |
|---|---|---|---|
| فولاد کربنی (WCB, A216/A105) | ASTM A216 WCB / ASTM A105 | مقاومت بالا، قیمت پایین، مناسب دماهای متوسط | خطوط انتقال نفت و گاز، بخار |
| فولاد آلیاژی (Chrome-Moly: A217 WC6/WC9) | ASTM A217 | مقاوم به دماهای بالا (بخار فوق‌داغ) | نیروگاه بخار، صنایع شیمیایی |
| فولاد ضدزنگ (Stainless Steel: CF8, CF8M, CF3M) | ASTM A351 | مقاومت عالی در برابر خوردگی، امکان کار در دمای بالا و پایین | صنایع شیمیایی، غذایی، دریایی |
| Low-Temperature Steel (LCC, LF2) | ASTM A352 LCC | مناسب دماسنج‌های پایین تا °⁵⁰- | خطوط LNG، صنایع کرایوژنیک |
دسته‌بندی بر اساس نوع مکانیزم (شیرهای فولادی رایج)
الف) شیر دروازه‌ای فولادی (Steel Gate Valve)
- مکانیزم: حرکت یک گیت یا دیسک عمود بر جریان
- ویژگی: افت فشار بسیار کم، مناسب برای قطع یا وصل کامل جریان
- فشار و دما: تا کلاس فشار 2500 و دمای 600°C
- شیرهای Wedge Gate و Parallel Slide نمونه‌های آن هستند.
ب) شیر کروی فولادی (Steel Globe Valve)
- مکانیزم: حرکت خطی دیسک بر روی سیت زاویه‌دار
- ویژگی: کنترل دقیق دبی، تنظیم فشار، تحمل شوک حرارتی
- عیب: افت فشار بیشتر نسبت به Gate
- استفاده: بخار، آب تغذیه بویلر، سیالات شیمیایی
ج) شیر چک فولادی (Steel Check Valve)
- مکانیزم: باز و بسته شدن خودکار با فشار جریان
- انواع: Swing Check، Lift Check، Piston Check
- کارکرد: جلوگیری از برگشت جریان، محافظت از پمپ‌ها
د) شیر توپی فولادی (Steel Ball Valve)
- مکانیزم: چرخش 90 درجه توپ آب‌بند
- مزیت: آب‌بندی کامل، عملکرد سریع، تحمل شرایط سخت
- متریال: فولاد کربنی و استنلس استیل برای سرویس‌های با دمای بالا یا خورنده
هـ) شیر پروانه‌ای فولادی (Steel Butterfly Valve)
- مکانیزم: چرخش دیسک مرکزی
- استفاده: سایزهای بزرگ، وزن کمتر از Gate یا Globe، سرویس فشار متوسط/بالا
اتصالات و کلاس فشار
شیرآلات فولادی معمولاً طبق استانداردهای ASME B16.5 و B16.34 ساخته می‌شوند و به صورت زیر به لوله وصل می‌شوند:
- فلنجی (Flanged)
- دنده‌ای (Threaded / NPT)
- اتصال جوشی (BW/SW: Butt Weld / Socket Weld)
کلاس‌های فشار متداول: 150، 300، 600، 900، 1500، 2500
مزایا و معایب شیرآلات فولادی
مزایا:
- تحمل فشار و دمای بسیار بالا
- مقاومت مکانیکی و سایش بسیار خوب
- قابلیت استفاده در سرویس‌های خورنده (با انتخاب آلیاژ مناسب)
- عمر طولانی در سرویس‌های صنعتی سنگین
معایب:
- وزن زیاد نسبت به انواع غیرفلزی
- قیمت بالاتر از شیرهای چدنی یا برنجی
- نیاز به نگهداری و روانکاری مناسب در طول عمر
استانداردهای طراحی و تست
- API 600 / API 602 – شیر دروازه‌ای فولادی
- API 602 / API 623 – شیر کروی فولادی
- API 6D / API 608 – شیر توپی فولادی
- API 598 – تست فشار و نشتی
- ASME B16.34 – ابعاد و کلاس فشار
کاربردهای صنعتی نمونه
- خطوط انتقال نفت خام و فرآورده
- سیستم‌های بخار فشار بالا
- واحدهای تقطیر پالایشگاه
- سیستم‌های تزریق و انژکتور شیمیایی
- تجهیزات کرایوژنیک در صنایع LNG
شیرآلات استیل در صنعت
شیرالات صنعتی استیل تجهیزاتی هستند که بدنه و اجزای در تماس با سیال آنها از فولاد زنگ‌نزن (Stainless Steel) یا آلیاژهای ضدزنگ ساخته شده‌اند. این تجهیزات برای کار در محیط‌های خورنده، بهداشتی، و یا با دما و فشارهای خاص توسعه یافته‌اند.
