أسباب تسرب صمام الفراشة والحلول المناسبة

تُستخدم صمامات الفراشة على نطاق واسع في صناعات مثل معالجة المياه والنفط والغاز والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء والمعالجة الكيميائية نظرًا لتصميمها المدمج وتدفقها الفعال والتحكم الفعال من حيث التكلفة.

لكن إحدى أكثر المشاكل شيوعاً هيصمامات الفراشةيُعدّ التسريب مشكلة. قد يحدث التسريب داخليًا (عبر مقعد الصمام) أو خارجيًا (حول ساق الصمام أو جسمه). قد يكون التسريب طفيفًا أو كبيرًا، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة النظام، أو مخاطر جسيمة على السلامة، أو مشاكل بيئية، أو توقفات مكلفة عن العمل.
لذلك، فإن فهم الأسباب الجذرية لهذه التسريبات وتنفيذ حلول فعالة أمر بالغ الأهمية لضمان أداء موثوق للصمامات.

---

أنواع تسرب صمامات الفراشة

قبل الخوض في الأسباب والحلول، دعونا أولاً نصنف التسريبات الشائعة في صمامات الفراشة:
أ. التسرب الداخلي: يمر السائل عبر الصمام عندما يكون في وضع الإغلاق، مما يشير إلى أن مقعد الصمام أو القرص لا يمكن أن يشكل ختمًا محكمًا.
ب. التسرب الخارجي: يتسرب السائل من جسم الصمام، عادة حول ساق الصمام أو الحشوة أو وصلة الشفة، مما يؤدي إلى الإضرار بالختم.

يمكن أن ينجم كلا النوعين من التسريبات عن عوامل متعلقة بالتصميم أو التركيب أو التشغيل أو الصيانة.
فيما يلي، سنستكشف الأسباب الرئيسية والحلول المناسبة لكل نوع من أنواع التسرب.

---

1. أختام مهترئة أو تالفة

من الأسباب الشائعة للتسرب الداخلي تدهور مكونات منع التسرب في الصمامات (مثل البطانات المرنة أو المقاعد المعدنية).

1.1 الأسباب

- تدهور المواد: يمكن أن يؤدي التعرض المطول للسوائل المسببة للتآكل أو درجات الحرارة العالية أو الأشعة فوق البنفسجية إلى تصلب الأختام أو تشققها أو فقدان مرونتها.

- الوسائط الكاشطة: السوائل التي تحتوي على الرمل أو الحصى أو الجزيئات الأخرى ستؤدي إلى تآكل الأختام بمرور الوقت.

- التقادم: حتى في ظل ظروف أقل قسوة، تتدهور موانع التسرب بشكل طبيعي بمرور الوقت، مما يقلل من قدرتها على التوافق مع قرص الصمام. هذا أمر لا مفر منه نتيجة التقادم الطبيعي.

- عزم الدوران الزائد: يكون عزم دوران المشغلات الكهربائية والهوائية وغيرها من المشغلات المختارة كبيرًا جدًا، مما يؤدي إلى ضغط قرص الصمام بشكل مفرط على مقعد الصمام عند الإغلاق، متسببًا في تشوه مقعد الصمام أو حتى تمزقه. حتى عند التشغيل اليدوي، قد يؤدي تطبيق عزم دوران زائد على صمامات الفراشة ذات القطر الكبير إلى تشوه مقعد الصمام أو تلفه.

1.2 الحلول

- اختيار المواد: اختر مواد منع التسرب المتوافقة مع السائل وظروف التشغيل. على سبيل المثال، استخدم مادة PTFE لمقاومة المواد الكيميائية، ومادة EPDM لتطبيقات المياه، ومادة Viton للسوائل الزيتية.
- الصيانة الدورية: تطبيق برنامج صيانة وقائية لفحص واستبدال موانع التسرب قبل تلفها. وهذا أمر بالغ الأهمية، خاصة في البيئات القاسية.
- الطلاء الواقي: في التطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل، يُنصح باستخدام صمامات ذات مقاعد مطلية أو مقساة لإطالة عمر الأختام.
- تحسين أداء المشغل: بناءً على بيانات عزم دوران صمام الفراشة المقدمة من الشركة المصنعة، اختر مشغلًا بعزم دوران مناسب، أو مشغلًا مزودًا بحماية من عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك، عند التشغيل اليدوي، يجب تجنب استخدام قوة مفرطة. توصي شركة Zfa، في حال عدم التأكد، باستخدام مشغل يدوي أو مشغل تروس دودي مزود بخاصية تحديد عزم الدوران.
---

