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Die Wahl des Ventilmaterials: Wie Sie das Richtige für Ihre Branche auswählen

Die Wirksamkeit und Langlebigkeit eines Ventil werden oft durch das Material bestimmt, aus dem sie gefertigt sind. In einer Zeit, in der die Branchen von petrochemischen Prozessen mit hohen Temperaturen bis hin zu sterilen biopharmazeutischen Verfahren reichen, ist die Auswahl des richtigen Ventilmaterials von größter Bedeutung. In dem Maße, wie sich die Industrien weiterentwickeln, wächst auch die Vielfalt der Armaturenwerkstoffe, die jeweils auf spezifische Umgebungsbedingungen, Drücke, Temperaturen und chemische Verträglichkeiten zugeschnitten sind.

Die richtige Wahl kann den Unterschied zwischen einem System, das reibungslos funktioniert, und einem, das von ständiger Wartung und Ausfallzeiten geplagt ist, ausmachen. Dieser Artikel entmystifiziert Armaturenwerkstoffe, gibt Einblicke in ihre Eigenschaften und bringt die Anforderungen der Industrie mit dem richtigen Werkstoff in Einklang.

MaterialArbeitstemperaturbereich (°F/°C)VorteileBenachteiligungenTypische AnwendungenSpezifikationen für das Schmieden
Kohlenstoffstahl-20°F bis 800°F (-29°C bis 427°C)Geringe Kosten, hohe mechanische FestigkeitAnfällig für Korrosion, nicht für korrosive Umgebungen geeignetÖl und Gas, Wasseraufbereitung, Flüssigkeiten mit geringer KorrosivitätASTM A105, A350 LF2, LF3; Klasse 150 bis 2500
Rostfreier Stahl-425°F bis 1200°F (-254°C bis 649°C)Korrosionsbeständig, hohe mechanische Festigkeit, gute chemische BeständigkeitRelativ höhere KostenLebensmittel und Getränke, Pharmazeutika, Petrochemie, MeerwasserASTM A182 F304/304L, F316/316L; Klasse 150 bis 2500
Legierter Stahl-20°F bis 1100°F (-29°C bis 593°C)Geeignet für hohen Druck und hohe TemperaturenHohe KostenHochtemperatur- und Hochdrucksysteme, DampfASTM A182 F1, F5, F9, F11, F22; Klasse 150 bis 2500
Kupfer und Kupferlegierungen-325°F bis 400°F (-198°C bis 204°C)Gute Wärmeleitfähigkeit, geeignet für NiederdrucksystemeKann in bestimmten chemischen Umgebungen korrodierenHäusliche und gewerbliche Wasserversorgung, HVACASTM B61, B62; Klasse 125 und Klasse 250
PVC (Polyvinylchlorid)32°F bis 140°F (0°C bis 60°C)Kostengünstig, einfach zu installieren, korrosionsbeständigBegrenzter Temperatur- und DruckbereichDrainage, Bewässerung, Transport von Flüssigkeiten mit niedrigem DruckASTM D1785, D2466; Schedule 40, Schedule 80
PP (Polypropylen)32°F bis 212°F (0°C bis 100°C)Chemikalienbeständig, verschleißfestNicht für hohe Temperaturen oder hohen DruckChemische Industrie, AbwasserbehandlungISO 1873; PN10, PN16
PTFE (Polytetrafluorethylen)-328°F bis 500°F (-200°C bis 260°C)Extrem hohe chemische Stabilität, korrosionsbeständigHohe Kosten, nicht für hohen DruckHochgradig korrosive Chemikalien, LaboranwendungenASTM D1710; in der Regel kundenspezifisch für spezielle Anwendungen
Polyurethan (PU)-40°F bis 200°F (-40°C bis 93°C)Elastizität, Abriebfestigkeit, gewisse chemische BeständigkeitBegrenzter Temperatur- und Druckbereich, kann durch Wasser oder UV-Strahlung beeinträchtigt werdenDichtungselemente in Ventilen, pneumatischIn der Regel maßgeschneidert für bestimmte Anwendungen
GummiUnterschiedlich, oft -30°F bis 250°F (-34°C bis 121°C)Ausgezeichnete Elastizität und Dichtigkeit, gute chemische BeständigkeitBegrenzter Temperatur- und Druckbereich, kann durch UV-Strahlung oder Öle beeinträchtigt werdenWasseraufbereitung, chemische Verarbeitung, Nieder- bis MitteldrucksystemeASTM D2000 für Elastomerdichtungen; oft kundenspezifisch

Metallische Werkstoffe

1.aus Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist aufgrund seiner Kosteneffizienz und hohen mechanischen Festigkeit einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe für industrielle Anwendungen. Allerdings ist er korrosionsanfällig, insbesondere wenn er korrosiven Stoffen oder hoher Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Vorteile:

  • Kostengünstig und weithin verfügbar
  • Hohe mechanische Festigkeit
  • Vielseitig einsetzbar für verschiedene industrielle Anwendungen

Benachteiligungen:

  • Anfällig für Korrosion
  • Nicht geeignet für stark ätzende oder säurehaltige Umgebungen

Typische Anwendungen:

Einsatz in Öl- und Gaspipelines, Wasseraufbereitungsanlagen und Anwendungen mit schwach korrosiven Flüssigkeiten.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht im Allgemeinen den Normen ASTM A105, A350 LF2 und LF3; erhältlich in den Klassen 150 bis 2500.

