Zawory motylkowe z żeliwa i żeliwa sferoidalnego są szeroko stosowane do regulacji przepływu w różnych gałęziach przemysłu, ale różnią się właściwościami materiału, wydajnością i zastosowaniami. Poniżej znajduje się szczegółowe porównanie, które pomoże Ci zrozumieć różnice i wybrać zawór najlepiej odpowiadający Twoim potrzebom.
1. Skład materiału
1.1 Zawór motylkowy żeliwny:
- Żeliwo szare, stop żelaza o wysokiej zawartości węgla (2-4%).
- Ze względu na swoją mikrostrukturę węgiel występuje w postaci grafitu płatkowego. Ta struktura powoduje pękanie materiału wzdłuż płatków grafitu pod wpływem naprężeń, co czyni go kruchym i mniej elastycznym.
- Powszechnie stosowane w zastosowaniach niskociśnieniowych i niekrytycznych.
1.2 Zawór motylkowy z żeliwa sferoidalnego:
- Wykonane z żeliwa sferoidalnego (znanego również jako żeliwo sferoidalne lub żeliwo sferoidalne), zawiera niewielkie ilości magnezu lub ceru, które rozprowadzają grafit w kulistym (kulistym) kształcie. Taka struktura znacznie poprawia ciągliwość i wytrzymałość materiału.
- Wytrzymałe, bardziej elastyczne i mniej podatne na kruche pękanie niż żeliwo.
2. Właściwości mechaniczne
2.1 Żeliwo szare:
- Wytrzymałość: Niska wytrzymałość na rozciąganie (zwykle 20 000–40 000 psi).
- Ciągliwość: Kruche, podatne na pękanie zmęczeniowe pod wpływem naprężeń lub uderzeń.
- Odporność na uderzenia: Niska, podatność na pęknięcia pod wpływem nagłych obciążeń lub szoku termicznego.
- Odporność na korozję: Umiarkowana, w zależności od środowiska i powłoki.
2.2 Żeliwo sferoidalne:
- Wytrzymałość: Sferyczny grafit redukuje punkty koncentracji naprężeń, co przekłada się na wyższą wytrzymałość na rozciąganie (zwykle 60 000–120 000 psi).
- Ciągliwość: Większa ciągliwość, umożliwiająca odkształcenia bez pękania.
- Odporność na uderzenia: Doskonała, lepsza odporność na wstrząsy i wibracje.
- Odporność na korozję: podobna do żeliwa, ale można ją poprawić stosując powłoki lub wykładziny.
3. Wydajność i trwałość
3.1 Zawory motylkowe żeliwne:
- Nadaje się do zastosowań niskociśnieniowych (np. do 150–200 psi, w zależności od konstrukcji).
- Wysoka temperatura topnienia (do 1150°C) i doskonała przewodność cieplna (nadaje się do zastosowań wymagających tłumienia drgań, np. w układach hamulcowych).
- Niska odporność na naprężenia dynamiczne, co sprawia, że nie nadają się do pracy w środowiskach o dużych wibracjach lub obciążeniach cyklicznych.
- Zazwyczaj cięższe, co może zwiększyć koszty instalacji.
3.2 Zawory motylkowe z żeliwa sferoidalnego:
- Może wytrzymać wyższe ciśnienia (np. do 300 psi lub wyższe, w zależności od konstrukcji).
- Ze względu na wyższą wytrzymałość i elastyczność, żeliwo sferoidalne jest mniej podatne na pękanie pod wpływem zginania lub uderzeń, a zamiast tego odkształca się plastycznie, zgodnie z zasadą „projektowania wytrzymałościowego” nowoczesnej nauki o materiałach. Dzięki temu lepiej nadaje się do wymagających zastosowań.
- Większa trwałość w środowiskach, w których występują wahania temperatury i obciążenia mechaniczne.
4. Scenariusze zastosowań
4.1 Zawory motylkowe żeliwne:
- Powszechnie stosowane w systemach HVAC.
- Stosowane w układach niekrytycznych, w których priorytetem są koszty. - Nadają się do cieczy o niskim ciśnieniu, takich jak woda, powietrze lub gazy nieagresywne (jon chlorkowy <200 ppm).
4.2 Zawory motylkowe z żeliwa sferoidalnego:
- Nadaje się do zaopatrzenia w wodę i oczyszczania ścieków w środowisku obojętnym lub lekko kwaśnym/zasadowym (pH 4-10).
