ما هو الضغط المقدر للصمام ؟

صماماتيتم استخدام تركيبات الأنابيب بشكل شائع في أنظمة مثل نقل النفط والغاز الطبيعي والماء والبخار. الضغط المقدر للصمام أمر بالغ الأهمية لضمان التشغيل العادي للنظام. ستعرض هذه المقالة بالتفصيل الضغط المقدر للصمامات ودورها في التصميم الهندسي.

ما هو الضغط المقدر للصمام ؟

يشير الضغط المقنن للصمام إلى أقصى ضغط عمل يمكنه تحمله عند درجة حرارة معينة. على غرار تصنيف سمك الجدار (SCH) للأنابيب ، يعكس الضغط المقدر للصمام القوة الميكانيكية المحددة وأداء الختم لمواد جسم الصمام.

عادة ما يتم تعريف تصنيف ضغط الصمامات بالمعايير الدولية التالية:

ASME B16.34 (صمامات ذات حواف ومترابطة ولحام)

GB/T 12224 (المتطلبات العامة للصمامات الفولاذية)

API 6D (مواصفات صمام الخط)

ما الذي يحدد تصنيف ضغط الصمام ؟

القدرة الاستيعابية للضغط للصمام ليست قيمة ثابتة ، بل هي متغير يتأثر بعدة عوامل هندسية:

1. درجة حرارة التشغيل
هذا هو العامل الأكثر أهمية. تقل قوة المواد المعدنية مع زيادة درجة الحرارة.

على سبيل المثال: صمام من الفولاذ الكربوني فئة 150 يمكن أن يتحمل حوالي 1.9 ميلًا في الساعة من الضغط عند 38 درجة مئوية ، ولكن عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 400 درجة مئوية ، ينخفض الضغط المسموح به إلى حوالي 0.65 ميلًا في الساعة. هذا هو التقييم المعروف (تصنيف درجة حرارة-الضغط).

2. درجة المواد
التركيب الكيميائي وحالة المعالجة الحرارية لمادة جسم الصمام (مثل الفولاذ الكربوني WCB ، الفولاذ المقاوم للصدأ CF8 ، الفولاذ منخفض الحرارة LCB) يحدد مباشرة إجهادها الأساسي المسموح به. تتميز سبائك الفولاذ عالية الأداء عادة بتصنيفات ضغط أعلى من الحديد الزهر أو الفولاذ الكربوني القياسي.

3. تصميم جسم الصمام وسمك الجدار
تحدد هندسة الصمام (مثل الصمامات الكروية وصمامات البوابات وصمامات الكرة الأرضية) وسمك جدار الصمام قوة الضغط. معايير التصميم (مثل ASME B16.34) تحدد الحد الأدنى لمتطلبات سمك الجدار لتقييمات الضغط المختلفة.

4. مواد مانعة للتسرب
عادةً ما يكون الضغط المقنن لصمامات الختم اللينة (باستخدام PTFE ، و EPDM ، وما إلى ذلك) محدودًا بمقاومة درجة الحرارة ومقاومة الضغط لمادة الختم ، في حين أن صمامات الختم الصلبة المعدنية يمكنها تحمل ضغوط أعلى.

نظام تصنيف ضغط الصمام

هناك العديد من تصنيفات وتصنيفات الضغط للصمامات ، ولكن بغض النظر عن النوع المستخدم ، يجب أن يضمن اختيار الصمام أن تصنيف الضغط أعلى من تصنيف ضغط النظام.

1. تصنيف ضغط PN
صمامات PN لها ضغط مقدر على أساس ضغط العمل الاسمي المسموح به عند 20 درجة مئوية (68 درجة مئوية). يتم التعبير عن هذا عادة في شريط أو MPa. تشمل الضغوط المقدرة الشائعة PN10 و PN16 و PN25 و PN40 ، مع وجود ضغط مقنن يبلغ 10 بار.

2. نظام الصف
الطبقة هي معيار لنا. تشير قيمة الفئة إلى الضغط المقدر للصمام ، ويعبر عنه بالجنيه لكل بوصة مربعة (رطل لكل بوصة مربعة). على سبيل المثال ، تشير الفئة 150 إلى ضغط العمل المصنف للصمام البالغ 150 رطل لكل بوصة مربعة.

الدور الأساسي للضغط المقدر في عملية التصميم

1. ضمان سلامة النظام الشامل
غالبًا ما تكون الصمامات "نقطة الضعف" أو "نقطة التحكم" في نظام الأنابيب. وبالتالي ، فإن الضغط المقنن للصمام أعلى من الضغط الفوري الأقصى للنظام (بما في ذلك ضغط المطرقة المائية) لمنع تشقق جسم الصمام أو الغلق.

2. مطابقة معايير الأنابيب
يجب أن يتطابق تصنيف ضغط الصمام مع نظام الأنابيب المتصل. على سبيل المثال ، إذا كانت الأنابيب الخاصة بك في الجدول 40 أنبوب من الصلب الكربوني ، عند اختيار صمام ، يجب عليك التحقق من أقصى ضغط مسموح به لهذا القطر للتأكد من أن فئة الصمام المحددة (على سبيل المثال ، الفئة 300) ليست أقل من الضغط المقدر للأنبوب.

الأسئلة الشائعة (الأسئلة الشائعة) حول اختيار الصمام

س: ماذا يعني PN16 على الصمام ؟

أ: تمثل PN الضغط الاسمي ، وتمثل 16 ضغطًا تصميمًا يبلغ 16 بار (حوالي 1.6 ميلاً في الساعة) عند درجة حرارة مرجعية (عادة 20 درجة مئوية).

س: هل يمكن استخدام صمام فئة 150 في نظام 2.0 MPa ؟

A: في درجة حرارة الغرفة (أقل من 38 درجة مئوية) ، يبلغ الحد الأقصى لضغط العمل لصمام فئة 150 من الفولاذ الكربوني حوالي 1.96 MPa ، وهو قريب جدًا. يوصى بالرجوع إلى جدول المواد المحددة أو تحديد الفئة 300 للحصول على هامش أمان أعلى.

س: لماذا يبدو أن للصمامات ذات القطر الكبير ضغوطًا منخفضة التصنيف ؟

A: هذا يشبه الأنابيب. بنفس سمك الجدار ، كلما زاد القطر ، زاد الضغط المحيطي على جدار الأنبوب. لذلك ، تتطلب الصمامات ذات القطر الكبير والضغط العالي تصميمات جسم صمام قوية للغاية.

ملخص

الضغط المقنن للصمام ليس فقط مؤشرًا على جسم الصمام ولكن أيضًا حجر الزاوية للتصميم الآمن لأنظمة السوائل. عند اختيار الصمامات ، يجب النظر بشكل شامل في درجة الحرارة ، والمواد ، وطريقة التوصيل (مثل فئة الحافة) ، والمعايير الدولية ذات الصلة (ASME/API/GB).