Materialien für Durchgangsventile

Die Auswahl des richtigen Materials für Durchgangsventile spielt eine entscheidende Rolle für deren Leistung und Eignung für spezifische Anwendungen. Durch das Verständnis der Eigenschaften und Vorteile verschiedener Materialien kann man Durchgangsventile auswählen, die nicht nur die betrieblichen Anforderungen ihrer Systeme erfüllen, sondern auch Langlebigkeit und Zuverlässigkeit bieten. Durchgangsventile bieten eine Reihe von Materialkombinationen, die auf spezifische Anforderungen zugeschnitten sind, wie Kostenwirksamkeit, Korrosionsbeständigkeit oder anhaltende Leistung unter Hochdruckbedingungen.

Inhaltsverzeichnis

• Materialien für das Gehäuse von Durchgangsventilen
• Materialien für Spindel, Sitz und Scheibe
• Verschleiß und Erosion
• Dichtung und Leckage
• Spezifikationen und Normen für Durchgangsventil-Materialien
• Konstruktionsüberlegungen

Materialien für das Gehäuse von Durchgangsventilen

Das Ventilgehäuse, die primäre Struktur des Durchgangsventils, ist den internen Drücken des Systems ausgesetzt und muss robust genug sein, um die Betriebsumgebung zu bewältigen. Materialien für das Ventilgehäuse werden basierend auf Faktoren wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten ausgewählt:

• Kohlenstoffstahl: Eine beliebte Wahl für industrielle Anwendungen aufgrund seiner Robustheit und Kosteneffizienz. Kohlenstoffstahl bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Haltbarkeit und Preis, was ihn für eine breite Palette von Durchgangsventilanwendungen geeignet macht, bei denen extreme Korrosionsbeständigkeit keine primäre Sorge ist. Das Material eignet sich für moderate bis hohe Temperaturen und Drücke, typischerweise bis zu 800°F (427°C) und 1980 psi (136 bar), abhängig von der spezifischen Sorte.
• Gusseisen: Wird in weniger anspruchsvollen Anwendungen verwendet, bietet Gusseisen ausreichende Festigkeit für niedrigere Druck- und Temperaturbedingungen. Seine geringeren Kosten machen es zu einer attraktiven Option für Systeme, bei denen die Kosten ein bedeutender Faktor sind. Gusseisen eignet sich im Allgemeinen für Temperaturen bis zu 450°F (232°C) und Drücke bis zu 250 psi (17,2 bar).
• Edelstahl: Wird für Umgebungen gewählt, in denen Korrosionsbeständigkeit von größter Bedeutung ist. Edelstahl ist ideal für Anwendungen mit aggressiven Medien oder in Branchen wie der Lebensmittelverarbeitung und Pharmazie, wo Sauberkeit und Nichtreaktivität entscheidend sind. Edelstahl kann Temperaturen bis zu 1000°F (538°C) und Drücke bis zu 3000 psi (207 bar) bewältigen, abhängig von der Legierung.
• PVC: PVC-Durchgangsventile bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, sind leicht und kostengünstig für den Umgang mit korrosiven Materialien. Sie sind jedoch nicht für Hochtemperatur- oder Hochdruckanwendungen geeignet. Außerdem haben sie eine geringere mechanische Festigkeit und thermische Stabilität im Vergleich zu Metallen. PVC eignet sich für Temperaturen bis zu 140°F (60°C) und Drücke bis zu 232 psi (16 bar).
• Geschmiedeter Stahl: Geschmiedete Stahl-Durchgangsventile sind ideal für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen aufgrund ihrer überlegenen Festigkeit und Haltbarkeit. Der Schmiedeprozess führt zu einer dichteren, gleichmäßigeren Materialstruktur, die verbesserte mechanische Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen Schlag und thermische Ermüdung bietet. Geschmiedeter Stahl ist in der Lage, Temperaturen bis zu 1050°F (566°C) und Drücke über 6000 psi (414 bar) zu widerstehen, abhängig von der Sorte.

Lesen Sie unseren Chemikalienbeständigkeitsführer für weitere Informationen zur Kompatibilität von Materialien mit verschiedenen Medien.

Materialien für Spindel, Sitz und Scheibe

Die Spindel und die Scheibe sind kritische bewegliche Teile eines Durchgangsventils, die für die tatsächliche Steuerung des Flüssigkeitsflusses verantwortlich sind. Die Auswahl der Materialien für diese Komponenten ist wesentlich, um die funktionale Integrität und Langlebigkeit des Ventils zu gewährleisten.

• Spindelmaterialien: Typischerweise aus Edelstahl gefertigt, muss die Spindel Korrosion und Verschleiß widerstehen, insbesondere da sie ständig gegen das Packungsmaterial in Bewegung ist, um Lecks zu verhindern. Die Beständigkeit von Edelstahl gegen Festfressen und Klemmen unter diesen Bedingungen macht es zu einer idealen Wahl.
• Sitzmaterialien: Der Sitz und die Scheibe kommen direkt mit dem Fluid in Kontakt und müssen aus Materialien bestehen, die den Eigenschaften des Fluids standhalten können, einschließlich Korrosivität und Abrasivität.
  • PTFE (Teflon): Hervorragende chemische Beständigkeit, niedrige Reibung, gut für nicht-abrasive Fluide.
  • RTFE (Verstärktes PTFE): Verbessert die Verschleißfestigkeit im Vergleich zu reinem PTFE für leicht abrasive Fluide.
  • Metall: Verschiedene Sorten von Edelstahl oder Bronze bieten eine gute Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturfähigkeiten für härtere Durchgangsventilanwendungen.
• Scheibenmaterialien: Durchgangsventile bieten verschiedene Scheibendesigns:
  • Steckertyp-Scheibe: Bietet maximale Erosionsbeständigkeit mit ihrem langen und konischen Design, was sie für Anwendungen geeignet macht, bei denen Erosion ein Anliegen ist. Edelstahl wird aufgrund seiner Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig für Steckertyp-Scheiben verwendet.
  • Zusammensetzungsscheibe: Verfügt über einen flachen Sitz für moderate Drosselung, wird jedoch für Hochdruckanwendungen aufgrund ihrer nicht-aerodynamischen Oberfläche nicht empfohlen. Messing oder Bronze bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung für Zusammensetzungsscheiben.
  • Kugelscheibe (konventionell): Bietet eine dünne Kontaktfläche, die eine gute Abdichtung und moderate Drosselung ermöglicht. Keramiken werden oft verwendet, um Kugelscheiben herzustellen.

