Gdzie sprawdzą się zawory nierdzewne?

Wiele przemysłowych procesów technologicznych wymaga dostarczania substancji chemicznych, które są używane jako składniki powstających wyrobów, katalizatory zachodzących reakcji albo środki umożliwiające wykonanie konkretnych operacji np. trawienia, przygotowania powierzchni lub usunięcia zanieczyszczeń. Wykorzystywane są także rozmaite produkty pomocnicze, które mogą służyć do chłodzenia lub smarowania maszyn i urządzeń, często są też używane również jako środki czyszczące, dezynfekujące lub konserwujące.

W niektórych przypadkach sprężony gaz lub ciecz pod ciśnieniem może stanowić środek do przenoszenia mocy w układach pneumatycznych i hydraulicznych. Każde zastosowanie cieczy lub gazów wymaga przygotowania odpowiedniej instalacji, która umożliwi ich bezpieczny przesył, dostarczy w miejsca, gdzie będą potrzebne, a także zapewni możliwość ich dozowania, kontroli parametrów czy zaawansowanego sterowania przepływem. Każdy układ tego rodzaju poza siecią rur i zbiorników musi więc być wyposażony we właściwą armaturę, która będzie odporna na wszystkie występujące w konkretnej instalacji przemysłowej czynniki. Znakomitym przykładem tego rodzaju urządzeń są zawory nierdzewne, które sprawdzą się nawet w szczególnie wymagających zastosowaniach. Przyjrzyjmy się bliżej możliwym konstrukcjom zaworów nierdzewnych i ich najważniejszym cechom oraz sprawdźmy, w jakich instalacjach sprawdzą się najlepiej.

Zawory w armaturze przemysłowej

Armatura przemysłowa składa się z wielu elementów pozwalających na regulowanie przepływu cieczy lub gazów, jednak jej najważniejszym elementem są zawory, które umożliwiają kontrolowanie najistotniejszych parametrów przesyłanych cieczy lub gazów. W zależności od swej konstrukcji zawory mogą umożliwiać zmianę ciśnienia, kierunku przepływu, a także jego natężenie.

Potrzebami są też uwarunkowane różne konstrukcje zaworów mogące pełnić funkcję zabezpieczającą, reagując na wzrost ciśnienia, redukować jego poziom, wyrównywać, a także zmieniać tak, by jego wartość odpowiadała określonej proporcji ciśnienia przed i za zaworem. W przypadku zaworów służących do dbania o właściwy poziom przepływu możliwe jest używanie różnych rozwiązań powodujących dławienie strumienia cieczy albo gazu. Jednymi z najczęściej stosowanych, jeżeli chodzi o zawory kierunkowe poza zaworami zwrotnymi, które utrzymują kierunek przepływu, zapobiegając cofaniu się transportowanej substancji, są zawory odcinające.

Zawory odcinające są stosowane tam, gdzie konieczne jest czasowe blokowanie przepływu. Są one używane m.in. jako zawory spustowe we wszelkiego rodzaju zbiornikach, ale także jako urządzenia, które pozwalają na odcięcie części instalacji np. do wykonania czynności konserwacyjno-serwisowych, podłączania i odłączania elementów czy wymiany filtrów. Zawory odcinające pozwalają również na uruchamianie rozmaitych instalacji czy uzupełnianie poziomu cieczy lub gazu w zbiornikach.

Zawory odcinające mogą mieć różną konstrukcję. Stosuje się zawory zasuwowe, w których blokada następuje przez uniesienie lub opuszczenie zasuwy, czyli tzw. klina, obsługiwanego przy pomocy dźwigni lub nagwintowanego wrzeciona, które dzięki swoim obrotom zmienia położenie klina. Zawory tego rodzaju są używane najczęściej tam, gdzie szczególne znaczenie ma niezaburzony przepływ cieczy lub gazu. Inną budowę mają zawory grzybkowe – w tym przypadku blokowanie i otwieranie przepływu odbywa się przy użyciu metalowego trzpienia połączonego z grzybkiem, który w swym dolnym położeniu całkowicie zamyka światło rury.