2. التركيب غير الصحيح

غالباً ما يحدث التسرب بسبب أخطاء أثناء تركيب الصمام، مما يؤثر على الأختام الداخلية والخارجية.

2.1 الأسباب

- عدم المحاذاة: إذا لم يكن الصمام محاذياً بشكل صحيح مع الأنبوب، فقد لا يستقر القرص بشكل صحيح، مما يؤدي إلى تسرب داخلي.
- عزم الدوران غير الكافي: يمكن أن يؤدي عدم إحكام ربط مسامير الشفة بشكل كافٍ إلى حدوث تسرب خارجي عند واجهة أنبوب الصمام.
- الإفراط في الشد: يمكن أن يؤدي عزم الدوران المفرط إلى تشوه جسم الصمام أو المقعد، مما قد يمنع القرص من الإغلاق الكامل ويسبب تسربًا داخليًا.

2.2 الحل

- فحص المحاذاة: أثناء التركيب، استخدم أداة محاذاة للتأكد من أن الصمام متمركز في الأنبوب. من الضروري أيضًا التحقق من أن القرص يتحرك بحرية دون أن يلامس جدار الأنبوب.
- مواصفات عزم الدوران: اتبع قيمة عزم الدوران الموصى بها من قبل الشركة المصنعة لمسامير الشفة واستخدم مفتاح عزم دوران معاير لتحقيق ضغط موحد للحشية.
- اختيار الحشية: استخدم حشيات عالية الجودة ومرنة للغاية، متوافقة مع مواد الصمام والأنابيب. تأكد أيضًا من أن حجم الحشية مناسب لتجنب الضغط الزائد أو وجود فجوات.
---

3. تداخل القرص

قد يحدث تسرب داخلي عندما لا يستطيع القرص الإغلاق تمامًا بسبب التداخل المادي مع الأنبوب أو الشفة المحيطة.

3.1 السبب

- عدم تطابق قطر الأنبوب: إذا كان القطر الداخلي للأنبوب صغيرًا جدًا، فقد يصطدم القرص بجدار الأنبوب عند الإغلاق.
- تصميم الحافة: يمكن أن تعيق الحواف ذات الوجه المرتفع أو أسطح التزاوج ذات الحجم غير المناسب حركة القرص.
- تراكم الحطام: يمكن أن تمنع المواد الصلبة أو الترسبات التي تتراكم داخل الصمام القرص من الاستقرار بشكل صحيح.

3.2 الحل

- التحقق من التوافق: قبل التركيب، تأكد من أن قطر قرص الصمام متوافق مع القطر الداخلي للأنبوب.
- ضبط الحافة: اتبع المعايير مثل ANSI أو DIN لاستخدام حواف مسطحة أو حشيات لضمان خلوص القرص.
- أعمال التنظيف: قم بشطف النظام قبل تشغيل الصمام لإزالة الحطام، وقم بتركيب مرشحات في اتجاه المنبع إذا سمحت الظروف بذلك لمنع التراكم في المستقبل.

4. فشل حشو الجذع

عادة ما يحدث التسرب الخارجي حول ساق الصمام، وهو ما يرجع إلى مشاكل في الحشوات أو الأختام التي تمنع السائل من التدفق للخارج على طول المحور.

4.1 السبب

- التآكل: بمرور الوقت، تتآكل مواد التعبئة مثل PTFE أو الجرافيت بسبب حركة الساق أو الضغط.
- تقلبات درجة الحرارة: بناءً على مبدأ التمدد والانكماش الحراري، يمكن أن تتسبب تقلبات درجة الحرارة المتكررة في انكماش العبوة وتفككها وحتى تمزقها.
- الضبط غير السليم: إذا كانت حلقة التعبئة فضفاضة للغاية، فقد يتسرب السائل؛ وإذا كانت ضيقة للغاية، فقد تتلف ساق الصمام أو تقيد الحركة.

