برسیم در اصل آلیاژی است که عمدتاً از مس و روی تشکیل شده و معمولاً حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد مس دارد. علت مقاومت بالای آن در برابر خوردگی چیست؟ در واقع سه دلیل اصلی برای این موضوع وجود دارد. اول، لایهای محافظ از اکسید مس روی سطح آن ایجاد میشود. دوم، مؤلفه روی به نوعی نقش سدی در برابر آسیبهای بیشتر ایفا میکند. و سوم، برسیم به طور طبیعی دارای خواص ضد میکروبی است که از تشکیل فیلمهای زیستی مزاحم جلوگیری میکند. بر اساس دادههای انجمن توسعه مس، برسیم قرمز که حدود ۸۵ درصد مس دارد، در سیستمهای آب شهری حدود ۹۳ درصد کمتر از برسیم معمولی دچار فرآیند حذف روی (دزینکیفیکیشن) میشود، همانطور که در یافتههای سال ۲۰۲۳ آنها گزارش شده است. به دلیل تعادل مناسب این مواد، شیرهای کروی برسیمی میتوانند با آبی با سطوح pH حدود ۶٫۵ تا ۸٫۵ کار کنند بدون اینکه نشانهای از فرسودگی در طول زمان نشان دهند.
وقتی از کاهش روی صحبت میکنیم، منظور ما حذف انتخابی روی از سطوح فلزی است. این پدیده عمدتاً زمانی رخ میدهد که مواد در معرض شرایط اسیدی با pH پایینتر از ۶٫۵ یا مناطقی با سطح کلرید بیش از حدود ۱۰۰ قسمت در میلیون قرار بگیرند. متخصصان صنعت راهکارهای متعددی برای مقابله با این مشکل توسعه دادهاند. برای شروع، بسیاری از شرکتها اکنون قطعات را با آلیاژهای برنج حاوی کمتر از ۱۵ درصد روی تولید میکنند، به ویژه در جایی که این مواد با مایعات تماس پیدا میکنند. برخی همچنین پس از اتمام تولید، پوششهای سطحی خاصی اعمال میکنند تا لایههای محافظی روی فلز ایجاد شود. علاوه بر این، رعایت دستورالعملهای ASTM B584 که به طور خاص برای برنج مقاوم در برابر کاهش روی طراحی شدهاند، ارزش قابل توجهی دارد. همه این روشها با هم تفاوت چشمگیری ایجاد میکنند. مطالعات نشان میدهد که شیرآلاتی که با این روشها پردازش شدهاند، در محیطهای شیمیایی سخت حدود ۷۸ درصد کمتر از شیرآلات معمولی و بدون پوشش از نوع برنج دچار خرابی میشوند. این سطح از قابلیت اطمینان در کاربردهای صنعتی که توقف تجهیزات میتواند هزینهبر باشد، اهمیت زیادی دارد.
از نظر استحکام و مقاومت در برابر حرارت، برنج به راحتی بر پلاستیک پیشی میگیرد. اعداد و ارقام نیز داستان را به وضوح بیان میکنند – استحکام تسلیم برنج حدوداً سه برابر پلیوینیل کلرید (PVC) است که به ترتیب ۱۴۵ مگاپاسکال در مقابل ۵۵ مگاپاسکال است. و اگر به محدوده دمایی نگاه کنیم، برنج میتواند دماهای بین ۲۰- درجه فارنهایت تا ۴۰۰ درجه فارنهایت را تحمل کند، در حالی که PVC از دمای حدود ۳۳ درجه فارنهایت نگران میشود و حداکثر دمای قابل تحمل آن ۱۴۰ درجه فارنهایت است. این موضوع در عمل چه معنا دارد؟ برنج در معرض بخار دچار تغییر شکل نمیشود که یک مشکل رایج در بسیاری از سیستمها محسوب میشود. علاوه بر این، در برابر نوسانات ناگهانی فشار که به آن رویداد «ضربه آبی» (واتر همر) میگویند، عملکرد بسیار بهتری دارد. بیشتر شیرهای پلاستیکی در این شرایط تحت فشار بین ۱۵ تا ۲۵ PSI ترک میخورند، اما قطعات برنجی عموماً بدون خرابی مقاومت میکنند.