استیل مورد استفاده به دلیل داشتن کروم (Cr) و گاهی نیکل (Ni) در ترکیب شیمیایی، مقاومت بالایی در برابر خوردگی، زنگ‌زدگی، لکه و پوسیدگی دارد و برای صنایع حساس از جمله غذایی، دارویی و شیمیایی ایده‌آل است.
انواع فولاد ضدزنگ در شیرآلات
| گرید | ترکیب شیمیایی تقریبی | ویژگی بارز | کاربرد |
|---|---|---|---|
| 304 | 18% کروم، 8% نیکل | اقتصادی، مقاوم به اکثر خوردگی‌ها | صنایع غذایی، آب آشامیدنی |
| 316 | 16% کروم، 10% نیکل، 2% مولیبدن | مقاومت عالی در محیط‌های کلرایدی و اسیدی | صنایع دریایی، دارویی، شیمیایی |
| 316L | کربن پایین (Low Carbon) | جلوگیری از خوردگی مرز دانه در جوشکاری | تجهیزات دارویی و استریل |
| 317 / 904L | مولیبدن بالا | مقاومت ویژه به محیط‌های اسیدی و نمکی شدید | صنایع معدنی و نفت دریایی |
مکانیزم و انواع شیرآلات استیل
| نوع شیر | مکانیزم | مزایا | کاربرد |
|---|---|---|---|
| شیر توپی (Stainless Ball Valve) | توپ سوراخ‌دار با چرخش ۹۰° | آب‌بندی قوی، سرعت عملکرد بالا | صنایع شیمیایی، نفت، گاز |
| شیر پروانه‌ای استیل (Butterfly Valve) | دیسک چرخان مرکزی | سبکی، قیمت مناسب، مناسب سایزهای بالا | تصفیه آب و فاضلاب، غذایی |
| شیر کروی استیل (Globe Valve) | دیسک خطی بر روی سیت زاویه‌دار | کنترل دقیق دبی | بخار، خطوط بهداشتی |
| شیر دروازه‌ای استیل (Gate Valve) | گیت عمود بر جریان | افت فشار کم، قطع-وصل کامل | خطوط انتقال بهداشتی |
| چک ولو استیل (Check Valve) | باز-بسته خودکار با فشار جریان | جلوگیری از برگشت سیال | پمپ‌خانه، فرآیندهای CIP/SIP |
ویژگی‌های فنی بارز شیرآلات استیل
- مقاومت خوردگی بالا حتی در دما و فشار بالا
- قابلیت شست‌وشوی کامل (Cleanability) برای صنایع غذایی و دارویی
- سطح صیقلی (Polished Surface) برای جلوگیری از رسوب و آلودگی
- مقررات بهداشتی: قابلیت تأیید توسط FDA یا 3A Sanitary
- در گریدهای خاص مقاومت بالا به اسیدها و نمک‌ها
استانداردها و اتصالات مرسوم
- استاندارد طراحی و ساخت: ASME B16.34، API 6D، API 608
- اتصالات:
- فلنجی استیل (Flanged)
- دنده‌ای NPT یا BSP
- جوشی (Socket Weld, Butt Weld)
- کلمپی (Tri-Clamp) — مخصوص صنایع بهداشتی
- کلاس فشار: PN10 تا PN100 یا Class 150 تا Class 800
کاربردهای شاخص
- فرآیندهای CIP/SIP در غذا و دارو
- سیستم‌های آب آشامیدنی و تصفیه
- واحدهای اسیدسازی و محیط‌های خورنده
- تجهیزات دریایی و خطوط آب‌شیرین‌کن
- خطوط رنگ و رزین در صنایع شیمیایی
مزایا و معایب شیرآلات استیل
مزایا:
- عمر طولانی در سرویس‌های خورنده
- حفظ کیفیت سیال بدون آلودگی
- ظاهر تمیز و مقاوم به لکه
- تحمل دمای خیلی بالا یا پایین (کرایوژنیک تا بخار فوق‌داغ)
معایب:
- قیمت بالاتر نسبت به فولادی یا چدنی
- وزن بیشتر در سایزهای بزرگ
- نیاز به انتخاب صحیح گرید برای محیط‌های خاص (مثلاً کلرید بالا)
شیرآلات صنعتی چدنی
شیرآلات صنعتی چدنی تجهیزاتی هستند که بدنه و اجزای فشار قوی آنها از چدن‌ریخته‌گری‌شده (Cast Iron) یا آلیاژهای خاص چدن ساخته می‌شود.