4.2 الحل

- صيانة مواد التعبئة والتغليف: فحص مواد التعبئة والتغليف البالية واستبدالها بانتظام.
- اعتبارات درجة الحرارة: اختر مواد التعبئة المناسبة لنطاق درجة حرارة النظام، مثل مواد الجرافيت المرنة لتطبيقات الحرارة العالية.
- ضبط الغدة: قم بربط غدة الحشو بعزم الدوران المحدد من قبل الشركة المصنعة، وتحقق من وجود تسريبات بعد الضبط وتجنب الضغط الزائد.

---

5. الضغط أو درجة الحرارة المفرطة

عندما تتجاوز ظروف التشغيل الحد التصميمي للصمام، قد يحدث تسرب يؤثر على الأختام الداخلية والخارجية.

5.1 الأسباب

- الضغط المفرط: يمكن أن يؤدي الضغط الذي يتجاوز تصنيف الصمام إلى تشويه مقعد الصمام أو القرص، مما يجعل من المستحيل إحكام الغلق.
- التمدد الحراري: يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في تمدد المكونات بشكل غير متساوٍ، مما يؤدي إلى تقادم الختم أو تليينه أو حتى تفحمه، الأمر الذي يمكن أن يؤثر على ملاءمة سطح الختم، أو يؤدي إلى ارتخاء الختم أو التسبب في تسرب خارجي عند المفصل.
- الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة: في ظل ظروف أقل من -10 درجات، قد يصبح مانع التسرب هشًا ويتشقق، مما يتسبب في التسرب.

5.2 الحلول

- تصنيفات الضغط ودرجة الحرارة المناسبة: اختر الصمامات ذات تصنيفات الضغط ودرجة الحرارة التي تتجاوز أقصى ظروف النظام، وراعِ هوامش الأمان.
- تخفيف الضغط: قم بتركيب صمام تخفيف الضغط أو منظم الضغط في الجزء العلوي من النظام لمنع زيادة الضغط.
- العزل/التدفئة: استخدم أكمام العزل أو مسارات التدفئة في المناخات الباردة لمنع التجمد.

5.3 جدول مقارنة درجات حرارة المواد

فيما يلي نطاقات الوسائط ودرجات الحرارة التي تتوافق مع موانع التسرب المصنوعة من مواد مختلفة.

 

---

6. التكهف والتآكل

6.1 ما هو التكهف

يحدث التكهف نتيجة الانخفاض المفاجئ في ضغط الوسط السائل إلى ضغط بخار السائل عند جزء الخنق في الصمام (كما هو الحال بين صفيحة الفراشة ومقعد الصمام)، مما يؤدي إلى تبخر موضعي للسائل وتكوين فقاعات. عندما تنتقل هذه الفقاعات مع السائل إلى منطقة الضغط العالي، فإنها تنهار بسرعة، مولدةً موجات صدمية ونفاثات دقيقة، والتي بدورها تُسبب تآكلًا وتلفًا لسطح إحكام الصمام ومقعده وجسمه.
على الرغم من أن التكهف والتآكل يمثلان في المقام الأول مشكلة تتعلق بالأداء، إلا أنهما قد يتسببان بشكل غير مباشر في حدوث تسرب عن طريق إتلاف سطح منع التسرب.

6.2 ما هو التآكل؟

يحدث التآكل بسبب التفاعلات الكيميائية أو الكهروكيميائية على سطح مادة صمام الفراشة نتيجة الاتصال طويل الأمد مع الوسائط المسببة للتآكل (مثل الأحماض أو القلويات أو محاليل الملح أو البخار ذي درجة الحرارة العالية)، مما يؤدي إلى تلف سطح إحكام الصمام أو ساق الصمام أو مقعد الصمام أو جسم الصمام.

