شیرآلات بخش جدانشدنی هر لوله کشی تاسیسات هستند و انتقال یا جلوگیری از جریان سیال و کنترل فشار، به‌کمک شیرآلات صورت می‌پذیرد. به‌همین خاطر، شیرآلات بایستی از کیفیت کافی برخوردار باشند تا خرابیشان، خطوط انتقال را دچار مشکل نکند. کیفیت و متریال شیرها، به نوع سیال، فشار و دمای آن‌ها بستگی دارد.
به‌عنوان مثال شیر مورد استفاده در خطوط انتقال پالایشگاه‌ها که قرار است سیال با فشار و دمای بالا از آن عبور کند، با شیر خطوط آب شرب، متفاوت است. یکی از نکات مهم در مورد شیرها، آلیاژهای شیرآلات صنعتی است.
شیرها از این حیث، با چند جنس و آلیاژ مختلف، تولید و عرضه می‌شوند. نوع اتصال، دما و فشار قابل تحمل شیر، هزینه، مقاومت نسبت به خوردگی و نوع سیال مواردی هستند که برای انتخاب شیر مناسب، بایستی درنظر گرفته شوند.
انواع آلیاژهای بدنه شیرآلات صنعتی
شیرآلات صنعتی از منظر آلیاژ و جنس بدنه، در سه نوع کلی آلیاژ برنج، چدنی و فولادی تولید و عرضه می‌شوند. هر کدام از انواع آلیاژهای شیرآلات صنعتی مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه خصوصیات هر یک را به‌طور مفصل بررسی می‌کنیم.
شیرآلات برنجی
یکی از پرکاربردترین آلیاژهای شیرآلات صنعتی برنج است که به‌خاطر خاصیت چکش‌خواری، به‌خوبی که این فلز دارد؛ به خوبی ماشین کاری می‌شود. البته شیرهای برنجی در واقع از آلیاژ برنج و برنز ساخته می‌شوند.
این شیرآلات طبق استانداردهایEN 12164 و EN 1982ساخته می‌شوند که استاندارد 1982 برای شیرهای با آلیاژ پایه‌ی برنز است. شیرآلات برنجی عموما با اتصال رزوه‌ای تولید می‌شوند که بایستی توسط نوار تفلون، کنف یا خمیر به‌خوبی آب‌بندی شوند.
همچنین شیرهای آلیاژ برنج و کروم که به‌صورت پرسی و با استاندارد EN 12165 تولید می‌گردند نیز جزو دسته‌ی برنجی آلیاژهای شیرآلات صنعتی محسوب می‌گردند.
شیرآلات برنجی از سایزهای ½ اینچ و برای مصارف خانگی گرفته تا سایز 4 و 5 اینچ و مصارف صنعتی، تولید و عرضه می‌شوند. ظاهر مناسب، مناسب بودن برای عبور سیال با دما و فشار مختلف و دوام بالا از خصوصیات شیرآلات برنجی محسوب می‌شود.
شیرآلات چدنی
یکی دیگر از انواع آلیاژهای شیرآلات صنعتی چدن است که خود از ترکیب آهن، سیلیکون و کربن حاصل می‌شود. شیرآلات چدنی عموما در دو آلیاژ متفاوت چدن خاکستری با استاندارد GG25 و چدن داکتیل با استاندارد GGG40، تولید و عرضه می‌شوند.
نحوه‌ی اتصال این شیرآلات نیز عموما به شکل فلنچی ساخته می‌شود. در دو سمت این شیرها فلنج قرار دارد که به فلنج‌های تعبیه شده در لوله‌ها متصل می‌گردد. این فلنج‌ها مطابق استاندارد EN 1092-2 تولید می‌شوند.
شیرآلات چدنی به شیوه‌ی ریخته گری قالب گیری شده و پس از سرد شدن، از قالب خارج می‌شوند؛ سپس ماشین کاری‌های لازم انجام شده و به شکل نهایی خود می‌رسد. در انتها نیز با رنگ کوره‌ای و پوشش اپوکسی، سطح شیر پوشش داده می‌شود. شیرآلات چدنی برای مصارف صنعتی کاربرد دارند و برای مصارف خانگی تولید نمی‌شوند.