- Nadaje się do zastosowań przemysłowych, w tym do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym i systemach wodnych wysokociśnieniowych.
- Stosowane w systemach wymagających większej niezawodności, takich jak systemy przeciwpożarowe lub rurociągi o zmiennych ciśnieniach.
- Nadaje się do bardziej korozyjnych płynów, jeśli jest stosowany z odpowiednią wykładziną (np. EPDM, PTFE).
5. Koszt
5.1 Żeliwo:
Ze względu na prostszy proces produkcji i niższe koszty materiałów, jest ono generalnie tańsze. Nadaje się do projektów o ograniczonym budżecie i mniej wymagających wymaganiach. Chociaż żeliwo jest niedrogie, jego kruchość prowadzi do częstszych wymian i zwiększonej ilości odpadów.
5.2 Żeliwo sferoidalne:
Ze względu na proces stopowania i wyższą wydajność, koszt jest wyższy. W przypadku zastosowań wymagających trwałości i wytrzymałości, wyższy koszt jest uzasadniony. Żeliwo sferoidalne jest bardziej przyjazne dla środowiska ze względu na wysoką zdolność do recyklingu (>95%).
6. Normy i specyfikacje
- Oba zawory spełniają normy takie jak API 609, AWWA C504 lub ISO 5752, ale zawory z żeliwa sferoidalnego z reguły spełniają wyższe wymagania przemysłowe dotyczące ciśnienia i trwałości.
- Zawory z żeliwa sferoidalnego są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających zgodności z rygorystycznymi normami przemysłowymi.
7. Korozja i konserwacja
- Oba materiały są podatne na korozję w trudnych warunkach, jednak większa wytrzymałość żeliwa sferoidalnego sprawia, że lepiej sprawdza się ono w połączeniu z powłokami ochronnymi, takimi jak powłoki epoksydowe lub niklowe.
- Zawory żeliwne mogą wymagać częstszej konserwacji w środowiskach korozyjnych lub narażonych na duże obciążenia.
8. Tabela podsumowująca
| Funkcja | Zawór motylkowy żeliwny | Zawór motylkowy z żeliwa sferoidalnego |
| Tworzywo | Żeliwo szare, kruche | Żeliwo sferoidalne, ciągliwe |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 20 000–40 000 psi | 60 000–120 000 psi |
| Plastyczność | Niski, kruchy | Wysoki, elastyczny |
| Ocena ciśnienia | Niskie (150–200 psi) | Wyższe (300 psi lub więcej) |
| Odporność na uderzenia | Słaby | Doskonały |
| Aplikacje | HVAC, woda, systemy niekrytyczne | Ropa/gaz, chemikalia, ochrona przeciwpożarowa |
| Koszt | Niżej | Wyższy |
| Odporność na korozję | Umiarkowany (z powłokami) | Umiarkowany (lepszy z powłokami) |
9. Jak dokonać wyboru?
- Wybierz zawór motylkowy żeliwny jeżeli:
- Potrzebujesz ekonomicznego rozwiązania do zastosowań niskociśnieniowych i niekrytycznych, takich jak zaopatrzenie w wodę lub HVAC.
- System pracuje w stabilnym środowisku, charakteryzującym się minimalnym naprężeniem i wibracjami.
- Wybierz zawór motylkowy z żeliwa sferoidalnego, jeżeli:
- Zastosowanie wiąże się z wysokim ciśnieniem, obciążeniami dynamicznymi lub płynami korozyjnymi.
- Priorytetem jest trwałość, odporność na uderzenia i długoterminowa niezawodność.
- Zastosowanie wymaga systemów przemysłowych lub krytycznych, takich jak ochrona przeciwpożarowa lub obróbka chemiczna.
10. Zalecenie dotyczące zaworu ZFA
Jako producent z wieloletnim doświadczeniem w produkcji przepustnic, ZFA Valve rekomenduje żeliwo sferoidalne. Przepustnice z żeliwa sferoidalnego nie tylko charakteryzują się wysoką wydajnością, ale również wyjątkową stabilnością i adaptowalnością w złożonych i zmiennych warunkach pracy, skutecznie redukując częstotliwość konserwacji i koszty wymiany, co przekłada się na wyższą opłacalność w dłuższej perspektywie. Ze względu na malejący popyt na żeliwo szare, przepustnice żeliwne są stopniowo wycofywane z użytku. Z punktu widzenia surowca, niedobór staje się coraz bardziej cenny.