به دلیل وزن مناسب، مقاومت مکانیکی کافی، و قیمت اقتصادی، این شیرآلات در سیستم‌های توزیع آب، فاضلاب، تهویه و برخی صنایع سبک به‌طور گسترده استفاده می‌شوند.
چدن به دلیل وجود کربن بالا در ترکیب خود، مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به فولاد کربنی ساده در محیط‌های غیرتهاجمی دارد، اما مناسب فشار و دمای بسیار بالا نیست.
انواع آلیاژهای چدن در شیرآلات
| نوع چدن | ترکیب و ویژگی‌ها | کاربرد |
|---|---|---|
| چدن خاکستری (Gray Cast Iron) | ارزان، مقاومت خوب به سایش، مناسب فشار پایین تا متوسط | شیرهای پروانه‌ای بزرگ، دروازه‌ای آب |
| چدن داکتیل (Ductile / SG Iron) | دانه‌های گرافیت کروی، استحکام کششی بالا، قابلیت کار در فشار بالاتر | آبرسانی شهری، خطوط صنعتی |
| چدن مقاوم به خوردگی (Ni-Resist) | آلیاژ نیکل و مس، مقاومت بالاتر به خوردگی و دمای متوسط | محیط‌های نیمه‌خورنده، آب‌شور |
| چدن آلیاژی مقاوم به سایش | افزودنی‌هایی مثل کروم و مولیبدن | صنایع معدنی و دوغاب‌ها |
انواع مکانیزم شیرآلات چدنی
| نوع شیر | مکانیزم | مزایا | کاربرد |
|---|---|---|---|
| شیر دروازه‌ای چدنی (Gate Valve) | صفحه عمود بر جریان | افت فشار کم، قیمت اقتصادی | خطوط آب شهری، آبیاری |
| شیر پروانه‌ای چدنی (Butterfly Valve) | دیسک چرخان وسط لوله | سبک، مناسب سایز بزرگ | آب، هوا، فاضلاب |
| شیر یک‌طرفه چدنی (Check Valve) | باز و بسته خودکار با فشار سیال | جلوگیری از برگشت جریان | پمپ‌ها و خطوط فشار کم |
| شیر کروی چدنی (Globe Valve) | دیسک خطی روی سیت | کنترل ساده دبی | سیستم HVAC و تهویه |
| شیر سوپاپی چدنی (Foot Valve / Y-Strainer) | فیلتر و جلوگیری از برگشت | محافظت از پمپ | سیستم‌های مکش آب |
محدوده فشار و دما
- کلاس فشار متداول: PN10، PN16، گاهی PN25
- دمای کاری: معمولاً تا °200 سانتی‌گراد (در چدن داکتیل و آلیاژی کمی بالاتر)
- مناسب برای سیالات آب، هوا، و سیالات غیرخورنده در فشار پایین تا متوسط
استانداردها و اتصالات متداول
- استاندارد طراحی و ابعاد: ISO 2531، EN 1092، BS 5163
- اتصالات:
- فلنجی (بیشترین کاربرد)
- دنده‌ای (در سایز کوچک)
- پوشش‌های داخلی:
- اپوکسی پودری یا قیر صنعتی برای مقاومت خوردگی داخلی در برابر آب و فاضلاب
مزایا و معایب
مزایا:
- قیمت پایین‌تر نسبت به فولاد یا استیل
- دوام بالا در سرویس‌های آب و فاضلاب
- مقاومت طبیعی به خوردگی در محیط‌های غیرتهاجمی
- امکان تولید در سایزهای بسیار بزرگ
معایب:
- شکنندگی نسبت به ضربه و شوک مکانیکی
- محدودیت فشار و دما
- وزن زیاد نسبت به مواد پلیمری
کاربردهای شاخص
- سامانه‌های آبرسانی شهری
- شبکه‌های فاضلاب و تصفیه‌خانه‌ها
- سیستم‌های آبیاری کشاورزی
- تأسیسات سرمایش و گرمایش (HVAC)
- کانال‌های انتقال آب صنعتی
شیرآلات صنعتی برنجی
شیرآلات صنعتی برنجی تجهیزاتی هستند که بدنه آنها از آلیاژ مس و روی ساخته شده است. این آلیاژ به دلیل مقاومت خوب به خوردگی، ماشین‌کاری آسان، وزن مناسب و آب‌بندی مطلوب، در سیستم‌های فشار پایین تا متوسط، به‌خصوص برای آب، گاز، بخار کم‌فشار و سیالات غیرخورنده، استفاده می‌شود.
