Основные различия между клапанами с мягким и металлическим седлом и как их выбрать

Во многих областях, таких как управление промышленными жидкостями, водоснабжение и водоотведение, а также нефтехимическая промышленность, клапаны играют важнейшую роль «переключателей». Среди них:эффективность уплотнения​является основным показателем качества клапанов. В зависимости от материала уплотнительных поверхностей клапаны подразделяются на ​Клапаны с мягким седломиКлапаны с металлическим седлом (жесткое седло)Понимание их различий и правильный выбор имеют решающее значение для обеспечения безопасности, стабильности и экономичности работы системы.

​I. Основные различия: мягкое седло против металлического седла​

Принципиальное отличие заключается в твердости материалов, используемых для контактных уплотнительных поверхностей между седлом клапана и запорным элементом (например, диск, шар, клин).

​1. Клапаны с мягким седлом​

• ​Уплотнительный материал:Одна сторона уплотнительной пары обычно использует неметаллические, мягкие материалы, такие как:
  • ​Эластомеры(Нитриловый каучук NBR, EPDM, фторуглерод FKM и т. д.)
  • ​Пластики(ПТФЭ, армированный ПТФЭ, нейлон, ПЭЭК и т. д.)
• ​Принцип работы:​ Опирается на ​упругая деформациямягкого материала для заполнения микроскопических дефектов на уплотнительных поверхностях, обеспечивая плотное прилегание и нулевую утечку или очень высокий уровень герметизации.
• ​Преимущества:​
  • ​Отличная герметизация:​Может достичь ​герметичное закрытие(например, ANSI Class VI), обеспечивая очень эффективную герметизацию.
  • ​Требуется низкий момент затяжки:Благодаря мягкости материала для его деформации и достижения герметичности требуется меньше усилий, что упрощает эксплуатацию.
  • ​Некоторая толерантность к твердым частицам:Небольшие примеси могут проникать в мягкий материал, не нарушая герметичности.
  • ​Более низкая стоимость:Мягкие сиденья, как правило, менее затратны в производстве и замене.
• ​Недостатки:​
  • ​Плохая термостойкость:Неметаллические материалы, как правило, не выдерживают высоких температур. Они, как правило, подходят для сред в диапазоне температурот -20°С до 180°С(в зависимости от конкретного материала; у ПТФЭ выше, у эластомеров ниже).
  • ​Плохая стойкость к истиранию и эрозии:Высокоскоростные жидкости или среды, содержащие твердые частицы, могут быстро резать, истирать и повреждать мягкую уплотнительную поверхность, что приводит к выходу уплотнения из строя.
  • ​Ограниченная химическая совместимость:Хотя ПТФЭ обладает превосходной химической стойкостью, эластомеры требуют тщательного выбора с учетом конкретной среды.
  • ​Старение:Эластомерные материалы могут стареть, становясь хрупкими под воздействием ультрафиолетового излучения, озона и т. д.

​Представительные клапаны:Поворотные затворы с мягким седлом, шаровые краны с мягким седлом, мембранные клапаны.

​2. Клапаны с металлическим седлом​

• ​Уплотнительный материал:Обе стороны уплотнительной пары изготовлены из металла или комбинации металла и твёрдых неметаллических материалов. Распространенные комбинации включают:
  • Нержавеющая сталь + нержавеющая сталь (SS против SS)
  • Сплав стеллита + сплав стеллита
  • Закаленные сплавы + Закаленные сплавы
  • Металл + Керамика
• ​Принцип работы:Герметичность достигается за счёт собственной твёрдости металлов, исключительно высокого качества обработки поверхности и точной геометрии (например, линейный контакт, шариковый контакт). Для плотного прижатия двух твёрдых поверхностей обычно требуются значительно более высокие усилия запирания по сравнению с мягкими седлами.
• ​Преимущества:​
  • ​Высокая термостойкость:Можно использовать ввысокотемпературные применения(до 600°C и выше), например, паровые или термомасляные системы.
  • ​Отличная стойкость к истиранию и эрозии:Идеально подходит для абразивных сред, содержащихчастицы, порошки, суспензии, и т. д.
  • ​Стойкость к высокому давлению:Высокая механическая прочность, подходит дляприменения высокого давления.
  • ​Устойчивость к старению, длительный срок службы:Металлические материалы стабильны и не подвержены старению, часто обеспечивая гораздо более длительный срок службы, чем мягкие сиденья в суровых условиях.
• ​Недостатки:​
  • ​Более высокая относительная скорость утечки:Из-за высокой твёрдости металлов достижение стопроцентного идеального контакта затруднено. Интенсивность утечки обычно составляетКласс ANSI V или IV, что затрудняет обеспечение герметичного закрытия (хотя высокопроизводительные металлические уплотнения, прецизионная притирка которых позволяет достичь очень высоких стандартов).
  • ​Высокий рабочий крутящий момент:Требуется большее усилие для прижатия двух твердых поверхностей друг к другу, что требует использования более мощных приводов.
  • ​Высокие требования к производству:Требует высокой точности обработки, отделки поверхности и термообработки материалов уплотнительной пары для обеспечения герметизации.
  • ​Более высокая стоимость:Особенно дороги клапаны со специальными сплавами или керамическими уплотнениями.

