تفاوت بین کلاس ها و رتبه بندی شیرهای فشار قوی

شیرهای فشار قوی دارای انواع مختلفی هستند. همه ما از این موضوع مطلع هستیم که شیرآلات نقش بسیاری مهمی در صنایع مختلف و بخصوص صنایع فرآوری ایفا می‌کنند. به منظور شناخت کلاس فشار شیرآلات از اصطلاحات مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام از آن‌ها دارای معنای مختص به خود هستند. این مشخصه‌ها و اصطلاحات فنی گاهی می‌تواند گیج کننده و منجر به سردرگمی و اشتباه در انتخاب شیر صنعتی مناسب برای کاربرد مورد نظر شوند. اگر بخواهید با کلاس‌های مختلف شیرآلات صنعتی آشنا شوید، به طور حتم باید با این اصطلاحات آشنایی کاملی پیدا کنید. در واقع، تنها زمانی امکان درجه‌بندی صحیح شیرآلات و کلاس کاری شیر الات وجود دارد که کاربران به طور کامل این اصطلاحات را بشناسند و بتوانند کاربرد آن‌ها را تشخیص دهند. در اینجا قصد داریم به طور کامل در مورد کلاس کاری شیر الات با شما مطالبی مفید را درمیان بگذاریم. اگر مشتاق کسب اطلاعات فنی در این زمینه هستید یا پرسش‌هایی در این رابطه ذهن شما مشغول کرده، ادامه متن را از دست ندهید.

فشار و دما دو معیار اصلی در تعریف کلاس شیرآلات

برای طبقه‌بندی کلاس فشار شیرآلات و تعریف قابلیت عملیاتی شیرها و اتصالات صنعتی دو پارامتر فشار و دمای عملیاتی از دیگر پارامترها نقش مهم‌تری بازی می‌کنند. به این ترتیب این دو معیار مبنای تعریف کلاس شیرهای صنعتی شده‌اند. ظرفیت تحمل شیرها و اتصالات در رابطه مستقیم با فشار و دما است. هرچه دمای عملیاتی بالاتر باشد میزان تحمل فشار کاهش می‌یابد و برعکس. واحدهای اندازه‌‍گیری دما تا حدود زیادی برای همه ما روشن و قابل درک هستند؛ ولی واحدهای اندازه‌گیری فشار کمی پیچیده‌تر می‌باشند. پس برای ادامه بحث کلاس فشار شیرآلات، ابتدا باید با واحدهای اندازه‌گیری فشار بیشتر آشنا شویم.

بیشتر بخوانید: کلاس و مشخصات لوله صنعتی چیست؟

شناخت کلاس شیرآلات یک امر ضروری در صنایع است

PSI

عبارت PSI مخفف پوند بر اینچ مربع (Pound per Square Inch) است. این معیار، پرکاربردترین واحد اندازه‌گیری فشار در کلیه کشورهای انگلیسی‌ زبان محسوب می‌شود و از آن در مبحث کلاس فشار شیرآلات به وفور استفاده می‌کنند. برای مثال 3000 PSI معادل با 206 بار و 6000 PSI معادل با 413 بار است.

دقت کنید که PSI و PSIG با هم تفاوت دارند و بسیاری از افراد در تشخیص این دو دچار مشکل می‌شوند. در زمان بررسی مشخصات و خرید انواع مختلف شیرآلات این موارد را در نظر داشته باشید. واحد فشار PSI میزان مطلق فشار است که نسبت به خلا اندازه‌گیری می‌شود. گاهی برای پرهیز از اشتباه، PSI را با PSIA هم نشان می‌دهند.

PSIG

عبارت PSIG مخفف Pound per Square Inch Gauge نشان‌دهنده فشار نسبت به فشار اتمسفریک یا محیط است. این عبارت همان اصطلاحی است که در فشارسنج‌ مورد استفاده قرار می‌گیرد. حرف G در این واحد فشار نشان می‌دهد که ما در مورد اختلاف فشار نسبت به فشار محیط صحبت می‌کنیم. هنگامی که فشار لاستیک خودرو یا لاستیک دوچرخه را اندازه‌گیری می‌کنیم، فشارسنج اختلاف فشار بین هوای داخل لاستیک و هوای بیرون آن را به ما نشان می‌دهد. این عدد همان PSIG است.

