شیر فولادی چیست؟ راهنمای جامع، انواع، کاربرد و معیارهای انتخاب

شیر فولادی چیست؟

یکی از دسته های شیرآلات صنعتی، شیر فولادی یا به لاتین Steel Valve یا Industrial Valve است. این شیر وسیله مکانیکی است برای تنظیم، کنترل و قطع/ وصل کردن جریان سیال. کاربرد شیر فولادی در خطوط لوله صنعتی جهت کنترل، تنظیم، راهبری یا قطع و وصل جریان سیالات می باشد. در طول زمان سازندگان شیرهای فولادی را باتوجه به کاربرد، نوع عملکرد، حرکت مکانیکی و مشخصات طراحی در انواع گوناگونی ساخته اند و امروزه در صنایع وسیع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه، آب و فاضلاب، صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.

فروشگاه پولادگران قصد دارد این مقاله راهنمای جامعی درباره انواع، کاربرد، وظایف و معیارهای انتخاب و استانداردهای شیر فولادی برای انتخاب صحیح شما باشد.

اصلی ترین وظایف شیر فولادی

شروع یا توقف جریان

قطع و وصل کامل جریان سیال، یکی از اصلی‌ترین وظایف شیرآلات فولادی در خطوط لوله است. کاربردی که این عملکرد دارد در زمان های راه‌اندازی، توقف سیستم، تعمیرات یا شرایط اضطراری می باشد. بهترین گزینه های موجود برای این عملکرد شیر دروازنه ای یا کشویی و شیر توپی است به دلیل طراحی ساده و آب‌بندی مناسب و سادگی که در طراحی آنها به کار رفته است.

تنظیم سرعت یا فشار جریان

در بسیاری از پروژه ها و فرآیندهای صنعتی کنترل میزان دبی یا فشار سیال اهمیت خیلی زیادی دارد. در چنین موقعیتی مناسب ترین گزینه در بین انواع شیر های فولادی که امکان تنظیم تدریجی جریان را داشته باشد، شیر های فولادی سوزنی و کروی هستند. این دو مدل شیر دارای دیسکی هستند که به صورت کنترل شده حرکت می کند و می تواند جریان را به طور دقیق تنظیم و از نوسانات ناخواسته فشار جلوگیری کند.

جلوگیری از بازگشت سیال

در بسیاری از پروژه ها استفاده از ابزاری برای جلوگیری از بازگشت سیال برای افزایش ایمنی سیستم و جلوگیری و یا کاهش آسیب به پمپ ها و تجهیزات پایین دستی بسیار ضروری است. این نقش حیاتی و مهم را در صنایع و تجهیزات حساس شیرهای یک طرفه یا خودکار ایفا می کنند. این شیرها تنها اجازه عبور سیال در یک جهت مشخص را می‌دهند و مزیت کارکرد آنها این است که به صورت خودکار این کار را انجام می دهند نه دستی.

محافظت از تجهیزات در برابر فشار زیاد

هر کدام از ما حداقل یک بار محافظ برق یا ولتاژ را دیده ایم و با کاربرد آن آشنایی داریم. همین شرایط مشابه در صنایع نیز وجود دارد. افزایش ناگهانی فشار می‌تواند باعث آسیب جدی به خطوط لوله و تجهیزات صنعتی شود. پس باید از یک محافظ برای جلوگیری از این آسیب استفاده کنیم. و این محافظ چیزی نیست جز شیرهای ایمنی و کاهش فشار فولادی که در صورت بالا رفتن فشار و عبور از حد مجاز، به‌طور خودکار عمل می‌کنند. حضور این شیرها بسیار دارای اهمیت و نقش کلیدی در ایمنی سیستم‌های تحت فشار و جلوگیری از حوادث صنعتی دارند.

هدایت جریان در مسیر دلخواه

در صنایع پیچیده تر مانند پایپینگ ها یکی از نیاز های اساسی هدایت جریان به مسیر های مختلف سیال و کنترل دستی روی آن است. برخی از انواع شیرآلات فولادی به گونه ای خاص طراحی شده اند که بتوانند این امکان یعنی تغییر مسیر جریان را برای اپراتور فراهم کنند. به گونه ای که اپراتور      می تواند جریان را به سمتی که می خواهد هدایت کنند. این ویژگی شیرآلات فولادی به‌ویژه در واحدهای فرآیندی، خطوط توزیع و سیستم‌های چندمسیره اهمیت زیادی دارد.

کاربردهای شیر فولادی

در هنگام انتخاب شیر فولادی حتما نوع سیال، فشار، دمای کاری، هدف کنترلی و استاندارد های صنعتی آن را در نظر بگیرید. (قطع کامل، تنظیم، جلوگیری از بازگشت، ایمنی و غیره).

