تُعد أكواع حديد الدكتايل (DI) تركيبات بالغة الأهمية في أنظمة أنابيب المياه ومياه الصرف الصحي والحماية من الحرائق والأنابيب الصناعية. متوفرة في تكوينات متعددة الزوايا (11¼°، 22°، 45°، 90°) وأنواع مختلفة من الوصلات (ذات الحواف، الوصلة الميكانيكية، الوصلة الميكانيكية، الوصلة بالدفع)، وتختلف أبعادها وتقييمات الضغط وأسعار الوحدات باختلاف المعايير (ANSI/AWWA C110، C153، ISO 2531/EN 545) ودرجات التصنيع (ASTM A536). تضمن المعرفة الدقيقة لأبعاد الأكواع وتكاليفها تحسين الأداء الهيدروليكي والتركيب الموثوق به والشراء الفعال من حيث التكلفة.
1. نظرة عامة على أكواع حديد الدكتايل
يوفر حديد الدكتايل الذي يتميز بالبنية المجهرية الجرافيتية الكروية قوة شد أعلى (≥ 420 ميجا باسكال) وليونة أعلى مقارنةً بحديد الزهر الرمادي، مما يجعله مثاليًا لتجهيزات الأنابيب المعرضة للضغط الداخلي والأحمال الخارجية. تعمل الزوايا على تغيير اتجاه التدفق وتقليل الفقد الهيدروليكي واستيعاب القيود المكانية. تشمل تكوينات الزوايا الشائعة ما يلي:
-
11¼° المرفقين: تعديلات الانحراف الطفيفة في المشعبات المعبأة بإحكام.
-
مرفقان 22 درجة مئوية التحولات الاتجاهية اللطيفة في خطوط المدى الطويل.
-
مرفقي بزاوية 45 درجة: انحناءات متوسطة المدى قياسية لتدفق فعال مع فقدان معتدل للرأس.
-
مرفقي 90 درجة: انعطافات حادة؛ منتشرة في مجموعات الصمامات ووصلات المخارج.
يمكن تزويد كل مرفق بما يلي أطراف ذات حواف (وفقًا لمعيار ANSI/AWWA C110/A21.10 وASME B16.42), أطراف الوصلات الميكانيكية (AWWA C111)، أو وصلات الضغط على الوصلات (AWWA C605).
2. المواصفات القياسية ومواصفات المواد
تتوافق أكواع حديد الدكتايل مع واحد أو أكثر من المعايير العالمية التالية:
-
ANSI/AWWA C110/A21.10 - تجهيزات حديد الدكتايل والحديد الرمادي (3″ - 48″): تحدد الأبعاد وفئات الضغط وأنماط حفر الشفة للتجهيزات ذات الحواف والتجهيزات ذات الوصلات الميكانيكية.
-
ANSI/AWWA C153/A21.53 - التركيبات المدمجة (3″- 24″): تركيبات مدمجة الهيكل، وتركيبات جدارية أرقّ في الجدار مصنفة عند 250 رطل لكل بوصة مربعة للضغط ووزن أقل.
-
ANSI/AWWA C111/A21.11 - الوصلات الميكانيكية: يحدد الحشيات والملحقات للوصلات الميكانيكية المانعة للتسرب.
-
ANSI/AWWA C605 - وصلات الضغط على الوصلات: تجميع الوصلة منخفضة الانحراف باستخدام حشية مطاطية للاحتفاظ بالمطاط.
-
ISO 2531 / EN 545 - أنابيب حديد الدكتايل والتجهيزات والملحقات: التسميات الدولية للقطر والضغط (PN 6-25)، والأبعاد القياسية من وجه لوجه ومن المركز إلى الوجه.
درجة المواد لكل ASTM A536 (الدرجات 60-42-10، 65-45-12)، التي تتطلب الحد الأدنى من قوة الشد والخضوع وخصائص الاستطالة. المواصفات النموذجية:
| المواصفات | المتطلبات |
|---|---|
| قوة الشد | ≥ 420 ميجا باسكال |
| قوة المردود | ≥ 300 ميجا باسكال |
| الاستطالة عند الاستراحة | ≥ 10 % |
| الصلابة (برينل) | 170-260 هكتار |
تشمل الحماية من التآكل ما يلي تبطين الملاط الأسمنتي وفقًا ل AWWA C104 و الطلاءات البيتومينية أو الإيبوكسية للوفاء بمتطلبات الطلاء الخارجي C110/C111 AWWA C110/C111.