2. rostfreier Stahl

Rostfreier Stahl

Rostfreier Stahl wird wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Festigkeit bevorzugt. Er wird häufig in der Lebensmittel-, Getränke-, Pharma- und petrochemischen Industrie verwendet. Der größte Nachteil sind seine relativ hohen Kosten.

Vorteile:

  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe mechanische Festigkeit
  • Gute chemische Stabilität

Benachteiligungen:

  • Relativ höhere Kosten
  • Das Bearbeiten oder Schweißen kann eine Herausforderung sein

Typische Anwendungen:

Standard in der Lebensmittel-, Getränke-, pharmazeutischen und petrochemischen Industrie sowie in Meerwasseranwendungen.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht oft der ASTM A182 F304/304L, F316/316L; erhältlich in den Klassen 150 bis 2500.

3. legierter Stahl

Legierter Stahl

Legierter Stahl ist für den Einsatz unter besonderen Bedingungen wie hohem Druck und hoher Temperatur ausgelegt. Dieses Material wird häufig in Dampf- und anderen Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen eingesetzt. Der Nachteil sind in der Regel höhere Kosten im Vergleich zu Kohlenstoffstahl und Edelstahl.

Vorteile:

  • Geeignet für hohe Drücke und hohe Temperaturen
  • Starke mechanische Eigenschaften

Benachteiligungen:

  • Höhere Kosten im Vergleich zu Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl
  • Es kann eine besondere Handhabung und Wartung erfordern

Typische Anwendungen:

Einsatz in Hochtemperatur- und Hochdrucksystemen, wie z. B. in Dampfsystemen.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht im Allgemeinen den Normen ASTM A182 F1, F5, F9, F11 und F22; erhältlich in den Klassen 150 bis 2500.

4. kupfer und kupferlegierungen

Kupfer und Kupferlegierungen

Kupfer und seine Legierungen sind für ihre gute Wärmeleitfähigkeit bekannt und werden häufig in Niederdrucksystemen verwendet. Sie eignen sich für häusliche und gewerbliche Wasserversorgungssysteme und HVAC, können aber in bestimmten chemischen Umgebungen korrodieren.

Vorteile:

  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Geeignet für Niederdrucksysteme
  • Im Allgemeinen leicht zu bearbeiten und zu installieren

Benachteiligungen:

  • Anfälligkeit für Korrosion in bestimmten Umgebungen
  • Begrenzte mechanische Festigkeit

Typische Anwendungen:

Weit verbreitet in häuslichen und kommerziellen Wasserversorgungssystemen und HVAC.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht häufig den Normen ASTM B61 B62

Kunststoffmaterialien

1) Polyvinylchlorid (PVC)

Polyvinylchlorid (PVC)

PVC ist ein synthetisches Kunststoffpolymer, das kostengünstig, einfach zu installieren und korrosionsbeständig ist. Es hat jedoch eine begrenzte Betriebstemperatur und einen begrenzten Druckbereich, so dass es sich für Entwässerung, Bewässerung und andere Niederdruckanwendungen eignet.

Vorteile:

  • Geringe Kosten
  • Einfach zu installieren
  • Korrosionsbeständig

Benachteiligungen:

  • Begrenzter Arbeitstemperatur- und Druckbereich
  • Nicht geeignet für einige Chemikalien und organische Lösungsmittel

Typische Anwendungen:

Es wird hauptsächlich für die Entwässerung, Bewässerung und den Transport von Flüssigkeiten unter niedrigem Druck verwendet.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht im Allgemeinen den Normen ASTM D1785 D2466

2) Polypropylen (PP)

Polypropylen (PP)

PP ist ein thermoplastisches Polymer, das chemikalien- und verschleißbeständig ist. Es wird hauptsächlich in der chemischen Industrie und bei der Abwasserbehandlung verwendet. Es ist jedoch nicht für Hochtemperatur- oder Hochdruckanwendungen geeignet.

Vorteile:

  • Chemikalienbeständig
  • Abriebfest
  • Geringere Dichte und geringeres Gewicht

Benachteiligungen:

  • Nicht geeignet für Hochtemperatur- oder Hochdruckanwendungen
  • Kann unter UV-Licht abgebaut werden

Typische Anwendungen:

Es wird häufig in der chemischen Industrie und in Kläranlagen eingesetzt.

