كمكون أساسي للتحكم في أنظمة نقل السوائل الصناعية ، يتم استخدام صمامات كرة مقعد الكرة في الأنابيب على نطاق واسع في النفط والكيماويات والغاز الطبيعي والتعدين وغيرها من المجالات.أداء الختم الخاص بهم يحدد مباشرة السلامةنوع الختم هو عنصر تصميم أساسي من صمامات الكرة المقعد الكرة، مقسمة أساسا إلى فئتين:"الختم بين الكرة والمقعد" و "الختم عند اتصال جذع الصمام/جسم الصمام"من بينها، فإن الختم بين الكرة والمقعد هو الأساس (يمثل أكثر من 80٪ من مشاكل فشل الختم). تختلف أنواع الختم المختلفة اختلافًا كبيرًا في اختيار المواد.مقاومة الضغط والحرارة العالية، والوسائط المطبقة على سبيل المثال، الختم الصلب مع الكربيد التونغستينية الكربيد المسمنت مناسبة لظروف العمل عالية الضغط، ودرجة الحرارة العالية، والآكل،بينما الختم الناعم هو أكثر ملاءمة للضغط المنخفض، الحرارة العادية، والسيناريوهات المتوسطة النظيفة. تستخدم هذه المقالة لغة بسيطة وجداول واضحة لتقديم أنواع الختم الشائعة، والخصائص الهيكلية، والسيناريوهات المطبقة،والمزايا الأساسية لفولفات الكرات في أنابيب الأنابيب، مساعدة الممارسين في الصناعة على مطابقة ظروف العمل بسرعة مع أنواع الختم وتحسين دقة الاختيار.
1تصنيف الختم الأساسي: التركيز على أنواع الختم بين الكرة والمقعد (التطبيقات الرئيسية)
يعتمد أداء الختم من صمامات كرة مقعد الكرة للأنابيب بشكل رئيسي على تأثير الختم المناسب بين الكرة والمقعد. هناك 4 أنواع أساسية من الختم ،من بينها الصمامات الصلبة تمثل أكثر من 60 ٪ في مجالات التعدين والنفط والغاز بسبب تكييفها لظروف العمل الصناعية القاسية (وخاصة تطبيق مواد كربيد التلفستين):
| نوع الختم | الخصائص الهيكلية | تطابق المواد الأساسية | سيناريوهات قابلة للتطبيق | المزايا الرئيسية | القيود |
|---|---|---|---|---|---|
| الختم الناعم (الختم المرن) | مقعد الصمام يتبنى مواد مرنة (على سبيل المثال، PTFE، المطاط) ، والتي تناسب الكرة من خلال تحميل مسبق وتعويض ثغرات الختم اعتمادا على مرونة المواد | الكرة: طبقة من الفولاذ المقاوم للصدأ / كربيد التونغستين؛ مقعد الصمام: PTFE ، المطاط النيتريل ، المطاط الفلور | ضغط منخفض (≤10MPa) ، درجة حرارة عادية (≤150°C) ، وسائل نظيفة (مثل الماء، الغاز الطبيعي، النفط المكرر) ؛ إمدادات مياه المناجم وتصريفها، أنابيب المياه الكيميائية منخفضة الضغط | تأثير ختم ممتاز (عدد تسرب منخفض للغاية) ، بنية بسيطة، تكلفة منخفضة، عزم تشغيل صغير | مقاومة ضعيفة لدرجات الحرارة العالية والضغط العالي ؛ المواد المرنة عرضة للشيخوخة / البلى (غير مناسبة لوسائط تحتوي على جسيمات) |
| الختم الصلب (الختم المعدني) | كل من الكرة ومقعد الصمام مصنوع من مواد صلبة ، مع دقة التركيب مضمونة من خلال المعالجة الدقيقة. بعض التصاميم تشمل هياكل تعويض مرنة (على سبيل المثال ، تحميل الربيع) | الكرة: كربيد التولفستين الكربيد المسمنت (YG8 / YG10) ، الصلب المقاوم للصدأ المطوي على اللحام مع سبيكة صلبة ؛ مقعد الصمام: إدخال كربيد التولفستين ، سبيكة على أساس الكوبالت | الضغط العالي (≤42MPa) ، درجة الحرارة العالية (≤550°C) ، الوسائط السامة/التي تحتوي على الجسيمات (على سبيل المثال، النفط الخام، السماد المعدني، البخار عالي درجة الحرارة) ؛ حفر النفط والغاز، نقل مخلفات المناجم | مقاومة للارتداء ، مقاومة لدرجات الحرارة العالية ، مقاومة للتآكل ، عمر خدمة طويل (من 3 إلى 5 أضعاف الختم الناعم) | متطلبات الدقة العالية للمعالجة، تكلفة عالية نسبيا، عزم دوران تشغيل أكبر قليلا |