مطالعه پنجساله انجمن بینالمللی NACE از سیستمهای تهویه مطبوع ساحلی نشان داد که شیرهای کروی برنجی با نرخ تنها ۰٫۰۰۲ میلیمتر در سال خوردگی دچار میشوند، در حالی که فولاد کربنی با نرخ ۰٫۸ میلیمتر در سال خورده میشود. مقاومت بالای آنها در برابر خستگی امکان بیش از ۵۰٬۰۰۰ چرخه عملکرد را بدون نشتی در بستن میله فراهم میکند و آنها را به گزینهای ایدهآل برای سیستمهای کنترل اتوماتیک که تحت نوسانات متعدد فشار قرار دارند تبدیل میکند.
شیرهای کروی برنجی به دلیل مقاومت طبیعی در برابر مواد شیمیایی، آب شور و آلایندههای صنعتی در کاربردهای demanding عملکرد برجستهای دارند. لایه اکسید محافظ تشکیلشده روی آلیاژ مس-روی، قابلیت اطمینان بلندمدت را حتی در شرایط سخت نیز تضمین میکند.
شیرهای برنجی در برابر مواد اسیدی و قلیایی در کاربردهای فرآوری شیمیایی به خوبی مقاومت میکنند و حتی در سطوح pH تا ۱۲ نیز پیش از اینکه سایش قابل توجهی نشان دهند، عملکرد مناسبی دارند. در مواجهه با آب شور در محیطهای دریایی، این شیرها واقعاً برجسته میشوند. گزارشهای تعمیر و نگهداری زیرساختهای ساحلی نشان میدهند که طی پنج سال تنها حدود سهچهارم تعویض شیرهای کمتری نسبت به معادلهای فولاد ضدزنگ مورد نیاز است، مطابق مطالعات اخیر صنعتی انجمن مهندسین متخصص خوردگی (NACE) در سال ۲۰۲۳. چیزی که برنج را برای عملیات صنعتی ارزشمند میکند، توانایی آن در مقاومت در برابر مواد خورنده شیمیایی و همچنین تنشهای فیزیکی است که مواد دیگر را میشکنند. این ترکیب به حفظ درزگیری مناسب در کار با سوسپانسیونهای ساینده و سخت که تمایل به آسیب زدن به تجهیزات در طول زمان دارند، کمک میکند.
در طی بازسازی سیستم خنککننده آب دریا در میامی بیچ در سال ۲۰۲۲، ۱۲۰۰ عدد شیر پلاستیکی با معادلهای برنجی جایگزین شدند. پس از ۱۸ ماه:
این نتایج یافتههای گزارش مهندسی خوردگی سال ۲۰۲۳ را تأیید میکند که نشان میدهد شیرهای برنجی در محیطهای غنی از کلرید با نرخی برابر یکهشتم شیرهای پلاستیکی دچار خرابی میشوند.
| ویژگی | صمام کروی برنجی | کلید گوosh پی وی سی |
|---|---|---|
| مقاومت کلريدي | >۲۰ سال (ASTM B858) | ۳ تا ۵ سال (NACE) |
| تحمل فشار | ۶۰۰ PSI (ASME B16.34) | ۱۵۰ PSI (ASTM D1784) |
| محدوده دما | -۲۰ درجه فارنهایت تا ۴۰۰ درجه فارنهایت | 33 درجه فارنهایت تا 140 درجه فارنهایت |
| تخریب ناشی از اشعه ماوراء بنفش | هیچکدام | شدید در عرض دو سال |
مطالعات خستگی مواد (2023) نشان میدهد که شیرهای PVC در محیطهای با رطوبت بالا 83 درصد سریعتر دچار کاهش ضخامت دیواره میشوند و این امر استحکام برنج را به عنوان انتخاب ترجیحی برای نصبهای دائمی تأیید میکند.