3. تصنيفات الأبعاد وأنواع الزوايا
وجهاً لوجه (F-F) و من المركز إلى الوجه (C-F) تختلف الأبعاد حسب المعيار والحجم الاسمي (NPS/DN) وزاوية الكوع. فيما يلي القواعد العامة:
3.1 أبعاد الكوع C110/A21.10 AWWA C110/A21.10
-
11¼° & 22½°: و-و = 0.43 د، ج-و = 0.22 د
-
45°: و-و = 0.85 د، ج-و = 0.71 د
-
90°: و-و = 1.38 د، ج-و = 1.00 د
3.2 تركيبات AWWA C153 المدمجة
-
45 درجة و90 درجة فقط: إن F-F وC-F أقصر بمقدار 25 % من قيم C110، مما يقلل من المواد والوزن بمقدار 15 % تقريبًا مع الحفاظ على تصنيف 250 رطل لكل بوصة مربعة.
3.3 تركيبات ISO 2531 / EN 545 ISO 2531 / EN 545
-
أبعاد F-F مجدولة حسب تصنيف DN وPN. مثال لـ DN 150، PN 16، 90 درجة: F-F = 360 مم، C-F = 260 مم.
4. جداول الأبعاد التفصيلية (ANSI/AWWA & ISO/EN)
4.1 أكواع AWWA C110/A21.10 (وجهًا لوجه ومن المنتصف إلى الوجه)
| NPS | الضياء الخارجي (D) [بوصة] | 45 درجة ف - و (0.85 د) [بالبوصة] | 45 درجة مئوية-ف (0.71 د) [بالبوصة] | 90 درجة ف - و (1.38 د) [بالبوصة] | 90 درجة مئوية - واو (1.00 د) [بالبوصة] |
|---|---|---|---|---|---|
| 4″ | 4.80 | 4.08 | 3.41 | 6.62 | 4.80 |
| 6″ | 6.90 | 5.87 | 4.90 | 9.52 | 6.90 |
| 8″ | 9.05 | 7.69 | 6.43 | 12.50 | 9.05 |
| 10″ | 11.10 | 9.44 | 7.88 | 15.32 | 11.10 |
| 12″ | 13.20 | 11.22 | 9.37 | 18.22 | 13.20 |
جميع الأبعاد مستمدة من القواعد التناسبية في AWWA C110 (على سبيل المثال، 45° F-F = 0.85 D؛ 90° C-F = 1.00 D).
4.2 تجهيزات AWWA C153 المدمجة
تتميز الأكواع المدمجة ("قصيرة الجسم") وفقًا لـ C153 من AWWA C153 بأبعاد وجهًا لوجه ومن المركز إلى الوجه أقصر بحوالي 25 % من قيم C110، مما يقلل من استخدام المواد والوزن بحوالي 15 % مع الاحتفاظ بمعدل 250 رطل لكل بوصة مربعة.
4.3 كوع ISO 2531 / EN 545 (DN وPN المتري)
بالنسبة لأحجام DN الأوروبية أقل من PN 16 (250 كيلو باسكال) وPN 25 (400 كيلو باسكال)، تحدد EN 545:
| دن | القطر الخارجي [مم] | 45 درجة F-F [مم] | 45 درجة مئوية-واو [مم] | 90 درجة F-F [مم] | 90 درجة مئوية-واو [مم] |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 118 | 100 | 84 | 162 | 118 |
| 150 | 170 | 145 | 121 | 235 | 170 |
| 200 | 222 | 189 | 158 | 307 | 222 |
| 250 | 274 | 233 | 195 | 379 | 274 |
الأبعاد وفقًا لمرفقات ISO 2531، EN 545 ISO 2531، EN 545 EJP.
5. تصنيفات الوزن والضغط حسب الحجم والفئة
تختلف أوزان الأكواع حسب الحجم الاسمي والزاوية ونوع الوصلة. الأوزان النموذجية لمرفقي AWWA C110/C153 ذات الحواف:
| NPS | الزاوية | الوزن [رطل] لكل مرفق | ضغط العمل [رطل لكل بوصة مربعة] |
|---|---|---|---|
| 4″ | 90° | 45 | 250 |
| 6″ | 90° | 95 | 250 |
| 8″ | 90° | 155 | 250 |
| 10″ | 90° | 220 | 250 |
| 12″ | 90° | 320 | 250 |
عادةً ما يزيد وزن أكواع الوصلات الميكانيكية من نفس الأحجام بمقدار 5-10 % بسبب التعزيز الإضافي للمفصل.