صنعت / کاربرد	سیالات و شرایط کاری	نقش شیر فولادی	نکات مهم و مزایا
نفت و گاز	نفت خام، گاز طبیعی، میعانات؛ فشار و دمای بالا	قطع و وصل، کنترل جریان، ایمنی	مقاومت بالا در برابر فشار و خوردگی، جلوگیری از نشتی، حفظ ایمنی و عملکرد خط
پتروشیمی	مواد شیمیایی و هیدروکربن‌ها؛ دمای بالا و فشار زیاد	کنترل جریان مواد، ایمنی فرآیند	تحمل شرایط خورنده، آب‌بندی مطمئن، محافظت از تجهیزات حساس
نیروگاه‌ها	بخار، آب تغذیه، سیالات خنک‌کننده و سوخت؛ دمای بسیار بالا و فشار زیاد	قطع و وصل ایمن، تنظیم فشار، محافظت از تجهیزات	افزایش راندمان، کاهش ریسک خرابی، کنترل ایمن توربین و بویلر
خطوط انتقال آب و فاضلاب	آب صنعتی، آب خام، پساب و فاضلاب؛ فشار بالا	قطع و وصل، کنترل جریان طولانی	مقاومت در برابر ضربه جریان، کاهش نشتی، کاهش هزینه نگهداری
بخار و سیستم‌های حرارتی	بخار اشباع یا سوپرهیت، آب داغ، روغن حرارتی؛ دمای بالا و فشار زیاد	کنترل جریان، جلوگیری از نشت، افزایش بهره‌وری انرژی	مقاومت حرارتی بالا، آب‌بندی مطمئن، ایمنی سیستم
صنایع شیمیایی و فرآوری	سیالات خورنده، سمی یا واکنش‌پذیر	کنترل دقیق فرآیند، ایمنی تجهیزات و پرسنل	سازگار با سیال، کاهش خطرات زیست‌محیطی، افزایش ایمنی

انواع شیرفولادی

بر اساس عملکرد و نقش آن‌ها در کنترل جریان سیال شیرهای های فولادی به نه نوع گوناگون دسته بندی می شوند. باید حتما شیر فولادی را متناسب با نیاز سیستم و پروژه کاریتان انتخاب کنید؛ زیرا هر انتخاب صحیح یا غلط تأثیر مستقیمی بر ایمنی، راندمان و عمر سیستم پایپینگ دارد.

شیر سوزنی فولادی (Needle Valve)

این شیر طراحی بسیار خاص و جالبی دارد. سوزنی که در این شیر به کار رفته است قابلیت تنظیم دقیق دبی را فراهم می‌کند. شیر سوزنی برای کنترل بسیار دقیق جریان‌ طراحی شده است، اما جریان های کم‌حجم. به همین دلیل در سیستم‌های ابزار دقیق و خطوط کنترلی کاربرد فراوان دارد.

شیر کشویی/ دروازه‌ای فولادی (Gate Valve)

شیر دروازه ای یا کشویی عملکردی برخلاف شیر سوزنی دارد. از این شیر برای قطع و وصل کامل جریان استفاده می شود. چون افت فشار در این مدل از شیر فولادی کم است، کاربرد این شیر در خطوط اصلی انتقال سیال بسیار پرطرفدار است.

شیر کروی فولادی (Globe Valve)

اگر به دنبال شیر فولادی هستید که بتواند جریان را به صورت تدریجی و دقیق تنظیم کند و برای کنترل فشار و دبی مناسب باشد، شیر کروی فولادی بهترین انتخاب است. طراحی مسیر جریان باعث افت فشار بیشتر نسبت به گیت ولو می‌شود، اما دقت بالای آن، این ضعف را در سیستم‌های کنترلی جبران می‌کند.

شیر توپی فولادی (Ball Valve)

یک نوع شیر که افت فشار در آن کم باشد و آب بندی مناسبی هم داشته باشد، شیر توپی فولادی است. حرکت این شیر به صورت ربع گرد ( 90 درجه از 360 درجه) است و همین موضوع کمک می کند تا بتوانیم جریان را سریع قطع یا وصل کنیم.

شیر یک‌طرفه/ خودکار فولادی (Check Valve)

این شیر تنها اجازه عبور جریان سیال را از یک جهت می دهد و نقش بسیار مهمی در جلوگیری از برگشت جریان و محافظت از پمپ‌ها و تجهیزات پایین‌دستی دارد و نیازی به اپراتور یا عملگر ندارد.

شیر پروانه‌ای فولادی (Butterfly Valve)

ساختار ساده، وزن کم و اقتصادی بودن از ویژگی های بارز شیر پروانه ای است. این شیر بیشتر برای قطرهای بالا کاربرد دارد و قابلیت قطع و وصل و همچنین کنترل نسبی جریان را دارد و نسبت به سایر شیرها نیاز به فضای نصب کمتری هم دارد.

شیر سماوری فولادی (Plug Valve)

مکانیزم ساده این شیر باعث شده است تا کار کردن با شیر سماوری فولادی بسیار راحت باشد و به سرعت بتوان به کمک آن جریان را قطع و وصل کرد. اما در عین طراحی ساده ای که دارد این امکان را فراهم کرده که سیالاتی که ذرات جامد یا ویسکوز دارند بتوانند از این شیر عبور کنند. اما حتما دقت کنید که شیر سماوری فولادی نیاز به روانکاری دوره‌ای دارند تا عملکرد صحیح آنها در طول زمان حفظ شود.