فشار مطلق هوا در سطح دریا برابر با 14.7 PSI است. بیایید تصور کنیم که فشار باد لاستیک خورو 30 PSIG باشد. با توجه به این مورد می‌توان گفت که فشار مطلق داخل لاستیک 44.7 PSI خواهد بود؛ زیرا 14.7+30 برابر با 44.7 است. همانطور که گفتیم در بعضی از مواد این واحد را با PSIA نشان می‌دهند که نشان‌دهنده مطلق بودن فشار است. استفاده از PSIG و PSIA به ما کمک می‌کند تا درک بهتری از موضوع بررسی کلاس فشار شیرآلات داشته باشیم.

رابطه فشار مطلق و فشار نسبی

بار – BAR

اگرچه در سیستم بین‌المللی (SI)، واحد فشار پاسکال (نیوتن بر متر مربع) است، اما در دنیای صنعتی بیشتر از واحد بار برای اندازهگیری و تعریف میزان فشار استفاده می‌شود. 1 بار معادل 100.000 پاسکال یا 100 کیلو پاسکال است. این واحد نیز در بحث نحوه تشخیص کلاس فلنج و کلاس کاری شیر الات اهمیت بالایی دارد.

معادل‌سازی PSI و BAR در شیرهای صنعتی

به طور کلی باید گفت که هر بار برابر با 14.5 PSI است. تا اینجای مطلب بیشتر در مورد واحدهای فشار صحبت کردیم، اما از اینجا به بعد می‌خواهیم مطالبی با پیچیدگی بیشتر مطرح کنیم. فشاری که یک شیر، خط لوله یا تجهیزات تحت فشار می‌توانند تحمل کنند به عوامل دیگری مانند جنس مورد استفاده و دمای کار نیز بستگی دارد. در واقع، به همین دلیل است که اصطلاحات و مفاهیم فنی مختلفی در این زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرند. کلاس فلنج ها، اتصالات و لوله‌های صنعتی را با توجه به همین موارد تعیین می‌‌کنند.

بیشتر بخوانید: راهنمای انتخاب استیل نسوز و مناسب درجه حرارت زیاد

شیرآلات صنعتی انواع مختلفی دارند

رده‌بندی کلاس ANSI و فشار اسمی (PN) در شیرهای صنعتی

معمولاً رده‌بندی و کلاس شیرهای صنعتی ساده به نظر نمی رسند، اما اگر با اصول آن آشنا شوید، اینطور نیست. رده‌بندی شیرها به کل فشاری که بدنه، عضو مسدود کننده و ساقه می توانند بدون نشتی تحمل کنند اشاره دارد. میزان تحمل فشار استاتیک بدنه و رده‌بندی فشار عملیاتی شیرها به روش‌های مختلفی بسته به سازنده، استاندارد و نوع شیر بیان می‌شود.

کلاس ANSI عمدتاً برای شیرهای فلنجی استفاده می‌شود. به عنوان حداکثر فشاری که فلنج یا شیر می تواند در دماهای افزایشی تحمل کند تعریف می شود. در این سیستم 7 کلاس فشار اصلی تعریف شده است که عبارتند از 125، 150، 250، 300، 400، 600، 900، 1500 و 2500. معمولا در معرفی این نوع رده‌بندی فشار از LBS، LB، CL یا # در کنار عدد کلاس استفاده می‌کنند.

خب، در اینجا لازم است به نکته‌ای اشاره کنیم که برای برخی افراد باعث اشتباه می‌شود. اگر ما در مورد واحد فشار پوند بر اینچ مربع یا همان PSI صحبت می‌کنیم با کلاس ANSI که اشاره کردیم، متفاوت است. باید بدانیم. فشار کاری 150 PSI معادل 10 بار است درحالی که فشار کاری برای کلاس CL 150 معادل 20 بار است.

از طرف دیگر سیستم رده‌بندی فشار اسمی (PN) را برای تعیین فشار و کلاس فشار شیرآلات داریم، که براساس مقدار فشار عملیاتی انواع شیرهای صنعتی و شیرهای فشارقوی تعریف شده است. این معیار عمدتا در سیستم‌های استاندارد اروپایی، از جمله DIN، EN، BS و ISO استفاده می‌شود و به همین دلیل فشار شیر بر حسب بار نشان داده می‌شود. بنابراین، یک شیر PN250 در فشار 250 بار، معادل 3625 PSI کار می‌کند؛ البته باید دقت کنید که با کلاس ANSI 250 یکسان نمی‌باشد.