6. محركات الأسعار ومقارنات الأسعار الإقليمية
6.1 المحركات الرئيسية للأسعار
-
درجة المادة: أكواع ASTM A536 A536 65-45-12 (~ 10 % علاوة على 60-42-10).
-
نوع المفصل: الوصلات ذات الحواف (150 رطل) مقابل الوصلات المدمجة مقابل الوصلات المحزوزة؛ تكلفة الوصلات ذات الحواف تزيد بنحو 20 % عن الوصلات التي تُثبَّت بالدفع.
-
الزاوية والحجم: تكلف الأكواع بزاوية 90 درجة حوالي 10 % أكثر من 45 درجة بسبب تعقيد الصب الإضافي.
-
تبطين/طلاء: يضيف التبطين الأسمنتي حوالي 5 %؛ ويضيف الطلاء البيتوميني/الإيبوكسي ما يصل إلى 15 %.
-
الحجم والمهلة الزمنية: يمكن أن توفر الطلبات بالجملة (≥ 100 قطعة) من 10 إلى 15 1 تيرابايت 3 تيرابايت 3 تيرابايت؛ أما الطلبات المستعجلة فتترتب عليها رسوم إضافية تتراوح بين 8 و12 تيرابايت 3 تيرابايت 1 تيرابايت 3 تيرابايت.
6.2 مقارنة الأسعار الإقليمية للأكواع ذات الحواف 8″ ذات الحواف 90 درجة
| المنطقة | السعر لكل مرفق | العملة | الشروط |
|---|---|---|---|
| أمريكا الشمالية | $423.66 | دولار أمريكي | حواف من الفئة 150، ASTM A536 درجة ASTM A536 65-45-12 |
| أوروبا | €350-400 | اليورو | شفة PN 16، EN 545، مبطنة بالأسمنت |
| آسيا (P.R.C.) | ¥2 800-3 200 | سي إن إن واي | ذات حواف C110، بطانة كما هو محدد |
| الهند | ₹25 000-30 000 | الروبية الهندية | معادلات AWWA C110، الطلاء المحلي |
¹ الأسعار النموذجية لطلبات الشراء بالجملة على أساس التسليم على ظهر السفينة.
² استنادًا إلى المعيار IS 8329-2000 المتوافق مع المعيار الدولي رقم 8329-2000.
7. معايير الاختيار واعتبارات التطبيق
-
الضغط ودرجة الحرارة: تأكد من أن فئة الكوع تتوافق مع الحد الأقصى لضغط التشغيل ودرجة حرارة السائل (<120 درجة مئوية).
-
التآكل: بالنسبة للسوائل العدوانية، حدد الأكواع المغطاة بالإيبوكسي أو المبطنة بالبولي يوريثان وفقًا للمواصفة EN 15655.
-
التوافق المشترك: مطابقة لوصلة الأنبوب (نمط حفر الشفة حسب ASME B16.1 / EN 1092) لتجنب تركيبات المحول.
-
الخسائر الهيدروليكية: استخدم أكواع ذات نصف قطر طويل للخطوط عالية السرعة (> 3 م/ث) لتقليل فقدان الرأس؛ 11¼ درجة و22 درجة ونصف للتحكم الدقيق في الاتجاه.
-
قيود المساحة: توفر الأكواع المدمجة C153 المدمجة ما يصل إلى 30 % في البصمة للغرف الميكانيكية الضيقة.
8. تكاليف التركيب والمناولة ودورة الحياة
تعتبر المناولة والتركيب المناسبين أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في تكلفة دورة الحياة:
-
مسافات الدعم: دعامات امتداد كل 3-4 أقدام للأكواع ذات الحواف بزاوية 90 درجة لمنع إجهاد الانحناء.
-
قيود الدفع: استخدم قيود الوصلة الميكانيكية أو كتل الدفع للانحناءات عالية الضغط لتجنب انفصال الوصلة.
-
صيانة الحشية: افحص الحشيات وقم بتشحيمها وفقًا لـ AWWA C111 لضمان عدم حدوث تسرب.
-
الفحص والاختبار: الاختبارات الهيدروستاتيكية عند 1.5 ضعف ضغط العمل قبل الردم، بالإضافة إلى الفحص بالدوائر التلفزيونية المغلقة في تطبيقات مياه الصرف الصحي.
-
مراقبة التآكل: فحوصات السُمك الدورية بالموجات فوق الصوتية لخدمة الكشط/الطين للتنبؤ بفترات استبدال البطانة.
