تفاوت شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ در صنایع مختلف
مقدمه
انتخاب شیر فلکه فولادی مناسب در سیستم‌های پایپینگ، یکی از مهم‌ترین تصمیمات مهندسی در تأسیسات صنعتی است. اگر کلاس فشار شیرآلات به‌درستی انتخاب نشود، نشتی، ترکیدگی خطوط و حتی توقف کامل فرآیندهای حیاتی رخ می‌دهد. آمار منتشرشده توسط استانداردهای بین‌المللی نشان می‌دهد که بیش از ۵۰٪ خرابی‌های تجهیزات پایپینگ ناشی از اشتباه در انتخاب کلاس فشار شیرآلات است. در این مقاله به‌عنوان یک راهنمای جامع، تفاوت‌های شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰، کاربردها، محدودیت‌ها، مزایا و روش صحیح انتخاب هر کلاس بررسی می‌شود.
شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ چیست؟
شیرهای فولادی بر اساس استاندارد ASME B16.34 به کلاس‌های مختلف فشار تقسیم می‌شوند که رایج‌ترین آن‌ها کلاس‌های ۱۵۰ و ۳۰۰ هستند. این کلاس‌ها بیانگر میزان تحمل فشار و دمای شیر در شرایط کاری مختلف‌اند.
کلاس ۳۰۰ تقریباً دو برابر توان تحمل فشار کلاس ۱۵۰ را دارد و برای محیط‌های پر فشار یا دمای بالا مناسب‌تر است. اما این افزایش مقاومت به معنای افزایش وزن، ضخامت بدنه و هزینه نیز هست.
تفاوت‌های اصلی شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰
۱. تفاوت در فشار قابل تحمل (Pressure Rating)
- شیر کلاس ۱۵۰ معمولاً تا فشار اسمی حدود ۱۹ بار را تحمل می‌کند.
- شیر کلاس ۳۰۰ در شرایط مشابه می‌تواند حدود ۵۰ بار فشار را تحمل کند.
دلیل این اختلاف، ضخامت بیشتر بدنه، دیسک و فلنج‌ها در کلاس ۳۰۰ است. به همین دلیل در سیستم‌های با فشار بالا مانند بخار، نفت و گاز، استفاده از کلاس ۳۰۰ توصیه می‌شود.
۲. تفاوت در تحمل دما (Temperature Rating)
با افزایش دما، مقاومت فولاد کاهش می‌یابد. بنابراین کلاس فشار اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
- شیر کلاس ۱۵۰: مناسب دماهای تا حدود ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد
- شیر کلاس ۳۰۰: قابل استفاده تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد
در سیستم‌های بخار، تاسیسات پالایشی و پتروشیمی، دما معمولاً بالاتر از استانداردهای کلاس ۱۵۰ است.
۳. تفاوت در ضخامت و وزن
بدنه شیر کلاس ۳۰۰ ضخیم‌تر است و این موضوع باعث:
- افزایش وزن
- افزایش مقاومت مکانیکی
- تحمل ضربه و شوک‌های فشاری
می‌شود. این موضوع، هزینه نصب و نگهداری کلاس ۳۰۰ را افزایش می‌دهد.
۴. تفاوت در اندازه فلنج‌ها (Flange Dimensions)
در استاندارد ASME B16.5 مشخص شده که فلنج‌های کلاس ۳۰۰:
- قطر بزرگ‌تر
- تعداد پیچ بیشتر
- ضخامت بالاتر
دارند. این تفاوت باعث می‌شود اتصال در کلاس ۳۰۰ ایمن‌تر بوده و نشتی کمتری ایجاد شود.
۵. تفاوت در کاربردهای صنعتی
- کلاس ۱۵۰: مناسب آب، هوای فشرده، خطوط کم‌فشار، صنایع غذایی، تاسیسات ساختمانی.
- کلاس ۳۰۰: مناسب بخار، نفت و گاز، صنایع پالایشی، پتروشیمی، نیروگاه‌ها، سیستم‌های با دما و فشار بالا.
۶. تفاوت در قیمت
قیمت کلاس ۳۰۰ معمولاً ۳۰ تا ۷۰ درصد بالاتر از کلاس ۱۵۰ است. علت اصلی شامل:
- بدنه ضخیم‌تر
- پیچ و مهره بیشتر
- تست‌های فشار و کیفیت سخت‌گیرانه‌تر
است. انتخاب اشتباه کلاس معمولاً باعث افزایش غیرضروری هزینه‌ها می‌شود.