​Представительные клапаны:Затворы поворотные дисковые с металлическим седлом, шаровые краны с металлическим седлом, задвижки, шаровые краны.

​II. Как выбрать: мягкое или металлическое сиденье?​

Ключ к выбору — это​«соответствие заявлению».​Абсолютно лучшего варианта не существует, есть только наиболее подходящий для конкретных условий.

Следуйте этому процессу принятия решений:

​Шаг 1: Анализ характеристик медиа​

• ​Какая температура?​
  • ​≤ 80°С:​ПредпочитаюМягкое сиденье(например, EPDM, NBR).
  • ​80°С ~ 200°С:​​ Рассмотрите уплотнения из ПТФЭ или высокопроизводительные ​Металлические пломбы.
  • ​≥ 200°С:​​ ​Необходимо выбрать металлическое сиденье.
• ​Содержит ли он абразивные частицы?​
  • ​Да(например, минеральные пульпы, порошки, зола/шлак):Необходимо выбрать металлическое сиденье(рекомендуются более износостойкие варианты, такие как керамика или закаленные сплавы).
  • ​No(чистая вода, воздух, масло): Возможны как мягкие, так и металлические седла; см. другие требования.
• ​Какова коррозионная активность?​
  • Сильно агрессивные среды (например, концентрированные кислоты, сильные щелочи):Мягкие сиденья​с ПТФЭ часто являются предпочтительным выбором благодаря превосходной химической стойкости. Если же речь идёт о высоких температурах, то можно использовать специальный сплав (например, хастеллой).Металлические пломбы​обязательны.

​Шаг 2: Определите требования к процессу​

• ​Какова допустимая скорость утечки?​
  • ​Требуется нулевая утечка или очень высокий класс герметичности(например, дорогие, токсичные или опасные среды): ПредпочитаюМягкое сиденье.
  • ​Допустима незначительная утечка(например, охлаждающая вода, вентиляционные системы):Металлическое сиденьеможет быть достаточно.
• ​Каково давление в системе?​
  • ​Низкое и среднее давление​ (PN16/Класс 150及以下): Возможны оба типа.
  • ​Высокое давление​ (PN25 / класс 150及以上及以上): Предпочитаю​Металлическое сиденье.
• ​Какова рабочая частота?​
  • ​Частая езда на велосипеде:Износостойкость и длительный срок службыМеталлические пломбы​являются выгодными.
  • ​Периодическая операция:ЭкономикаМягкие сиденья​более заметен.

​Шаг 3: рассмотрите общие затраты​

• ​Ограниченный первоначальный бюджет, умеренные медиа-условия:​Выбрать ​Клапаны с мягким седломдля лучшей экономической эффективности.
• ​Суровые условия, приоритет отдается долгосрочной стабильности и низкому уровню отказов:​Хотя ​Клапаны с металлическим седломтребуют более высоких первоначальных инвестиций, более длительный срок службы и меньшая частота технического обслуживания могут снизить общую стоимость владения в течение жизненного цикла клапана.

​III. Сравнительный обзор (в форме абзаца)​

Выбор между мягкими и металлическими седлами зависит от их свойств. В клапанах с мягким уплотнением используются такие материалы, как резина или ПТФЭ, что обеспечиваетотличная герметизация​способный достичь ​нулевая утечка (класс VI ANSI), ​низкий рабочий крутящий момент, и ​более низкая стоимость. Однако они ограничены ​плохая термостойкость​(обычно ниже 180°C/356°F), ​плохая стойкость к истираниюи склонность к старению. Они лучше всего подходят длячистый, низкотемпературный, неабразивный​таких средах, как вода, воздух или мягкие химикаты, где герметичное перекрытие имеет решающее значение.

В отличие от этого, клапаны с металлическим уплотнением используют закаленные металлы или керамику, обеспечиваяпревосходная термостойкость​(подходит для температур выше 600°C/1112°F), ​отличная стойкость к истиранию и эрозии, и ​способность работать при высоком давлении. К их недостаткам можно отнести:более высокая относительная скорость утечки​(обычно ANSI класс V/IV), ​более высокий рабочий крутящий момент, и ​более высокая первоначальная стоимость. Они необходимы для приложений, связанных с ​высокие температуры, абразивные частицы, шламы или высокое давление, например, паровые системы, обработка порошков или горнодобывающих шламов.

​Заключительная рекомендация:​

• ​Выбираете клапан для водопроводной воды, воды для кондиционирования воздуха или слабых химических растворов?​ — ​Мягкое сиденье​является идеальным выбором, обеспечивающим герметичное закрытие и хорошую экономичность.
• ​Выбираете клапан для паропроводов, запыленного газа или минеральных шламов?​ — ​Металлическое сиденье​это необходимый и надежный вариант, рассчитанный на долговечность в тяжелых условиях.
• ​Является ли заявка сложной или непонятной?— Всегда консультируйтесь с профессиональным поставщиком клапанов или инженером. Предоставьте подробные рабочие параметры (среда, температура, давление, наличие абразивных частиц, требования к утечкам), чтобы получить экспертную рекомендацию по наиболее подходящему типу и материалу.