9. الجوانب البيئية والصحية والسلامة
-
قابلية إعادة التدوير: يحتوي حديد الدكتايل على محتوى معاد تدويره بنسبة تزيد عن 90 1 تيرابايت 1 تيرابايت 3 طن ويمكن إعادة تدويره بنسبة 100 تيرابايت 1 تيرابايت 3 طن عند نهاية عمره الافتراضي.
-
الكربون المجسد: بصمة أقل لكل طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بأكواع الفولاذ عند تقييم دورة الحياة على مدى 100 عام.
-
سلامة العمال: يتجنب التجميع ذو الحواف العمل على الساخن؛ تقلل الوصلات الميكانيكية من وقت الخندق ومخاطر انهيار الخندق.
-
الامتثال التنظيمي: يفي بمعايير الاتحاد الأوروبي REACH و RoHS لنضّ المعادن الثقيلة؛ NSF-61 لسلامة مياه الشرب في أمريكا الشمالية.
الأسئلة الشائعة
1. كيف يمكنني الاختيار بين الأكواع ذات الحواف والمفصل الميكانيكي والمرافق ذات الحواف الميكانيكية والمرافق ذات الضغط؟
يعتمد الاختيار على سرعة التركيب والوصول إلى الصيانة وتصنيف الضغط. توفر الأكواع ذات الحواف (AWWA C110) وصلات صلبة وقابلة لإعادة الاستخدام مصنفة حتى 250 رطل لكل بوصة مربعة، وهي مثالية لتجميعات الصمامات حيث قد تكون هناك حاجة إلى التفكيك المتكرر. تستخدم الأكواع ذات الوصلات الميكانيكية المشتركة (AWWA C111) غدة وحشية مطاطية لصلابة معتدلة وتسمح بانحراف طفيف (حتى 5 درجات)، مما يقلل من متطلبات كتلة الدفع في الخطوط المدفونة. توفر أكواع الضغط على المرفقين (AWWA C605) أسرع تجميع - بدون مسامير أو حشيات بخلاف الحلقة المطاطية - ويمكنها استيعاب التمدد الحراري، ولكنها عادةً ما تكون محدودة ب PN 10 (150 رطل لكل بوصة مربعة) وتتطلب تزييتًا مناسبًا لتجنب التسرب. في التربة المسببة للتآكل، توازن الوصلات الميكانيكية المطلية بالإيبوكسي مع أجهزة التقييد بين مقاومة التآكل وأمان الوصلة؛ ومع ذلك، يجب موازنة تكلفة الطلاء الأعلى (≈ 12 %) مقابل تقليل وقت تعطل الصيانة.
2. ما هي متطلبات صيانة أكواع حديد الدكتايل؟
يركز الفحص الروتيني على سلامة الحشية وحالة الطلاء ودليل على وجود تسرب في الوصلات. بالنسبة للأكواع ذات الحواف، تضمن فحوصات عزم دوران المسامير سنويًا بقاء ضغط السدادة ضمن مواصفات AWWA C207. تتطلب الوصلات الميكانيكية فحصًا بصريًا لمسامير الغدة وإعادة تطبيق مواد التشحيم كل 2-3 سنوات لمنع جفاف الحشية. في شبكات المياه، يمكن للكشف الصوتي الدوري عن التسرب أن يحدد العلامات المبكرة لتسرب الوصلات، مما يقلل من تكاليف الحفر. غالبًا ما يتجاوز العمر التشغيلي للبطانة الأسمنتية - الهاون 50 عامًا؛ ومع ذلك، في الخدمات عالية السرعة أو الخدمات الكاشطة، يجب مراقبة تسرب البطانة من خلال مسوحات الدوائر التلفزيونية المغلقة لمدة 5 سنوات. تتوفر أطقم إصلاح التبطين لإصلاح العطلات الصغيرة، لكن الأعطال الكبيرة في التبطين تستلزم الحفر وإعادة التبطين في ظروف محكومة لاستعادة الحماية من التآكل.
