شیرهای پروانه‌ای چدنی و چدن داکتیل به طور گسترده برای کنترل جریان در صنایع مختلف استفاده می‌شوند، اما از نظر خواص مواد، عملکرد و کاربردها با هم متفاوت هستند. در زیر مقایسه‌ای دقیق ارائه شده است تا به شما در درک تفاوت‌ها و انتخاب شیری که به بهترین وجه با نیازهای شما مطابقت دارد، کمک کند.
۱. ترکیب مواد
۱.۱ شیر پروانه‌ای چدنی:
- چدن خاکستری، آلیاژی از آهن با درصد کربن بالا (۲-۴٪).
- به دلیل ریزساختارش، کربن به شکل گرافیت ورقه‌ای وجود دارد. این ساختار باعث می‌شود که ماده تحت تنش در امتداد ورقه‌های گرافیت بشکند و آن را شکننده و انعطاف‌پذیرتر کند.
- معمولاً در کاربردهای کم‌فشار و غیر بحرانی استفاده می‌شود.
۱.۲ شیر پروانه‌ای چدن داکتیل:
- ساخته شده از آهن داکتیل (همچنین به عنوان چدن گرافیت گره‌ای یا چدن داکتیل شناخته می‌شود)، حاوی مقادیر کمی منیزیم یا سریم است که گرافیت را به شکل کروی (گره ای) توزیع می‌کند. این ساختار به طور قابل توجهی شکل‌پذیری و چقرمگی ماده را بهبود می‌بخشد.
- قوی‌تر، انعطاف‌پذیرتر و کمتر مستعد شکستگی ترد نسبت به چدن است.
۲. خواص مکانیکی
۲.۱ چدن خاکستری:
- استحکام: استحکام کششی کم (معمولاً 20،000 تا 40،000 psi).
- شکل‌پذیری: شکننده، مستعد ترک‌خوردگی ناشی از خستگی تحت تنش یا ضربه.
- مقاومت در برابر ضربه: کم، مستعد شکستگی تحت بارهای ناگهانی یا شوک حرارتی.
- مقاومت در برابر خوردگی: متوسط، بسته به محیط و پوشش.
۲.۲ چدن داکتیل:
- استحکام: گرافیت کروی نقاط تمرکز تنش را کاهش می‌دهد و در نتیجه استحکام کششی بالاتری (معمولاً 60،000 تا 120،000 psi) ایجاد می‌کند.
- شکل‌پذیری: انعطاف‌پذیری بیشتر، امکان تغییر شکل بدون ترک خوردگی را فراهم می‌کند.
- مقاومت در برابر ضربه: عالی، بهتر می‌تواند در برابر شوک و لرزش مقاومت کند.
- مقاومت در برابر خوردگی: مشابه چدن، اما می‌توان آن را با پوشش‌ها یا آسترها بهبود بخشید.
۳. عملکرد و دوام
۳.۱ شیرهای پروانه‌ای چدنی:
- مناسب برای کاربردهای کم‌فشار (مثلاً تا ۱۵۰ تا ۲۰۰ psi، بسته به طراحی).
- نقطه ذوب بالا (تا 1150 درجه سانتیگراد) و رسانایی حرارتی عالی (مناسب برای کاربردهای میرایی ارتعاش، مانند سیستم‌های ترمز).
- مقاومت ضعیف در برابر تنش‌های دینامیکی، که آنها را برای محیط‌های با ارتعاش بالا یا بارگذاری چرخه‌ای نامناسب می‌کند.
- معمولاً سنگین‌تر هستند که ممکن است هزینه‌های نصب را افزایش دهد.
۳.۲ شیرهای پروانه‌ای چدن نشکن:
- می‌تواند فشارهای بالاتر را تحمل کند (مثلاً تا ۳۰۰ psi یا بالاتر، بسته به طراحی).
- به دلیل استحکام و انعطاف‌پذیری بالاتر، چدن داکتیل کمتر تحت خمش یا ضربه می‌شکند و در عوض به صورت پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد که با اصل "طراحی چقرمگی" علم مواد مدرن مطابقت دارد. این امر آن را برای کاربردهای دشوار مناسب‌تر می‌کند.
- در محیط‌هایی با نوسانات دما یا فشار مکانیکی، دوام بیشتری دارد.
۴. سناریوهای کاربردی
۴.۱ شیرهای پروانه‌ای چدنی:
- معمولاً در سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC) استفاده می‌شود.
- در سیستم‌های غیر بحرانی که هزینه در اولویت است، استفاده می‌شود. - مناسب برای سیالات کم‌فشار مانند آب، هوا یا گازهای غیرخورنده (یون کلرید <200 ppm).
۴.۲ شیرهای پروانه‌ای چدن داکتیل:
- مناسب برای تامین آب و تصفیه فاضلاب با محیط‌های خنثی یا اسیدی/قلیایی ضعیف (pH 4-10).
- مناسب برای کاربردهای صنعتی، از جمله نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و سیستم‌های آب فشار بالا.