شیرهای کروی از جنس برنج برای کنترل جریان سیالات حتی در دماهای بین 20- درجه فارنهایت تا 400 درجه نیز عملکرد عالی دارند. این شیرها همچنین میتوانند در برابر فشارهای شدید مقاومت کنند و بدون مشکل بیش از 600 پوند بر اینچ مربع را تحمل نمایند. عامل اصلی قابلیت اطمینان بالای شیرهای برنجی چیست؟ ضریب انبساط حرارتی آنها حدود 11.6 میکرومتر بر متر بر درجه سانتیگراد است. این بدان معناست که با تغییرات سریع دما، این شیرها زیاد منبسط یا منقبض نمیشوند و این امر به جلوگیری از خرابی آببندیها کمک میکند. به همین دلیل بسیاری از مهندسان در سیستمهای تهویه مطبوع (HVAC) و فرآیندهای صنعتی دیگر، شیرهای برنجی را ترجیح میدهند؛ جایی که جایگزینهای پلاستیکی در شرایط مشابه تمایل به ترک خوردن دارند. این ماده در مقایسه با اکثر جایگزینهای موجود در بازار، عملکرد بهتری در مقابل نوسانات شدید دما از خود نشان میدهد.
اکثر خانهها و کسبوکارها همچنان برای نیازهای لولهکشی خود به دلیل دوام بیشتر، نشت کمتر و عملکرد بهتر کلی از فیتینگهای برنجی استفاده میکنند. طبق تحقیقات اخیر در سال 2023 درباره مواد مورد استفاده در سیستمهای لولهکشی، حدود ۸ از هر ۱۰ خانه جدید در واقع شیرهای برنجی را روی خطوط اصلی آب و همچنین برای قطع کردن تجهیزات نصب میکنند. این امر به ویژه در مناطقی که لولهها باید فشاری بالاتر از ۶۰۰ پوند بر اینچ مربع را تحمل کنند، منطقی است. شیرهای برنجی همچنین دارای ویژگی چرخش ربع دور (quarter turn) هستند که کار با آنها را در فضاهای تنگ پشت دیوارها یا زیر سینکها بسیار آسانتر میکند. علاوه بر این، امروزه گزینههای بدون سرب زیادی نیز موجود هستند که تمام الزامات ایمنی سیستمهای آبرسانی آشامیدنی را رعایت میکنند و در عین حال عملکردی مشابه فیتینگهای سنتی برنجی در گذشته دارند.
در سیستمهایی با pH بسیار بالا یا پایین (≤6.5 یا ≥8.5) یا محتوای معدنی بالا (>500 ppm TDS)، فولاد برنجی به دلایل زیر عملکرد بهتری نسبت به پلیمرها دارد:
این مزایا باعث میشوند که برنج برای سیستمهای آب چاه، خطوط تغذیه شیمیایی و نصبهای ساحلی که در معرض نفوذ آب شور هستند، ضروری باشد.
شیرهای کروی برنجی نقشهای حیاتی در انتقال دقیق سیالات در صنایع مختلف ایفا میکنند:
| کاربرد | عملکرد | معیار عملکرد |
|---|---|---|
| پردازش شیمیایی | انتقال ایمن محلولهای خورنده | نرخ نشت 0.02% @ 150 درجه سانتیگراد |
| سیستمهای چیلر و وентیلیشن | کنترل جریان مبرد | رتبه دوام 200 هزار چرخه |
| کنترل فرآیند | مدولاسیون بخار | پاسخ عملکرد در 0.5 ثانیه |
تحلیل سال 2023 از سیستمهای صنعتی مایعات نشان داد که شیرهای برنجی نسبت به گزینههای ترکیبی، 41% کاهش در توقفهای برنامهریزینشده داشتهاند.
سطحهای آببندی شده به روش فورج سرد (Ra ≤0.8 میکرون) شکافهایی را که میکروبها میتوانند در آن تجمع کنند، حذف میکنند و خلوص بالای سیال را تضمین مینمایند. در کاربردهای دارویی و مواد غذایی، برنج الکتروپولیششده با الزامات FDA 21 CFR 177.2600 سازگار است و طی ده سال خدماترسانی، 99.97% خلوص را حفظ میکند (شورای ایمنی مواد، 2022).