| الختم العائم (كرة عائمة) | الكرة ليس لها عمود ثابت، والضغط المتوسط يدفع الكرة لتناسب مقعد الصمام أسفل مجرى للختم، والتي تنتمي إلى "الختم الذاتي | الكرة: الفولاذ المقاوم للصدأ / كربيد التنغستن ؛ مقعد الصمام: PTFE (ضغط منخفض) / كربيد التنغستن (ضغط مرتفع) | ضغط منخفض متوسط (≤25MPa) ، درجة حرارة طبيعية متوسطة (≤300°C) ؛ خطوط أنابيب صناعية عامة، نقل الغاز الحضري | الهيكل المدمج، الختم الموثوق به (تأثير الختم الأفضل مع ارتفاع الضغط) ، صيانة مريحة | الكرة عرضة للاستنزاف في ظل ظروف الضغط العالي ، غير مناسبة لسيناريوهات الضغط العالي للغاية |
| الختم الثابت (الكرة الثابتة) | يتم تثبيت الكرة بواسطة العمود العلوي والسفلي، ومقعد الصمام يناسب الكرة بنشاط للتختم. يمكن تجهيزها بهيكل محمل بالربيع للتعويض عن التآكل | الكرة: كربيد التونغستين الكربيد المسمونة؛ مقعد الصمام: كربيد التونغستين / سبيكة على أساس الكوبالت (الختم الصلب) ، PTFE (الختم الناعم) | سيناريوهات التحكم عالية الضغط (≤64MPa) ، ودرجة الحرارة العالية (≤600°C) ، ودقة عالية (على سبيل المثال، آبار النفط والغاز العميقة للغاية، خطوط الأنابيب الكيميائية عالية الضغط) | استقرار الختم القوي ، مقاوم للارتداء ، مناسب لظروف العمل القاسية | هيكل معقد، تكلفة عالية، متطلبات أعلى قليلا للتركيب والصيانة |
الملاحظات الإضافية:
- المزايا الرئيسية لمواد كربيد التونغستين: في الختم الصلب،كربيد التولفستين الكربيد المسمنت (HRA≥90) أصبح الخيار الأول لظروف العمل المتوسطة تحت الضغط العالي والجسيمات بسبب صلابة عالية للغاية، مقاومة الارتداء، ومقاومة التآكل، على سبيل المثال، صمامات الكرة في خطوط النقل من مخلفات المنجم تعتمد غطاء كرة مقعد الكربيد التونغستين،مع عمر الخدمة 5-8 أضعاف غطاء الفولاذ المقاوم للصدأ;
- نوع الختم الهجين: بعض صمامات الكرات الراقية تعتمد مزيج "الختم الصلب + الختم الناعم" (على سبيل المثال ، مقعد صمام كربيد التلفستين + حلقة تعويض مرنة من PTFE) ،الجمع بين مقاومة الارتداء للختم الصلب وانخفاض تسرب الختم الناعم، مناسبة لظروف العمل المعقدة (على سبيل المثال، التبديل بين الوسائط التي تحتوي على جسيمات منخفضة الضغط والصحية).
- سد الصمام / سد جسم الصمام: إنه ختم مساعد (لمنع التسرب في سد الصمام). الأنواع الرئيسية هي "سد التعبئة" (تعبئة الجرافيت) أو "سد حلقة O" (الفلوروبير / حلقة O).يجب أن يكون اختيار المواد متوافقًا مع الختم الرئيسي.مثل، عبوات الجرافيت لظروف العمل عالية درجة الحرارة)
2تحليل مفصل لأنواع الختم الشائعة (تكييف السيناريو الرئيسي)
2.1 الختم الناعم: "الاختيار الاقتصادي" للضغط المنخفض ودرجة الحرارة العادية
جوهر الختم الناعم هو "الختم المناسب للمواد المرنة" ، مع أبسط هيكل وأقل تكلفة ، مناسبة للسيناريوهات التقليدية دون جزيئات وضغط منخفض:
- مطابقة المواد: عادة ما تكون الكرة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (الملمع على السطح) ، ومقعد الصمام مصنوع من PTFE (مقاوم للحمض والقلي) أو المطاط الفلور (مقاوم للزيت) ؛
- التطبيقات النموذجية: أنابيب مياه الصنبور الحضرية، نقل الغاز الطبيعي المدني، أنابيب المذيبات الكيميائية منخفضة الضغط.
