شیرآلات چدنی در مقابل فولاد چدنی: مقایسه ای جامع

مقدمه

شیرها اجزای حیاتی در سیستم های لوله کشی هستند که وظیفه کنترل جریان سیالات و گازها در محیط های صنعتی، تجاری و خانگی را بر عهده دارند. در میان مواد مختلف مورد استفاده در ساخت شیرآلات، چدن و ​​فولاد چدنی دو مورد از رایج ترین آنها هستند. اگرچه ممکن است مشابه به نظر برسند، اما این مواد از نظر ترکیب، خواص مکانیکی و مناسب بودن برای کاربردهای مختلف تفاوت قابل توجهی دارند. انتخاب بین شیرهای چدنی و فولادی چدنی مستلزم درک روشنی از این تفاوت ها برای اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی مدت، ایمنی و کارایی هزینه است.

ترکیب مواد و متالورژی

چدن یک آلیاژ آهن-کربن با محتوای کربن معمولاً بالای 2٪ است. حاوی مقدار قابل توجهی گرافیت به شکل پولک (چدن خاکستری) یا گره (چدن داکتیل) است که بر خواص آن تأثیر زیادی می گذارد. همچنین ممکن است حاوی سیلیکون، منگنز و عناصر کمیاب باشد. محتوای کربن بالای چدن باعث می شود که چدن نسبتاً شکننده باشد اما ریختن آن به اشکال پیچیده آسان است.

از سوی دیگر، فولاد ریخته‌گری یک آلیاژ آهن-کربن با محتوای کربن معمولاً کمتر از 2٪ است. در اصل فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی است که به شکل دلخواه ریخته شده است. محتوای کربن کمتر و عدم وجود گرافیت، شکل پذیری، چقرمگی و جوش پذیری بهتری را در مقایسه با چدن فراهم می کند. فولاد ریخته گری نیز ممکن است با کروم، مولیبدن یا نیکل آلیاژ شود تا استحکام و مقاومت در برابر خوردگی آن بهبود یابد.

خواص مکانیکی

وقتی صحبت از عملکرد مکانیکی به میان می‌آید، فولاد ریخته‌گری تقریباً در هر جنبه از چدن بهتر است. فولاد ریخته گری استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی بالاتری را نشان می دهد. این ویژگی‌ها آن را برای محیط‌های پرفشار و دمای بالا و همچنین کاربردهایی که در معرض ضربه و لرزش مکانیکی قرار دارند، مناسب می‌سازد.

چدن به دلیل محتوای گرافیتی که دارد، دارای مقاومت فشاری عالی و ماشین کاری خوب است، اما در اثر تنش کششی یا ضربه، شکننده و مستعد ترک خوردن است. با این حال، قابلیت میرایی ارتعاش آن برتر است، که در کاربردهای ثابت خاص مفید است.

کاربردها و موارد استفاده

شیرهای چدنی معمولاً در موارد زیر استفاده می شوند:

سیستم های تصفیه آب و فاضلاب

شبکه های لوله کشی شهری

سیستم های HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع).

لوله های ضد حریق

کاربردهای فشار کم همه منظوره

شیرهای فولادی ریخته گری برای موارد زیر مناسب تر هستند:

صنایع نفت و گاز

نیروگاه های تولید برق

خطوط لوله بخار فشار بالا و مواد شیمیایی

پالایشگاه های پتروشیمی

معدن و صنایع فرآیندی

به دلیل استحکام و چقرمگی، شیرهای فولادی ریخته‌گری اغلب در کاربردهای حیاتی یافت می‌شوند، جایی که خرابی دریچه می‌تواند منجر به عواقب شدیدی مانند انفجار، نشت یا توقف پرهزینه شود.

ملاحظات هزینه
هزینه اغلب یک عامل تعیین کننده در انتخاب شیر است. شیرآلات چدنی عموماً هم از نظر مواد اولیه و هم از نظر هزینه ساخت مقرون به صرفه تر هستند. ریخته گری، ماشین کاری و تولید انبوه آنها آسان تر است. برای کاربردهای کم فشار و غیر بحرانی، چدن به دلیل مقرون به صرفه بودن، اغلب انتخاب ارجح است.

شیرهای فولادی ریخته گری به دلیل هزینه بالاتر فولاد، مواد آلیاژی و فرآیندهای پیچیده تر عملیات حرارتی گران تر هستند. با این حال، هزینه اولیه بالاتر اغلب با طول عمر بیشتر و عملکرد برتر آنها در شرایط سخت توجیه می شود.

مقاومت در برابر خوردگی و نگهداری
در حالی که چدن در صورت عدم پوشش یا محافظت در معرض خوردگی است، گریدهای خاصی مانند چدن داکتیل می توانند مقاومت بهتری ارائه دهند. پوشش هایی مانند اپوکسی، لعاب یا گالوانیزه اغلب برای افزایش دوام استفاده می شود.

فولاد ریخته گری، به ویژه هنگامی که با کروم آلیاژ می شود (مانند فولاد ضد زنگ)، مقاومت بسیار بهتری در برابر خوردگی دارد. این باعث می شود شیرهای فولادی ریخته گری برای محیط های خورنده مانند کارخانه های شیمیایی یا کاربردهای دریایی مناسب تر باشند. الزامات نگهداری برای شیرهای فولادی ریخته گری معمولاً کمتر است، اما هنوز هم باید به طور مرتب از نظر سایش بررسی شوند، به ویژه در سیستم های ساینده یا خورنده.

استانداردها و نمرات
هر دو شیر چدنی و چدنی بر اساس استانداردهای سختگیرانه بین المللی تولید می شوند، مانند:

ASTM A126, A48, A536 – برای دریچه های چدن و چدن شکل پذیر

ASTM A216, A217, A351 - برای شیرهای فولادی ریخته گری و فولاد ضد زنگ

این استانداردها ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و الزامات آزمایشی شیرها را تعریف می‌کنند و از ثبات و ایمنی در سراسر صنایع اطمینان می‌دهند.