6.3 الأسباب

- انخفاض الضغط العالي: ستؤدي التغيرات السريعة في الضغط إلى انفجار الفقاعات، مما سيؤدي إلى تآكل قرص الصمام أو مقعد الصمام.
- التدفق المسبب للتآكل: يحتوي الوسط على الأحماض والقلويات والأملاح وما إلى ذلك، والتي تتفاعل مباشرة مع سطح المعدن، مما يتسبب في ذوبان سطح الختم وجسم الصمام تدريجياً أو تآكلهما وترققهما.
- الوسائط الكاشطة: السوائل عالية السرعة التي تحتوي على جزيئات ستؤدي إلى تآكل حافة الختم بمرور الوقت.

6.4 الحلول

- التحكم في التدفق: تحديد حجم الصمام بشكل صحيح لتقليل انخفاض الضغط واستخدام حسابات معامل التدفق (Cv) لتلبية متطلبات النظام.
- ترقية المواد: اختر مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الطلاءات الصلبة لأقراص الصمامات ومقاعد الصمامات.
- تصميم النظام: تقليل معدل التدفق عن طريق زيادة قطر الأنبوب أو إضافة جهاز تخفيض الضغط في الجزء العلوي من الأنبوب.

جدول قيم معامل التباين 6.5

---

7. عيوب التصنيع

في بعض الأحيان، تنشأ التسريبات من عيوب في تصميم الصمامات يمكن اكتشافها أثناء الاستخدام الأولي أو الاختبار.

7.1 الأسباب

- عيوب الصب: يمكن أن تتسبب المسامية أو الشقوق في جسم الصمام في حدوث تسرب خارجي.
- مشاكل سطح الختم: يمكن أن يؤدي عدم انتظام عملية تصنيع القرص أو المقعد إلى منع الختم المناسب، مما يؤدي إلى التسرب الداخلي.
- أخطاء التجميع: قد يؤدي التركيب غير الصحيح للأختام أو عدم محاذاة المكونات أثناء التصنيع إلى حدوث تسريبات.

7.2 الحلول

- ضمان الجودة: اشتر من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة الحاصلة على شهادات مثل ISO 9001، واطلب تقرير اختبار الضغط (على سبيل المثال، وفقًا لـ API 598) للتحقق من عدم وجود تسرب.
- اختبار ما قبل التركيب: إجراء اختبارات التسرب الهيدروستاتيكي أو الهوائي قبل التركيب لتحديد العيوب، وإعادة الوحدات المعيبة إلى المورد.
- مطالبات الضمان: تأكد من أن الصمام يأتي مع ضمان يغطي عيوب التصنيع بحيث يمكن استبداله في حالة اكتشاف التسريبات مبكراً.

---

8. الخاتمة

صمام الفراشةيتطلب حل مشكلات التسريب مزيجًا من اختيار الصمام المناسب، والتركيب الدقيق، والصيانة الدورية، وتحسين أداء النظام. من خلال اختيار مواد ملائمة للتطبيق، واتباع إرشادات التركيب، ومراقبة ظروف التشغيل، يمكن للمستخدمين تقليل مخاطر التسريب بشكل كبير.
تسرب صمام الفراشةقد تنجم المشاكل عن عوامل متعددة، وتتطلب أنواع التسريب المختلفة حلولاً متباينة. سواء كان التسريب داخلياً أو خارجياً، فإنه يُعزى عادةً إلى تآكل الأختام، أو أخطاء التركيب، أو تداخل قرص الصمام، أو مشاكل في حشوة ساق الصمام، أو الضغط/درجة الحرارة الزائدة، أو عيوب التصنيع، أو التآكل. يمكن الحد من خطر تسريب صمامات الفراشة بشكل فعال من خلال الاختيار المناسب، والتركيب الصحيح، والصيانة الدورية، والتشغيل الأمثل. بالنسبة للتطبيقات الحساسة، يمكن استشارة مصنعي الصمامات أو مهندسي الأنظمة لضمان التشغيل الخالي من التسريب وتحسين سلامة النظام وكفاءة تشغيله.