- ملاحظة رئيسية: تجنب الاستخدام في الوسائط التي تحتوي على الجسيمات (مثل السماد المعدني والرمل) ، وإلا فإن مقعد الصمام المرن سوف يرتدي بسرعة ، مما يؤدي إلى فشل الختم.
2.2 الختم الصلب (على أساس كربيد التونغستن): "الاختيار الموثوق به" لظروف العمل القاسية
الختم الصلب هو الخيار الرئيسي لظروف العمل الصناعية القاسية، وخاصة مجموعة مقعد الكرة من مواد الكربيد التونغستين، والتي تتكيف تماما مع الضغط العالي،درجة حرارة عالية، والوسائط التي تحتوي على الجسيمات:
- مطابقة المواد: يتم تجميع الكرة أو طيها بالكربيد التولفستين ، ومقعد الصمام هو إدراج كربيد التولفستين (يتم تثبيته عن طريق التداخل).بعضها مجهز بمنظومة رباعية لتعويض التآكل;
- التطبيقات النموذجية: نقل النفايات العالية الضغط في المناجم ، أنابيب استخراج آبار النفط والغاز ، صمامات تفريغ المفاعل الكيميائي عالية درجة الحرارة.
- المزايا الرئيسية: يمكن أن تتحمل كسر الحصى في السماد المعدني وتآكل البخار عالي درجة الحرارة،مع معدل تسرب يمكن التحكم به على مستوى منخفض للغاية (متوافق مع معايير API 6D).
2.3 الختم العائم: "اختيار متوازن" للسيناريوهات العامة
الصمامات العائمة لها هيكل مضغوط ولا تتطلب معالجة معقدة ، مما يجعلها الخيار الرئيسي لسيناريوهات الضغط المتوسط المنخفض:
- منطق العمل: كلما كان الضغط المتوسط أعلى، كلما كان ضغط التثبيت بين الكرة ومقعد الصمام أكبر، وكلما كان تأثير الختم أفضل (الخصائص الذاتية).
- تكييف المواد: "الصلب المقاوم للصدأ + PTFE" الختم الناعم لوسائط نظيفة منخفضة الضغط ،و "طلاء كربيد التنغستن + مقعد صمام كربيد التنغستن" الختم الصلب للوسائط التي تحتوي على جسيمات متوسطة الضغط;
- التطبيقات النموذجية: أنابيب إمدادات المياه تحت الأرض في المناجم وأنابيب الصرف الصحي، أنابيب نقل المواد الخام الكيميائية المتوسطة الضغط.
2.4 الختم الثابت: "خيار متطور" للضغط العالي والدقة العالية
بسبب الكرة الثابتة ، يحتوي الختم الثابت على فجوات الختم أكثر استقراراً ، وهو مناسب للسيناريوهات التي تتطلب تحكمًا واستقرارًا عالي الدقة:
- الخصائص الهيكلية: يتم تثبيت الكرة بواسطة العمود العلوي والسفلي لتجنب زيادة ثغرات الختم الناجمة عن انحراف الكرة.يمكن تجهيزها بمقعد صمام محمل بالربيع لتعويض التآكل تلقائيًا (على سبيل المثال ، بعد ارتداء مقعد صمام الكربيد التنغستن ، يدفع الربيع مقعد الصمام ليتلاءم مع الكرة ، مما يطيل عمر الخدمة ؛
- التطبيقات النموذجية: التحكم في السوائل عالية الضغط في آبار النفط والغاز العميقة للغاية ، أنابيب التفاعل الكيميائي عالية الضغط ، الأنظمة الهيدروليكية عالية الضغط في المنجم.
- مطابقة المواد: يفضل الختم الصلب بمقعد كرة الكربيد التنغستن لضمان مقاومة الارتداء وأداء الختم تحت ضغط عال.
3توصيات الاختيار: 3 خطوات لاختيار نوع الختم المناسب
الخطوة 1: تحقق من معايير ظروف العمل (الضغط + درجة الحرارة)
- ضغط منخفض (≤10MPa) ، درجة حرارة عادية (≤150°C) → ختم ناعم.
- الضغط المتوسط العالي (≥10MPa) ، درجة الحرارة العالية (≥150°C) → الختم الصلب (مواد كربيد التنغستن)
- ضغط عالي للغاية (≥ 42MPa) ، درجة حرارة عالية للغاية (≥ 500 درجة مئوية) → إغلاق صلب ثابت.