Schmieden Spezifikationen:

Entspricht der Norm ISO 1873; erhältlich in PN10, PN16.

3. das Polytetrafluorethylen (PTFE)

Polytetrafluorethylen (PTFE)

PTFE ist bekannt für seine extrem hohe chemische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit. Es wird vor allem bei hochkorrosiven Chemikalien und in Laboranwendungen eingesetzt. Es ist relativ teuer und nicht für Hochdruckanwendungen geeignet.

Vorteile:

  • Äußerst hohe chemische Stabilität
  • Korrosionsbeständig

Benachteiligungen:

  • Hohe Kosten
  • Nicht geeignet für Hochdruckanwendungen

Typische Anwendungen:

Einsatz in hochkorrosiven chemischen Prozessen und Laboranwendungen.

Schmieden Spezifikationen:

In der Regel werden sie für spezielle Anwendungen geschmiedet und entsprechen der ASTM D1710.

Elastomere und weiche Materialien

Gummi

Gummi

Kautschuk ist ein elastisches Material, das entweder aus natürlichen Quellen gewonnen oder aus Petrochemikalien synthetisiert wird. Er wird häufig in Ventilen für Dichtungen, O-Ringe und andere Dichtungselemente verwendet. Aufgrund seiner elastischen Beschaffenheit bietet Gummi hervorragende Dichtungseigenschaften. Er ist ideal für Niederdrucksysteme, bei denen es auf Dichtheit ankommt. Kautschuk ist im Allgemeinen auch gegen verschiedene Chemikalien und abrasive Materialien beständig, was ihn vielseitig einsetzbar macht.

Vorteile:

  • Hervorragende Elastizität und Dichtungseigenschaften
  • Im Allgemeinen gute chemische Beständigkeit
  • Geeignet für den Einsatz mit abrasiven Materialien
  • Kostengünstig

Benachteiligungen:

  • Begrenzte Temperatur- und Druckbeständigkeit
  • Kann sich im Laufe der Zeit abbauen, insbesondere unter UV-Einwirkung oder bei Kontakt mit Ölen und starken Säuren oder Basen

Typische Anwendungen:

Gummi wird häufig in Wasseraufbereitungsanlagen, in der chemischen Industrie und in anderen Systemen mit niedrigem bis mittlerem Druck verwendet, insbesondere für Dichtungselemente.

Schmieden Spezifikationen:

Gummimaterialien, die in Armaturen verwendet werden, entsprechen oft bestimmten Industrienormen für Gummiprodukte, wie z. B. ASTM D2000 für Elastomerdichtungen.

Schlussfolgerung

Die Auswahl des geeigneten Werkstoffs für Ventile ist eine komplexe Aufgabe, bei der verschiedene Faktoren wie Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck, Medien usw.), Kosten, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen zu berücksichtigen sind. Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Punkte, die Sie berücksichtigen sollten:

  1. Korrosionsbeständigkeit: Die verschiedenen Materialien sind unterschiedlich korrosionsbeständig. Edelstahl und PTFE beispielsweise sind in stark korrosiven Umgebungen gut einsetzbar.
  2. Mechanische Festigkeit: In Hochdruck- und Hochtemperaturbereichen, wie z. B. Dampfsystemen, sind legierte Stähle im Allgemeinen die bessere Wahl.
  3. Kosten: Einige Materialien wie rostfreier Stahl und legierter Stahl bieten zwar eine bessere Leistung, sind aber relativ teuer.
  4. Anwendungsspezifisch: Bestimmte Anwendungen, wie z. B. in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, können bestimmte Arten von Edelstahl erfordern, um die Hygienestandards zu erfüllen.
  5. Temperatur- und Druckbereich: Unterschiedliche Materialien arbeiten effektiv innerhalb verschiedener Temperatur- und Druckbereiche, ein wesentlicher Faktor bei der Materialauswahl.
  6. Leichte Bearbeitung und Installation: Einige Kunststoffe wie PVC und PP sind leicht zu bearbeiten und zu installieren, eignen sich aber im Allgemeinen nur für Anwendungen mit niedrigem Druck und niedrigen Temperaturen.
  7. Langfristige Leistung: Einige Materialien, wie z. B. Gummi und Polyurethan, können sich im Laufe der Zeit abbauen, wenn sie UV-Strahlen oder bestimmten Chemikalien ausgesetzt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl des am besten geeigneten Werkstoffs für eine bestimmte Ventilanwendung in der Regel eine umfassende und detaillierte Bewertung dieser Faktoren erfordert. Eine enge Zusammenarbeit mit Ingenieuren oder Werkstoffwissenschaftlern ist oft die beste Vorgehensweise, um sicherzustellen, dass der ausgewählte Werkstoff alle technischen und wirtschaftlichen Anforderungen erfüllt.

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