شیر اطمینان فولادی (Safety / Relief Valve)

این شیر درست مانند سوپاپ اطمینان زودپز عمل می کند. نقش اصلی این شیر حفظ ایمنی سیستم های تحت فشار است؛ به طوری که وقتی فشار موجود در سیستم از حد مجاز بالاتر برود، به طور خودکار باز می شود و فشار اضافی را تخلیه می کند. با این عملکرد از آسیب به تجهیزات و خطوط لوله جلوگیری می کند.

شیر کنترلی فولادی (Control Valve)

شیر کنترلی فولادی همانطور که از نامش پیداست کنترل کننده است. از این شیر در فرآیندهای صنعتی برای تنظیم خودکار جریان، فشار یا دما استفاده می شود. این شیرها معمولاً به عملگرهای برقی یا پنوماتیکی متصل بوده و در سیستم‌های کنترلی پیشرفته نقش کلیدی دارند.

جنس و متریال شیر فولادی

شیرآلات فولادی در جنس های مختلفی تولید می شوند.

فولاد کربنی یا به لاتین Carbon Steel به دلیل مقاومت مناسب کارهای صنعتی و فشار و دمای بالا است اما به خوردگی حساس است.

فولاد آلیاژی و ضدزنگ (SS304, SS316, SS316L) در مواردی خاص یا سیالاتی که خوردگی شدید ایجاد می کند کاربرد دارد. مقاوم در برابر زنگ‌زدگی و مناسب صنایع غذایی و دارویی نیز می باشد.

جدول انواع شیر فولادی

نوع شیر فولادی	وظیفه اصلی	کاربرد رایج	ویژگی مهم
شیر دروازه‌ای (Gate)	قطع و وصل کامل	خطوط اصلی پایپینگ	افت فشار کم
شیر کروی (Globe)	تنظیم جریان	بخار و سیالات تحت فشار	کنترل دقیق
شیر توپی (Ball)	قطع و وصل سریع	نفت، گاز، سیالات حساس	آب‌بندی عالی
شیر یک‌طرفه (Check)	جلوگیری از برگشت سیال	حفاظت از پمپ‌ها	عملکرد خودکار
شیر سوزنی (Needle)	کنترل بسیار دقیق	ابزار دقیق	مناسب دبی کم
شیر پروانه‌ای (Butterfly)	قطع و وصل / کنترل نسبی	قطرهای بالا	سبک و اقتصادی
شیر سماوری (Plug)	قطع و وصل	سیالات دارای ذرات	ساختار ساده
شیر اطمینان (Safety)	محافظت فشار	سیستم‌های تحت فشار	ایمنی بالا
شیر کنترلی (Control)	تنظیم خودکار	فرآیندهای صنعتی	کنترل هوشمند

استانداردهای بین‌المللی شیر فولادی

• API 600 → شیر فولادی دروازه‌ای فولادی
• API 608 → شیر توپی فولادی
• API 609 → شیرفلکه پروانه‌ای فولادی
• API 598 → تست و بازرسی شیرها

معیار های انتخاب شیر فولادی

با توجه به تنوع زیادی که شیر فولادی دارد حتما پیش از خرید خود معیارهای زیر را در با دقت نظر بگیرید.

• فشار کاری و دما (Class 150, 300, 600, 800)
• نوع اتصال (فلنجی، دنده‌ای، جوشی)
• سیال عبوری (آب، بخار، نفت، گاز، مواد شیمیایی)
• استاندارد تولید و تست (API, ASME, BS) و کلاس فشاری
• هزینه و نگهداری و ایمنی (وزن بالا، قیمت بیشتر نسبت به برنجی/پلاستیکی)
• نوع سیال و خواص فیزیکی
• نیاز به کنترل جریان (قطع/وصل یا تنظیم دقیق)
• سرعت باز و بسته شدن شیر

نتیجه‌گیری

شیرهای فولادی تنوع و کاردکردهای بسیار متفاوتی دارند. هر نوع شیر، بسته به عملکرد، ویژگی و کاربرد، جایگاه ویژه‌ای در خطوط نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه و صنایع شیمیایی دارد. انتخاب درست و به جای شیرآلات فولادی هم راندمان سیستم و پروژه شما را افزایش می دهد و هم از آسیب دیدگی تجهیزات جلوگیری می کند و هزینه نگهداری سیستم را کاهش می دهد. بنابراین قدم اول در طراحی و نگهداری یک شبکه پایپینگ ایمن و بهینه آشنایی با انواع شیرها، عملکرد و معیارهای انتخاب آن است.

شرکت پولادگران با بیش از 18 سال سابقه درخشان و تجربه در زمینه تامین تجهیزات پروژه های نفت، گاز، پتروشیمی، پالایشگاهی و ساختمانی آماده ارائه هر گونه خدمات جامع از مشاوره تخصصی تا تأمین و خرید تجهیزات مورد نیاز پروژه‌ها می‌باشد.

برای مطالعه سایر مقالات بازرگانی پولادگران کلیک کنید.