الخطوة الثانية: تحقق من خصائص المتوسط
- الوسائط النظيفة (المياه، الغاز الطبيعي، النفط المكرر) → الختم الناعم (الاقتصادي) أو الختم الهجين (التسرب المنخفض) ؛
- الوسائط المآكلة/التي تحتوي على الجسيمات (دبابيس معدنية، زيت خام، محلولات حمضية قليرية) → الختم الصلب (مقعد كرة كربيد التنغستن)
- الوسائط الساخنة للغاية (مخلفات منجم، سماد الفحم) → كرة الكربيد التولفستينية متكاملة + مقعد صمام إدخال الكربيد التولفستينية.
الخطوة الثالثة: النظر في التكاليف ومتطلبات الصيانة
- ميزانية محدودة، صيانة متكررة → ختم ناعم (تكلفة منخفضة لاستبدال مقعد الصمام)
- السعي لتحقيق عمر خدمة طويل وصيانة منخفضة → الختم الصلب (مواد كربيد التنغستن ، عمر خدمة طويل ، مما يقلل من وقت التوقف للصيانة) ؛
- التحكم بدقة عالية → الختم الثابت (استقرار الختم القوي ، دقة التحكم العالية).
حالات اختيار نموذجية:
- الحالة 1: أنابيب نقل رذاذ المناجم (ضغط 16MPa ، وسط يحتوي على الحصى) → الختم الصلب العائم (كرة كربيد التونغستين + مقعد صمام كربيد التونغستين)
- الحالة 2: نقل الغاز الطبيعي الحضري (ضغط 4MPa ، وسط نظيف) → الختم الناعم العائم (كرة الفولاذ المقاوم للصدأ + مقعد صمام PTFE)
- الحالة الثالثة: استخراج نفط وغاز عميق للغاية (ضغط 64MPa، درجة حرارة عالية 350 درجة مئوية) → الختم الصلب الثابت (كرة كربيد التنغستن + مقعد صمام سبائك على أساس الكوبالت).
4ملاحظات الاستخدام والصيانة
- التكيف مع المواد أمر رئيسي: بالنسبة للوسائط التي تحتوي على الجسيمات ، يجب اختيار الختم الصلب (خاصة كربيد التفنجامين) لتجنب التآكل السريع لمقعد صمام الختم الناعم.لظروف العمل عالية درجة الحرارة (≥ 300 درجة مئوية)، يجب اختيار أغلفة التعبئة من الجرافيت (في جذع الصمام) لتجنب شيخوخة الأغلفة المطاطية.
- التفتيش قبل التثبيت: تأكيد دقة تركيب الكرة ومقعد الصمام (خامة السطح Ra≤0.8μm للختم الصلب) لتجنب الثغرات في الختم الناجمة عن شوائب التثبيت.
- صيانة منتظمة: يوصى بفحص مقاعد صمام الختم الناعم كل 1-2 سنوات واستبدالها في الوقت المناسب إذا تم العثور على الشيخوخة.تنظيف الشوائب الجسيمية بانتظام حول مقعد الصمام لتجنب الأضرار اللاصقة على سطح الختم;
- تجنب سوء التشغيل: Hard sealing ball valves should be fully opened or closed during operation to avoid local wear of the sealing surface caused by partial opening (soft sealing can be fine-tuned but is not recommended for long-term half-opening).
الاستنتاج: جوهر اختيار نوع الختم هو "مطابقة ظروف العمل"
لا يوجد نوع "أفضل" للختم لصمامات الكرة الكرة في أنابيب الأنابيب ، فقط "الأكثر ملاءمة": يتم اختيار الختم الناعم لسيناريوهات الضغط المنخفض والنظافة (اقتصادية وفعالة) ،يتم اختيار الختم الصلب (مع كربيد التنغستن كقلب) لظروف العمل عالية الضغط والقاسية، ويتم اختيار الختم الثابت للتحكم بدقة عالية. كممارس في صناعة كربيد التفنجامين، يوصى بالتركيز على معايير حالة العمل للعميل (الضغط،درجة الحرارةيجب إعطاء الأولوية لتوصية حلول الختم الصلب لكربيد التنغستن لظروف العمل القاسية مثل التعدين والنفط والغاز.الذي لا يضمن فقط موثوقية الختم ولكن أيضا يعطي اللعب لمزايا مقاومة للكسارة من مواد الكربيد التنغستن، تمديد عمر صمامات الكرات.
إذا كنت بحاجة إلى توصية أنواع الختم وتكوينات مواد الكربيد التنغستنية لظروف العمل المحددة (على سبيل المثال، وسائط خاصة، وضغط شديد ودرجة حرارة) ،يرجى الاتصال بنا للحصول على حلول مخصصة للمساعدة في تحسين سلامة واقتصاد نظم نقل السوائل.