In der Regel werden bei Gusseisen-Durchgangsventilen die Scheibe und der Sitzring oft aus Bronze hergestellt, während bei anspruchsvolleren Anwendungen mit Kohlenstoffstahl- oder Edelstahlventilkörpern das Trimmmaterial normalerweise aus Edelstahl besteht. Lesen Sie unseren Chemikalienbeständigkeitsführer für weitere Details zur Kompatibilität verschiedener Materialien mit unterschiedlichen Medien.

Verschleiß und Erosion

• Hartbeschichtungsmaterialien: In Anwendungen, bei denen Durchgangsventile hohen Geschwindigkeiten oder abrasiven Medien ausgesetzt sind, werden Hartbeschichtungsmaterialien wie Stellite auf Scheiben- und Sitzoberflächen aufgetragen. Dies erhöht die Verschleißfestigkeit erheblich und verlängert die Lebensdauer des Ventils unter anspruchsvollen Bedingungen.
• Erosionsbeständigkeit: Erosionsbeständigkeit ist entscheidend für Durchgangsventile im Dampfservice, wo die Geschwindigkeit des Dampfes eine schnelle Materialdegradation verursachen kann. Die Auswahl von Materialien mit hoher Erosionsbeständigkeit wie gehärtetem Edelstahl, Stellite und Nickellegierungen gewährleistet die Haltbarkeit und betriebliche Effizienz des Ventils.

Dichtung und Leckage

• Weichdichtungsmaterialien: Für Anwendungen, die eine dichte Abschaltung erfordern, verwenden Durchgangsventile weiche Dichtungsmaterialien wie PTFE. Diese Materialien bieten überlegene Dichtungsfähigkeiten bei niedrigeren Temperaturen und sind ideal für präzise Flusskontrollanwendungen, bei denen Leckagen minimiert werden müssen.
• Emissionsstandards: Die Materialauswahl bei Durchgangsventilen adressiert auch Umweltbedenken, insbesondere bei der Minimierung von flüchtigen Emissionen. Die Einhaltung von Standards wie ISO 15848 oder API 622 ist wesentlich, wobei bestimmte Materialien reduzierte Leckageraten und verbesserte Umweltleistungen bieten.

Spezifikationen und Normen für Durchgangsventil-Materialien

• ASTM und ASME Standards: Materialien, die im Bau von Durchgangsventilen verwendet werden, unterliegen strengen Standards, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen mechanischen und chemischen Eigenschaften für einen sicheren und effizienten Betrieb erfüllen. ASTM International liefert Spezifikationen für Materialzusammensetzung und -eigenschaften, während ASME-Standards, insbesondere ASME B16.34, die Anwendung dieser Materialien im Ventildesign, einschließlich Druck- und Temperaturbewertungen, detaillieren. Die Einhaltung dieser Standards garantiert, dass Durchgangsventile den Anforderungen ihrer vorgesehenen Anwendungen standhalten können.
• NACE MR0175/ISO 15156 Konformität: Für Durchgangsventile, die in Öl- und Gasanwendungen verwendet werden, insbesondere dort, wo saure Servicebedingungen vorhanden sind, müssen die Materialien mit NACE MR0175/ISO 15156 konform sein. Diese Norm behandelt die Auswahl von Materialien, die gegen Schwefelwasserstoffrissbildung in korrosiven Umgebungen beständig sind, und gewährleistet die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von Ventilen unter harten Bedingungen.
• Bleifreie Durchgangsventile: Wesentlich für die Einhaltung von Gesundheits- und Umweltsicherheitsstandards in Trinkwassersystemen, sind bleifreie Durchgangsventile aus Materialien gefertigt, die strenge Bleigehaltsvorschriften erfüllen. Das American National Standards Institute (ANSI) und die National Sanitation Foundation (NSF), insbesondere durch die NSF/ANSI 61 und NSF/ANSI 372 Standards, setzen die Kriterien für bleifreie Komponenten von Wassersystemen fest.

Konstruktionsüberlegungen

Durchgangsventile können ein Einzelsitz-Design mit einer Scheibe aufweisen, die sich in den Fließweg hinein- und herausbewegt, oder ein Doppelsitz-Design, das die hydraulische Last auf jede Scheibe reduziert, was für größere Ventile oder solche unter hohem Druck vorteilhaft ist. Zusätzlich hängt die Wahl zwischen einem konventionellen Design, bei dem das Prozessmedium direkt mit der Scheibe in Kontakt kommt, und einem käfiggeführten Design, das die Scheibe von Druck und Verformung isoliert, von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Käfiggeführte Designs sind jedoch nicht für viskose Medien geeignet, da die Gefahr der Verstopfung besteht. Käfiggeführte Designs erfordern Materialien, die schnelle Strömungsdynamiken und Turbulenzen ohne Abbau bewältigen können, wie Edelstahl oder Hastelloy.