Uniwersalnym rozwiązaniem łączącym zalety zaworów zasuwowych pod względem szybkości działania oraz grzybkowych, jeśli chodzi o możliwości częściowego regulowania przepływu, są zawory kulowe. W tym przypadku za blokowanie przepływu odpowiada znajdująca się w świetle rury kula z wydrążonym wnętrzem. W razie konieczności zablokowania przepływu jest ona obracana o 90°, dzięki czemu obraca się swą jednolitą powierzchnią w stronę, z której napływa transportowana substancja.

Zawory nierdzewne w instalacjach przemysłowych

Zawory używane w instalacjach przemysłowych muszą być dostosowane do wymagań związanych z ich najistotniejszymi cechami. Do najważniejszych kryteriów należy przede wszystkim średnica wewnętrzna rury podawana jako symbol DN. Rozpiętość możliwych rozmiarów obejmuje od 10 mm (DN 8) do 1016 mm (DN 1000). Znaczenie ma także poziom dopuszczalnego ciśnienia nominalnego, który jest podawany jako PN i może obejmować wartości do 2,5 do 420 barów. Duże znaczenie ma również rodzaj połączeń. Przy niższych ciśnieniach stosowane są na ogół połączenia gwintowane w różnych rozmiarach lub połączenia  kołnierzowe. W takim przypadku zawór jest łączony z rurą elementami złącznymi, co pozwala na znoszenie znacznie większego ciśnienia. W zastosowaniach przemysłowych poza ciśnieniem istotna jest również temperatura oraz rodzaj przesyłanej substancji.

Wiele cieczy i gazów stosowanych w procesach przemysłowych ma w swoim składzie agresywne środki chemiczne. Mogą one mieć działanie silnie korozyjne i przyspieszać niszczenie elementów instalacji, a także działać utleniająco, żrąco lub mieć silny odczyn zasadowy. Takimi substancjami są np. ciecze chłodzące zawierające znaczne ilości glikolu, ale także często wykorzystywane kwasy. Rurociągi przemysłowe są także zagrożone osadzaniem się kamienia kotłowego, czemu sprzyja podwyższona temperatura i obecność wody zawierającej znaczne ilości wapnia i magnezu. Problemem mogą być także czynniki biologiczne i tworzący się wewnątrz instalacji film biologiczny składający się z różnych szczepów bakterii oraz innych mikroorganizmów. Substancje używane przy różnych technologiach produkcji mają też często dość wysoką temperaturę, co dodatkowo obciąża elementy armatury.

Sposobem na radzenie sobie z zagrożeniami wynikającymi z obecności silnych chemikaliów jest stosowanie jako materiału do produkcji rur i zaworów odpowiedniego gatunku stali nierdzewnej. Stopy zaliczane do tej kategorii mają w swoim składzie znaczne domieszki chromu, co sprawia, że mają podwyższoną odporność na korozję, a także dobrze znoszą wysokie temperatury. Tam, gdzie w grę wchodzi nie tylko obecność substancji powodujących korozję, ale również silnych chemikaliów np. kwasów, stosuje się stale, w których poza chromem znajduje się także znaczna ilość niklu, a niekiedy również dodatek magnezu lub molibdenu. Stale o takim składzie są zwyczajowo nazywane stalami kwasoodpornymi.

Zawory ze stali nierdzewnej mogą być wykorzystywane w wielu zastosowaniach. Na ogół są one używane w przemyśle chemicznym, przy produkcji kosmetyków, farmaceutyków i leków, a także używane przy przetwórstwie żywności od mleczarstwa i serowarstwa aż po branżę mięsną. Dzieje się tak nie tylko z uwagi na właściwości antykorozyjne i wytrzymałość temperaturową, ale również z uwagi na możliwość łatwego czyszczenia oraz neutralność chemiczną, powodującą, że stal nierdzewna lub kwasoodporna nie wpływa na skład ani właściwości przesyłanych za jej pomocą cieczy i gazów. Zawory nierdzewne mogą również być używane w instalacjach przesyłających propan-butan i substancje ropopochodne.