بر اساس دادههای صنعتی از لینکداین (2025)، بیشتر شیرهای توپی برنجی در صورت نصب صحیح در محیطهای عادی، بین 10 تا 20 سال دوام دارند. این شیرها به خوبی در برابر پدیدههایی مانند خوردگی گالوانیک و رسوب مواد معدنی که عمر تجهیزات را کوتاه میکنند، مقاومت میکنند. مواد پلاستیکی در این زمینه رفتار متفاوتی دارند. حتی در دماهای متغیر از 20- درجه فارنهایت تا 400 درجه فارنهایت، برنج انبساط یا انقباض قابل توجهی ندارد. این پایداری به حفظ آببندی مناسب در طول زمان کمک میکند و از ایجاد نشتیهای آزاردهنده جلوگیری میکند. برای شهرهایی که زیرساختهای آب را مدیریت میکنند، این موضوع بسیار مهم است. هنگامی که یک شیر به طور غیرمنتظره از کار بیفتد، طبق گزارش تحقیقاتی مؤسسه پونمون در سال 2023، تیمهای تعمیر معمولاً بین 5800 دلار تا تقریباً 18000 دلار هزینه برای رفع مشکل صرف میکنند. این مقدار هزینه در شرایط اضطراری به سرعت افزایش مییابد.
علیرغم هزینه اولیه پایینتر، شیرهای PVC معایب قابل توجهی دارند:
این ضعفها باعث میشوند که PVC برای خطوط بخار یا کاربردهای دریایی نامناسب باشد، در حالی که فولاد برنجی طی ده سال، بازده جریان را تا 98٪ حفظ میکند.
تحلیل هزینه کل در 20 سال نشان میدهد که برنج اقتصادیترین انتخاب برای کاربردهای با فشار متوسط است:
| متریال | هزینه اولیه | نگهداری/دهه | فرکانس جایگزینی |
|---|---|---|---|
| مس | $220 | $85 | 0.3 |
| استیل ۳۱۶ | $390 | $120 | 0.2 |
| جدول 80 PVC | $95 | $240 | 1.8 |
دادههای هزینه به ازای هر شیر 1 اینچی NPT (ASME B16.34)
در کاربردهای غیربحرانی، فولاد ضدزنگ هزینههای چرخه حیاتی تا 23٪ پایینتر از برنج دارد که این امر به دلیل ماشینکاری آسانتر و سازگاری گسترده با ابزارهای استاندارد لولهکشی محقق میشود.
مقاومت در برابر خوردگی بین انواع مختلف شیرهای برنجی تفاوت قابل توجهی دارد. آلیاژهای معمولی برنج تمایل دارند در شرایط آب اسیدی با pH پایینتر از 6.5 با مشکل دسیکیفیکاسیون مواجه شوند. اما مواد جدید DZR (برنج مقاوم در برابر دسیکیفیکاسیون) وضعیت را تغییر میدهند. این ماده حاوی حدود 0.05 تا 0.15 درصد آرسنیک است که باعث مقاومت بسیار بالاتر در برابر این مشکلات میشود. آزمایشها نشان دادهاند که شیرهای ساخته شده از DZR میتوانند طبق استاندارد ASTM B117، بیش از 5000 ساعت در محیط افشانه نمکی بدون نشانهای از خرابی دوام بیاورند. این مقدار تقریباً چهار برابر بیشتر از عملکرد مواد معمولی C37700 در آزمایشهای مشابه است.
اخبار داغ2025-07-08
2025-07-03
2025-07-02
2025-12-08
شرکت یوهوان بوته شیرآلات المحدوده، شیرآلات صنعتی با کیفیت بالا را برای سیستمهای نفت، گاز و آب ارائه میدهد. طراحیهای مقاوم در برابر خوردگی و بادوام، عملکرد قابل اعتمادی را تضمین میکنند. مورد اعتماد مهندسان سراسر جهان. امروز یک پیشنهاد دریافت کنید.
یو هوان بوته والوز کو.، لت د. استیت صنعتی تایشان، شهر قینگ گنگ، شهرستان یو هوان، زجیانگ، چین
حق تکثیر © 2025 شرکت سهامی یوهوآن بوته والو سیاست حریم خصوصی
EN