برنج، به دلیل ماهیت غیرآهنی خود، زنگ نمی‌زند و در اکثر کاربردهای خانگی و صنعتی سبک، گزینه‌ای اقتصادی و کارآمد به شمار می‌آید.
ترکیب و انواع آلیاژ برنج برای شیرآلات
- برنج معمولی (CuZn40 – CuZn39Pb3): رایج‌ترین، با درصد روی حدود ۴۰٪، مناسب اکثر مصارف عمومی
- برنج دریایی (Naval Brass – CuZn39Sn1): دارای قلع برای مقاومت بهتر به آب‌شور و کلراید
- برنج بدون سرب (Lead-Free Brass): برای مصارف بهداشتی و آب آشامیدنی مطابق با استاندارد NSF/ANSI
- برنج ریخته‌گری‌شده یا اکسترودشده: تعیین‌کننده روش تولید بدنه و استحکام نهایی
انواع مکانیزم شیرآلات برنجی
| نوع شیر | مکانیزم | مزایا | کاربرد |
|---|---|---|---|
| شیر توپی برنجی (Brass Ball Valve) | توپ سوراخ‌دار با چرخش ۹۰° | عملکرد سریع، آب‌بندی عالی | آب، گاز، سیستم‌های خانگی و صنعتی |
| شیر فلکه‌ای برنجی (Gate Valve) | گیت عمود بر جریان | افت فشار کم، قطع‌وصل کامل | خطوط آب، فاضلاب سبک |
| شیر سوزنی برنجی (Needle Valve) | سوزن مخروطی بر روی سیت | تنظیم دقیق دبی | ابزار دقیق، خطوط فشارسنج |
| شیر یک‌طرفه برنجی (Check Valve) | باز-بسته خودکار | جلوگیری از برگشت جریان | پمپ آب، تاسیسات |
| شیر فشارشکن برنجی (Pressure Reducing Valve) | دیافراگم یا فنر تنظیم فشار | کنترل فشار خروجی پایدار | شبکه‌های آب شهری، تجهیزات حساس |
محدوده فشار و دما
- فشار کاری: معمولاً تا PN40 (حداکثر ~40 بار) بسته به طراحی
- دمای کاری: از °-20 تا حدود °200 سانتی‌گراد (با آب‌بند مناسب)
- متریال آب‌بندی: NBR، PTFE، EPDM
استانداردها و اتصالات متداول
- استانداردها: EN 13828، ASME B16.34، BS 2872
- اتصالات:
- دنده‌ای (BSP, NPT) — رایج‌ترین
- لحیمی یا جوشی برای لوله مسی
- فلنجی (در سایز بزرگ‌تر)
مزایا و معایب
مزایا:
- مقاومت خوب به خوردگی در آب، هوا، بخار کم‌فشار
- وزن کمتر نسبت به فولاد و چدن
- آب‌بندی باکیفیت در طراحی‌های توپی و سوزنی
- قیمت مناسب در فشارهای پایین و متوسط
- طول عمر بالا در سرویس‌های غیرخورنده
معایب:
- محدودیت در فشار و دمای بالا نسبت به فولادی و استیل
- حساسیت به برخی محیط‌های خورنده خاص (آمونیاک، اسید نیتریک)
- استحکام کمتر در برابر ضربه شدید
کاربردهای شاخص
- سیستم‌های آب سرد و گرم
- خطوط گاز خانگی و صنعتی
- تجهیزات ابزار دقیق
- سیستم‌های هیدرولیک فشار پایین
- صنایع غذایی و تجهیزات تولید نوشیدنی
نتیجه
در بالا اجزای اصلی و مکانیزم و عملکرد انواع شیرالات صنعتی و همچنین جنس های مختلفی که شیرالات را از آن می سازند صحبت می کنیم. در واقع جنس شیرالات صنعتی وابسته به نوع سیال و نوع پروژه می تواند از جنس های فولادی، استیل، چدنی و برنجی باشد که در این مطلب به صورت مفصل به آنها اشاره می نماییم. البته بهتر است که بدانید فروشگاهایی را باید برای خرید انتخاب نمایید که بورس اصلی شیرالات باشند و به عنوان وارد کننده و تامین کننده اصلی در بازار شناخته شده باشد. مانند فروشگاه الیار صنعت شایا که بورس لوله، اتصالات و شیرالات صنعتی است که می توانید روی آن برای خریدی مقرون به صرفه و اصلی حساب باز کنید.