شیرآلات فولادی
نوع دیگر آلیاژهای شیرآلات صنعتی فولاد است که برای صنایع پتروشیمی و برای دما و فشار بالا، کاربرد دارند. شیرآلات فولادی به دو شیوه‌ی ریخته گری تحت استاندارد ASTM A216 WCB و فورجینگ بر اساس استاندارد ASTM A105 ساخته می‌شوند. شیرهای ساخته شده با روش فورجینگ، از کیفیت بالاتری برخوردار هستند و استانداردهای مناسب‌تری در زمینه‌ی استحکام و آب‌بندی دارند. شیرآلات فولادی در دو نوع فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل ساخته می‌شوند. البته نوع استنلس استیل با توجه به کاربرد کروم در آلیاژ آن، قیمت بالایی دارد.
شیرآلات فولادی با سه نوع اتصال رزوه‌ای، فلنج‌دار و جوشی طراحی و عرضه می‌شوند که هر کدام از این شیوه‌های اتصال، مزایا و کاربرد خاص خود را دارند.
شیرآلات فولادی با اتصال فلنجی، از این جهت حائز اهمیت هستند که قابلیت باز و بسته شدنشان به سادگی و از طریق پیچ و مهره، امکان‌پذیر است. اتصالات جوشی شیرهای فولادی نیز با توجه به استحکام بیشتر، برای سیالات با فشار بالا، کارایی دارند؛ اما این نوع اتصالات دائمی هستند.
اتصالات جوشی خود به دو شیوه‌ی SOCKET WELD و BUTT WELD هستند. شیرآلات رزوه‌ای نیز برای سایزهای کوچک‌تر و فشار کم سیالات، پاسخگو هستند.
به طور کلی شیرآلات فولادی برای سیالات با دما و فشار بالا و صنایع نفت و گاز، کاربرد گسترده‌ای دارند. این شیرآلات در کلاس‌های متفاوت تولید می‌شوند که حداکثر دما و فشار قابل تحمل هر کدام بر حسب کلاس آن، مشخص است.
انواع کلاس‌های شیرآلات فولادی
دما و فشار قابل تحمل شیرآلات فولادی با توجه به کلاسی که برای آن تعیین شده، مشخص است. همچنین هر چقدر دمای سیال بیشتر باشد، فشار قابل تحمل شیر نیز کاهش خواهد یافت. بررسی کلاس فشار شیرآلات در خطوط انتقال، ضروری است و بایستی نوع کلاس و نحوه‌ی اتصال به‌درستی انجام گیرد تا شیر عملکرد صحیحی داشته باشد.
شیرآلات فولادی با اتصال فلنجی و جوشکاری با کلاس‌های، 150، 300، 400، 600، 900، 1500 و 2500 بار تولید می‌شوند. برای ضریب اطمینان جهت کاربرد شیرها، برای خطوط انتقال با فشار 150، 300، 400 و 600، باید از شیرآلات با کلاس کاری 800 و برای خطوط لوله کشی با کلاس کاری 900 و 1500 نیز از شیرهای فولادی کلاس 1500 بهره برد.
البته معیارهای متفاوتی برای تعریف کلاس شیرآلات تعریف می‌شوند که مواردی چون فشار کاری یا عملیاتی، فشار طراحی، حداکثر فشار قابل تحمل، فشار تست و فشار انفجار از مواردی هستند که بایستی تعیین شده باشند و با توجه به کاربرد مورد نظر، به‌درستی انتخاب شوند.
فشار عملیاتی کمتر از فشار طراحی و فشار طراحی یک شیر نیز کمتر از فشار کاری مجاز یا MAWP است. برای حصول از عملکرد مناسب، پس از تعیین و بررسی دما و فشار سیال در خط لوله‌ی مورد نظر، شیر با کلاس کاری بالاتر را انتخاب نمایید.
انواع خاص آلیاژهای شیرآلات صنعتی
به غیر از شیرآلات چدنی، فولادی و برنجی که عمده‌ی شیرآلات صنعتی از این متریال تولید می‌شوند؛ جنس‌های خاص دیگری نیز به‌منظور کاربردهای ویژه، تولید می‌شوند. به‌عنوان مثال با اضافه کردن مقادیری کربن بیشتر به فولاد، استحکام و مقاومت آن را در برابر دما و فشار، افزایش می‌دهند.
آلیاژ دیگری که به‌خصوص برای دماهای بسیار بالای سیال‌ها، کاربرد دارد، آلیاژی از ترکیب سرامیک با فلز است که سرمت نام دارد.