- در سیستم‌هایی که نیاز به قابلیت اطمینان بالاتری دارند، مانند سیستم‌های آتش‌نشانی یا لوله‌هایی با فشارهای نوسانی، استفاده می‌شود.
- مناسب برای سیالات خورنده‌تر در صورت استفاده با آستر مناسب (مثلاً EPDM، PTFE).
۵. هزینه
۵.۱ چدن:
به دلیل فرآیند تولید ساده‌تر و هزینه مواد کمتر، معمولاً ارزان‌تر است. برای پروژه‌هایی با بودجه محدود و الزامات ساده‌تر مناسب است. در حالی که چدن ارزان است، شکنندگی آن منجر به تعویض مکرر و افزایش ضایعات می‌شود.
۵.۲ چدن داکتیل:
با توجه به فرآیند آلیاژسازی و عملکرد برتر، هزینه بالاتر است. برای کاربردهایی که نیاز به دوام و استحکام دارند، هزینه بالاتر توجیه‌پذیر است. چدن داکتیل به دلیل قابلیت بازیافت بالا (>95%)، سازگارتر با محیط زیست است.
۶. استانداردها و مشخصات
- هر دو شیر با استانداردهایی مانند API 609، AWWA C504 یا ISO 5752 مطابقت دارند، اما شیرهای چدن نشکن معمولاً الزامات صنعتی بالاتری را برای فشار و دوام برآورده می‌کنند.
- شیرهای چدنی داکتیل بیشتر در کاربردهایی که نیاز به رعایت استانداردهای سختگیرانه صنعتی دارند، استفاده می‌شوند.
۷. خوردگی و نگهداری
- هر دو ماده در محیط‌های سخت مستعد خوردگی هستند، اما استحکام برتر چدن داکتیل باعث می‌شود که در ترکیب با پوشش‌های محافظ مانند پوشش‌های اپوکسی یا نیکل، عملکرد بهتری داشته باشد.
- شیرهای چدنی ممکن است در محیط‌های خورنده یا پرفشار به نگهداری مکررتری نیاز داشته باشند.
۸. جدول خلاصه
| ویژگی | شیر پروانه ای چدنی | شیر پروانه‌ای چدنی داکتیل |
| مواد | چدن خاکستری، شکننده | آهن گره‌ای، چدن داکتیل |
| استحکام کششی | ۲۰،۰۰۰–۴۰،۰۰۰ psi | ۶۰،۰۰۰–۱۲۰،۰۰۰ psi |
| شکل‌پذیری | کم ارتفاع، شکننده | بالا، انعطاف‌پذیر |
| رتبه‌بندی فشار | کم (۱۵۰–۲۰۰ psi) | بالاتر (۳۰۰ psi یا بیشتر) |
| مقاومت در برابر ضربه | ضعیف | عالی |
| کاربردها | سیستم‌های تهویه مطبوع، آب، سیستم‌های غیر بحرانی | نفت/گاز، مواد شیمیایی، حفاظت در برابر آتش |
| هزینه | پایین‌تر | بالاتر |
| مقاومت در برابر خوردگی | متوسط (با پوشش) | متوسط (با روکش بهتر است) |
۹. چگونه انتخاب کنیم؟
- اگر موارد زیر را دارید، شیر پروانه‌ای چدنی را انتخاب کنید:
- شما به یک راهکار مقرون به صرفه برای کاربردهای کم‌فشار و غیرحیاتی مانند آبرسانی یا تهویه مطبوع نیاز دارید.
- سیستم در محیطی پایدار با حداقل تنش یا لرزش کار می‌کند.
- اگر موارد زیر را دارید، شیر پروانه‌ای چدن داکتیل را انتخاب کنید:
- کاربرد شامل فشار بالا، بارهای دینامیکی یا سیالات خورنده باشد.
- دوام، مقاومت در برابر ضربه و قابلیت اطمینان درازمدت از اولویت‌ها هستند.
- این کاربرد به سیستم‌های صنعتی یا حیاتی مانند سیستم‌های اطفاء حریق یا فرآوری شیمیایی نیاز دارد.
۱۰. توصیه ZFA VALVE
شرکت ZFA Valve به عنوان تولیدکننده‌ای با سال‌ها تجربه در زمینه شیرهای پروانه‌ای، شیرهای پروانه‌ای چدن داکتیل را توصیه می‌کند. این شیرها نه تنها عملکرد خوبی دارند، بلکه پایداری و سازگاری فوق‌العاده‌ای را در شرایط عملیاتی پیچیده و متغیر نشان می‌دهند و به طور مؤثر دفعات تعمیر و نگهداری و هزینه‌های تعویض را کاهش می‌دهند و در درازمدت منجر به مقرون به صرفه‌تر شدن می‌شوند. به دلیل کاهش تقاضا برای چدن خاکستری، شیرهای پروانه‌ای چدنی به تدریج در حال کنار گذاشته شدن هستند. از دیدگاه مواد اولیه، کمیابی به طور فزاینده‌ای ارزشمند می‌شود.