ในระบบควบคุมของไหลทางอุตสาหกรรม การเลือกวัสดุวาล์วจะกำหนดความสมบูรณ์ของระบบและต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นตัวแทนของสองตระกูลหลัก ซึ่งแต่ละตระกูลถูกกำหนดโดยขอบเขตทางโลหะวิทยาที่แตกต่างกัน การเลือกคือการคำนวณทางวิศวกรรมที่เข้มงวดโดยพิจารณาจากมิติที่สำคัญ 5 มิติ
1. ความเข้ากันได้ของของไหลและกลไกการกัดกร่อน
เคมีของไหลในกระบวนการเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก
เหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น WCB) อาศัยโครงสร้างเฟอร์ริติก-เพิร์ลลิติกที่ไวต่อการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด กัดกร่อน หรือออกซิเจน ส่งผลให้ผนังบางและซีลล้มเหลว จำกัดเฉพาะไฮโดรคาร์บอนแห้ง ไอน้ำ และน้ำมันที่ไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน-
เหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น CF8/304, CF8M/316) ใช้ฟิล์มโครเมียมออกไซด์แบบพาสซีฟเพื่อยับยั้งจลนพลศาสตร์ของการกัดกร่อน โมลิบดีนัมในเกรด 316 ต้านทานการเกิดรูพรุนที่เกิดจากคลอไรด์-โดยเฉพาะ ทำให้จำเป็นสำหรับการแปรรูปทางเคมีเชิงรุกและการบริการน้ำทะเล การวิเคราะห์ pH และความเข้มข้นของคลอไรด์ที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากคลอไรด์ปริมาณเล็กน้อยในน้ำที่มีอุณหภูมิสูง-มักจะขัดขวางการใช้เหล็กกล้าคาร์บอน
2. อุณหภูมิสุดขั้วและเสถียรภาพทางโลหะวิทยา
อุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางกล เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานผ่านกระบวนการสร้างกราไฟต์และการสูญเสียความแข็งแรงที่สูงกว่า 425 องศา ซึ่งเสี่ยงต่อการเสียรูปจากการคืบ ในขณะที่สเตนเลสออสเทนนิติกจะรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเกินกว่า 600 องศา ในทางกลับกัน เหล็กกล้าคาร์บอนมีอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเปราะ-ถึง- (DBTT) ต่ำกว่า -29 องศา ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการแตกหักแบบเปราะอย่างรุนแรงในบริการไครโอเจนิก สแตนเลสคงความเหนียวที่ดีเยี่ยมได้ถึง -196 องศา ซึ่งยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับกระบวนการแยก LNG และอุณหภูมิต่ำ การจัดอันดับความดัน-อุณหภูมิต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดกับ ASME B16.34 สำหรับสภาวะที่รุนแรง
3. รายจ่ายฝ่ายทุนเทียบกับต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ
การเลือกจะต้องจัดลำดับความสำคัญของต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของมากกว่าราคาการจัดซื้อเริ่มแรก แม้ว่าเหล็กสแตนเลสจะมี CAPEX ระดับพรีเมียม แต่วาล์วเหล็กคาร์บอนที่มีฤทธิ์กัดกร่อนก็ต้องได้รับการบำรุงรักษาบ่อยครั้ง การเปลี่ยนขอบล้อ และการปิดระบบโดยไม่ได้วางแผนไว้ ต้นทุนการดำเนินงานของการสูญเสียการผลิตมักจะทำให้การประหยัดวัสดุเริ่มแรกแคบลง สำหรับสายการผลิตที่สำคัญซึ่งมีอายุการออกแบบเกิน 10 ปี เหล็กกล้าไร้สนิมที่ขยายเวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวมอบผลตอบแทนจากการลงทุนในระยะยาวที่เหนือกว่า-โดยการลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
4. มาตรฐานด้านสุขอนามัยและความสมบูรณ์ของพื้นผิว
รหัสอุตสาหกรรมกำหนดข้อกำหนดพื้นผิวที่เข้มงวดสำหรับโซนสัมผัสของไหล ความหยาบระดับไมโคร-ของเหล็กกล้าคาร์บอนส่งเสริมการตั้งอาณานิคมของแบคทีเรียและการไหลของอนุภาค ทำให้ไม่-สอดคล้องกับการใช้งานด้านสุขอนามัย สแตนเลสช่วยให้การขัดเงาด้วยไฟฟ้าได้ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 μm ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพในการทำความสะอาด-ใน-สถานที่และฆ่าเชื้อ-ใน-โปรโตคอลสถานที่ที่กำหนดโดยมาตรฐาน GMP และ FDA
นอกจากนี้ เหล็กกล้าไร้สนิมยังช่วยลดความจำเป็นในการเคลือบซ้ำเป็นระยะในสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือที่มีความชื้นสูง- เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของพื้นผิวที่สม่ำเสมอ
5. ช่วงเวลาการบำรุงรักษาและความน่าเชื่อถือของระบบ
ความน่าเชื่อถือของวาล์วเป็นตัวกำหนดความพร้อมใช้งานของระบบ ในงานที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ส่วนประกอบเหล็กกล้าคาร์บอนมีแนวโน้มที่จะเกิดการครูด การยึดเกาะ และการเกิดออกซิเดชันของโบลต์ ซึ่งมักต้องมีการถอดแยกชิ้นส่วนแบบทำลายล้าง ขอบสแตนเลสมีความแข็งพื้นผิวและความต้านทานการครูดสูงกว่า ป้องกันการยึดเกาะและอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาได้ง่ายขึ้น ซึ่งจะช่วยขยายระยะเวลาการยกเครื่องและมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการติดตั้งระยะไกลหรือสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีกรอบเวลาตอบสนองที่จำกัด ซึ่งสนับสนุนวัตถุประสงค์ High Availability โดยตรง
บทสรุป
ไม่มีวัสดุใดที่เหนือกว่าในระดับสากล ทางเลือกที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับเงื่อนไขขอบเขตทางวิศวกรรมเฉพาะ เหล็กกล้าคาร์บอนให้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสำหรับบริการปานกลาง-ที่ไม่กัดกร่อน ในขณะที่เหล็กสแตนเลสให้ความปลอดภัยอย่างแท้จริงสำหรับการใช้งานที่มีฤทธิ์กัดกร่อน อุณหภูมิสุดขั้ว และมีความบริสุทธิ์สูง- ข้อกำหนดขั้นสุดท้ายควรอ้างอิงถึงมาตรฐาน เช่น NACE MR0175 และ API 600 เพื่อรับรองถึงความทนทานทางเทคนิค