بررسی عملکرد شیر فلکه کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ در صنایع مختلف
۱. صنعت آب و فاضلاب
در این صنعت معمولاً فشار کاری کمتر است. بنابراین:
- کلاس ۱۵۰ انتخاب اقتصادی و استاندارد
- کلاس ۳۰۰ فقط در مناطق پمپاژ پر فشار لازم می‌شود
२. صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
در این صنایع فشار و دمای سیال بالا است. بنابراین:
- کلاس ۳۰۰ استاندارد اصلی
- کلاس ۱۵۰ فقط در خطوط جانبی کم‌فشار
۳. نیروگاه‌ها و سیستم‌های بخار
به دلیل دمای بالای بخار:
- کلاس ۱۵۰ مناسب بخار کم‌فشار
- کلاس ۳۰۰ برای بخار فوق‌گرم و فرایندی اجباری است
۴. صنایع شیمیایی
در خطوط خورنده یا تحت فشار، ایمنی بسیار مهم است:
- کلاس ۳۰۰ مناسب خطوط واکنش‌گر
- کلاس ۱۵۰ برای انتقال مواد کم‌فشار
معیارهای انتخاب شیر فلکه مناسب
برای انتخاب صحیح بین کلاس ۱۵۰ یا ۳۰۰ باید موارد زیر بررسی شوند:
- فشار واقعی سیستم (Working Pressure)
- فشار طراحی (Design Pressure)
- دمای سیال
- نوع سیال (خورنده، سمی یا خنثی)
- نوع اتصال (فلنجی، دنده‌ای، جوشی)
- استانداردهای پروژه
توجه: اگر سیستم ممکن است در آینده ارتقا یابد، انتخاب کلاس ۳۰۰ می‌تواند هزینه‌های آینده را کاهش دهد.
جدول مقایسه شیر فلکه کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰
| مشخصه | کلاس ۱۵۰ | کلاس ۳۰۰ |
|---|---|---|
| تحمل فشار | کم تا متوسط | بالا |
| دمای قابل تحمل | تا حدود ۲۰۰°C | تا حدود ۴۰۰°C |
| وزن و ضخامت | کمتر | بیشتر |
| امنیت در برابر نشتی | متوسط | بسیار بالا |
| قیمت | مقرون‌به‌صرفه | گران‌تر |
| کاربرد | عمومی و کم‌فشار | صنعتی و فشار بالا |
نکات کلیدی
- فرق اصلی شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ در میزان تحمل فشار و دمای آن‌هاست؛ کلاس ۳۰۰ حدود دو برابر فشار بیشتری نسبت به کلاس ۱۵۰ تحمل می‌کند.
- شیر کلاس ۱۵۰ برای خطوط آب، هوا و سیستم‌های کم‌فشار استفاده می‌شود، درحالی‌که کلاس ۳۰۰ برای صنایع نفت، گاز و بخار مناسب است.
- بیشترین نشتی در سیستم‌های پایپینگ زمانی رخ می‌دهد که کلاس فشار شیرآلات کمتر از فشار واقعی سیستم انتخاب شود.
- شیرهای کلاس ۳۰۰ به دلیل ضخامت بالاتر، فلنج قوی‌تر و تعداد پیچ بیشتر، مقاومت بهتری در برابر ضربه و شوک فشاری دارند.
سوالات متداول
۱. شیر فلکه فولادی کلاس ۱۵۰ چیست؟
شیر فولادی کلاس ۱۵۰ برای خطوط کم‌فشار طراحی شده و مناسب آب، هوا و تاسیسات عمومی است.
توضیح بیشتر: بیشترین کاربرد آن در سیستم‌هایی است که فشار کمتر از ۲۰ بار باشد.
۲. شیر کلاس ۳۰۰ چه تفاوتی با ۱۵۰ دارد؟
توان تحمل فشار و دمای بالاتر.
توضیح بیشتر: در صنعت نفت و بخار معمولاً کلاس ۳۰۰ انتخاب استاندارد است.
۳. آیا می‌توان در سیستم‌های بخار از شیر کلاس ۱۵۰ استفاده کرد؟
فقط برای بخار کم‌فشار.
توضیح بیشتر: برای بخار داغ و فوق‌گرم باید حتماً کلاس ۳۰۰ استفاده شود.
۴. آیا شیر کلاس ۳۰۰ ارزش هزینه بیشتر را دارد؟
در شرایط فشار و دما بالا بله.
توضیح بیشتر: استفاده از کلاس ۱۵۰ در شرایط نامناسب می‌تواند منجر به خرابی سریع شود.
۵. ضخامت بدنه شیر کلاس ۳۰۰ چقدر بیشتر است؟
بسته به سایز، بین ۲۰ تا ۴۰ درصد ضخیم‌تر است.
توضیح بیشتر: همین موضوع باعث مقاومت و قیمت بالاتر آن می‌شود.
۶. فلنج‌های کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ چه تفاوتی دارند؟
تعداد پیچ و ضخامت فلنج در کلاس ۳۰۰ بیشتر است.
توضیح بیشتر: این تفاوت، استحکام اتصال را افزایش می‌دهد.