معادل‌یابی کلاس ANSI و فشار اسمی (PN) در شیرهای صنعتی

همانطور که اشاره شده دو سیستم رایج رده‌بندی فشار اسمی (PN) و کلاس (CL) طبق استاندارد ASME در صنعت بصورت رایج برای تعیین فشار و کلاس فشار شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرند. استاندارد API 6D استانداردی است که نحوه معادل‌یابی PN و Class را به ما نشان می‌دهد. این امر را باید با توجه به جدول معادلات بین PN (فشار اسمی) و کلاس (ASME) بررسی کنیم. جدول مقایسه کلاس فشار شیر که در زیر آمده برای صنعتگران این حوزه بسیار کاربرد دارد.

سه مورد آخر در جدول بالا، خارج از تعاریف API 6D هستند و به عنوان کلاس میانی شناخته می‌شوند. برای مثال کلاس 800 که در API 602 آورده شده است، معادل حدوداً 4/132 بار یا 1920 PSI است. این مورد یک کلاس میانی بین کلاس‌های اصلی 600 و 900 به شمار می‌آید و به طور تقریبی با PN 140 یا 2000 PSI معرفی می‌شود. رده بندی شیرآلات با استفاده از همین موارد صورت می‌گیرد.

خرید این شیرآلات باید با توجه به استاندارد‌های مختلف انجام شود

استانداردهای سازندگان برای محصولات خاص

کلاس کاری شیر الات 4000 در هیچ استاندارد عمومی دیده نمی‌شود و استاندارد خاصی از کلاس فشار شیرآلات است، که در فهرست محصولات بعضی از تولیدکنندگان دیده می‌شود. کلاس کاری شیر الات 4500 در ASME B16.34 وجود دارد، اما نمی‌توان آن را در استاندارهای فلنج مشاهده کرد؛ چون از این رده محصول در شیرهای فلنجی استفاده نمی‌کنند. لازم است دوباره تکرار کنیم که، میزان رده‌بندی و کلاس را نباید با مقدار فشار عملیاتی یا کاری جهت اتصال شیر یا فلنج اشتباه گرفت. برای کلاس‌های ANSI نمودارهای فشار و دما هستند که با تعریف کلاس فلنج یا شیر و تعیین فشار عملیاتی و دمای کاری ارتباط برقرار می‌کنند.

بیشتر بخوانید: لوله استیل صنایع شیر چه ویژگی‌هایی دارند؟

بگذارید برای روشن شدن کلاس بندی فشار لوله مثالی بزنیم. یک شیر با کلاس 1500 و جنس فولاد ضد زنگ 316 در دمای 25 درجه سانتی‌گراد 248 بار را تحمل می‌کند، درحالی که در دمای 250 درجه سانتی‌گراد تنها 166 بار را تحمل خواهد کرد. فولاد کربنی A105 در دمای 25 درجه سانتی‌گراد می‌تواند تا 255 بار و در دمای 250 درجه سانتی‌گراد حداکثر 209 بار را تحمل کند. پس مشاهده می‌کنید که در انتخاب کلاس مناسب هم فشار و هم دما باید مد نظر قرار گیرند. به همین دلیل، باید به طور کامل به بررسی جداول و نمودارهای کلاس بندی فشار بپردازید تا شیر یا اتصالات استیل مورد انتخاب در آینده دچار مشکلی نشوند.

شیرآلات برای فشار و دمای کاری متفاوتی استفاده می‌شوند

معیار و کلاس WOG

WOG مخفف کلمات Water, Oil, Gas یا آب، روغن، گاز است؛ که استاندارد دیگری از کلاس فشار شیرآلات محسوب می‌شود و یک درجه‌بندی فشار برای شیرها در دمای محیط است. توجه کنید که گاز در این استاندارد به معنای مایعات تبخیر شده است و گازهای قابل احتراق را شامل نمی‌شود. روغن نیز مایعی قابل جاری شدن با ویسکوزیته نسبتاً بالاتری به آب است که قابلیت روانکاری داشته باشد.

استاندارد MSS-SP-25 مشخص می‌‌کند که WO (آب و روغن) در WOG ،GLP (فشار گاز و مایع)، WWP (فشار کاری آب) و W (فشار آب) مترادف و معادل CWP هستند. CWP و WOG در واقع، یک معیار به شمار می‌آیند. استاندارد MSS SP-110، این مورد یعنی CWP (Cold Working Pressure) را به شکل زیر تعریف می‌کند: CWP حداکثر میزان فشار مجاز در دمای معمولی محیط است که عموماً بین منفی29 تا 38 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

حال با مثالی از این استاندارد در زمینه کلاس فشار شیرآلات و کلاس کاری شیر الات کمی موضوع را روشن‌تر کنیم. مقادیر واحدهای مربوطه بر اساس PSI هستند. شما می‌‌توانید WOG را به PSI تغییر دهید. برای مثال، 600 WOG برابر با 600 PSI در دمای اتاق است. فقط دقت کنید که با کلاس بندی فشار اشتباه نشود!

در واقع، 2000 WOG = 2000 PSI ≈ CL 800 ≈ PN 140.

حداکثر فشار کاری مجاز یا MAWP

این معیار (maximum allowable working pressure) نشان‌دهنده بالاترین فشاری است که یک شیر می‌‌تواند آن را در یک دمای خاص تحمل کند. در واقع، به همین دلیل به آن فشار مجاز گفته می‌شود. این معیار از کُدهای مخازن تحت فشار طبق استاندارد ASME می‌آيد و به بیش‌ترین میزان فشار کاری مجاز اشاره می‌کند. به طور کلی توصیه می‌شود که میزان MAWP باید برابر یا حتی بیشتر از فشار طراحی باشد. این هم نمونه‌ای دیگر است که خود نشان‌دهنده اهمیت بسیار بالای بررسی کلاس فشار شیرآلات است.

جدول مربوط به رابطه فشار و دما

اهمیت توجه به واحدهای مختلف

در زمان انتخاب و خرید شیرهای صنعتی باید همواره به واحدهای فشار مانند MWAP 1500 PSI توجه کرد. تا اینجا آشنا شدیم که معیارهای مختلفی برای تعریف کلاس شیرها وجود دارند، واحدهایی همچون فشار کاری یا عملیاتی، فشار طراحی و حداکثر فشار کاری مجاز که باید به دقت مورد توجه قرار گیرند. به عنوان جمع‌بندی این موارد را به شکل زیر خلاصه کردیم:

• فشار کاری یا عملیاتی: فشاری که تجهیزات در آن به طور معمول کار می‌کنند.
• فشار طراحی: فشار عملیاتی به علاوه فشار اضافی که ممکن است تجهیزات در حین فعالیت و در شرایط حاد آن را تجربه کنند.
• حداکثر فشار کاری مجاز یا MAWP: حداکثر فشار کاری که توسط سازنده شیر تعیین شده است و عملکرد شیر در آن شرایط امکان‌پذیر خواهد بود.
• فشار تست: فشاری که تولیدکننده تجهیزات یا شیر مربوطه محصولات خود را بدون نشتی یا با ضریب نشتی تعریف شده آزمایش می‌کند. معمولاً آزمون در دوره زمتنی کوتاهی انجام می‌شود.
• فشار انفجار: فشاری که در آن تجهیزات به طور غیر قابل برگشتی آسیب می‌بینند و معمولاً به انتهای کارکرد خود می‌رسند.

انتخاب نهایی: هنگامی که شیر و تمام اجزا آن از نظر فشار و دما مورد بررسی قرار گرفتند (کلاس بندی فشار)، باید فشار اعلام شده شیر را با استفاده از واحدهای مختلفی به سمت بالا گرد کرد. این امر به شما کمک می‌‌کند تا کلاس فشار شیرآلات را به شکل مناسبی تخمین بزنید و بتوانید بهترین گزینه موجود را انتخاب کنید.

میزان فشار عملیاتی با فشار طراحی متفاوت است

سخن پایانی

شیرآلات صنعتی در مدل‌های مختلفی به تولید می‌رسند. برای تهیه یک شیر مناسب در این زمینه باید به طور کامل با کلیه استانداردها و همچنین واحد‌های مورد استفاده در این رابطه آشنایی پیدا کنید. در واقع، همه فعالان حوزه‌های صنعتی باید نسبت به این معیارها آشنایی مقدماتی داشته باشند.

بررسی کلاس فشار شیرآلات یکی از پیچیده‌ترین و در عین حال، مهم‌ترین مباحث در صنایع محسوب می‌شود. بدون تعیین کلاس شیر و اتصالات در شبکه‌های لوله، نمی‌توان از بابت عملکرد صحیح سیستم مربوطه اطمینان داشت. امیدواریم با ارائه این اطلاعات خلاصه به شما در درک بهتر این مفاهیم کمک کرده باشیم.

برای خرید لوله استیل، اتصالات استیل و شیرآلات صنعتی می‌توانید به مجموعه استیل رخ مراجعه کنید. استیل رخ به طور تخصصی در حوزه مواد اولیه استنلس استیل یا همان فولاد ضد زنگ فعالیت می‌کند. پیشنهاد میکنیم از وب‌سایت این مجموعه بازدید نمایید و با کارشناسان ما در ارتباط باشید.