3. هل يمكن استخدام أكواع حديد الدكتايل لخدمات الطين أو الخدمات الكيميائية؟
نعم، ولكن يجب مراعاة التوافق الكيميائي ومقاومة التآكل. بالنسبة للعجائن الكاشطة، حدد أكواع ASTM A536 درجة 70-50-05 من ASTM A536 مع تبطين أسمنتي-مورتار أملس وطلاء خارجي من البولي يوريثان وفقًا للمواصفة EN 14525، مما يوفر التصاق طبقة > 5 ميجا باسكال. قد تتطلب الخدمة الكيميائية (الأس الهيدروجيني 3-11) بطانة إيبوكسي داخلية وفقًا للمواصفة EN 14901 (للخدمة الشاقة) لمنع ارتشاح المعادن؛ يضمن الاختبار وفقًا للمواصفة ISO 21809 سلامة البطانة تحت التدوير الحراري. يجب أن تكون موانع تسرب الوصلة حشيات EPDM مقاومة لكل من الزيت والأحماض، ومقدرة لدرجات حرارة الخدمة حتى 80 درجة مئوية. تستفيد تطبيقات الطين أيضًا من الانحناءات ذات نصف القطر الطويل (ANSI B16.9) لتقليل التآكل الناتج عن الصدمات.
4. كيف يتم تسعير المرفقين المخصصين أو المختزلين حسب الطلب؟
تتبع الأكواع المخصصة والمختزلة (على سبيل المثال، 8 × 6 بوصة × 6 بوصة، 16 بوصة × 12 بوصة) الحجم الاسمي الأكبر لجداول الأبعاد، مع تصنيع آلي إضافي للفروع الأصغر. يضيف تعقيد الصب حوالي 30 % إلى أسعار الأكواع القياسية ذات التشغيل المستقيم. على سبيل المثال، كوع قياسي مقاس 8 ″ 90 درجة من الفئة 150 هو $423.66 دولار أمريكي، في حين أن كوع التخفيض 8 × 6 ″ في نفس الكتالوج - مما يعكس كلاً من تغيير الحجم وتكاليف التصنيع. قد تكون طلبات تجهيزات التخفيض بالجملة مؤهلة للحصول على نفس الخصومات المتدرجة (10-15 %) مثل الأكواع المستقيمة إذا كان إجمالي عدد القطع ≥ 100.
5. ما هي المهلة الزمنية التي تستغرقها الأكواع القياسية مقابل الأكواع المدمجة؟
عادةً ما يتم شحن أكواع AWWA C110 القياسية في غضون 4-6 أسابيع بعد تأكيد الطلب؛ قد تتطلب أكواع AWWA C153 المدمجة، بسبب صب الجدار الرقيق، من 6-8 أسابيع بسبب الأدوات المتخصصة. الإنتاج المعجل (2-3 أسابيع) ممكن للأحجام الجاهزة (4 ″- 12″) بتكلفة إضافية قدرها 12 %. غالبًا ما تضيف أكواع PN 25 المعتمدة من المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) من أسبوع إلى أسبوعين لاختبار الضغط وفحص الطرف الثالث.
6. كيف يمكنني التحقق من جودة المرفقين الموردين؟
الطلب تقارير اختبار الطاحونة (MTRs) وفقًا للمعيار ASTM A536، موضحًا التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية. التحقق من الامتثال للأبعاد عن طريق فحص مقياس العينة (تفاوت ± 2 مم). بالنسبة للبطانات والطلاءات، اطلب تقارير اختبار الالتصاق (اختبار سكين 500 جم) وشهادات الكشف عن العطلات (<5 % تغطية مسموح بها). يجب أن تتضمن لغة العقد شروطًا جزائية للأجزاء غير المطابقة (<2 % المسموح برفضها) وتعليمات واضحة لإعادة العمل لتجنب التأخير في المشروع.
المراجع:
- نظرة عامة على معايير الجمعية الأمريكية لأشغال المياه (AWWA) - المصدر الرسمي لمعايير ANSI/AWWA C110 و C153 و C111 و C605 لتجهيزات حديد الدكتايل ANSI/AWWA C110 و C153 و C111 و C605.
- المواصفة القياسية ISO 2531: أنابيب حديد الدكتايل والتجهيزات والملحقات والوصلات الخاصة بها لتطبيقات المياه - المواصفة القياسية الدولية التي توضح الأبعاد التفصيلية وتقييمات الضغط لتجهيزات أنابيب DI.
- ASTM A536 - المواصفات القياسية لمسبوكات حديد الدكتايل - تحدد المتطلبات الميكانيكية والكيميائية لدرجات حديد الدكتايل المستخدم في تجهيزات الأنابيب.
- حديد الدكتايل (ويكيبيديا) - ملخص موثوق لخصائص المواد والبنية المجهرية وتطبيقات حديد الدكتايل في تجهيزات الأنابيب.
- معايير وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) لمياه الشرب الآمنة - السياق التنظيمي بما في ذلك الامتثال لمعايير NSF/ANSI 61 لتجهيزات حديد الدكتايل لمياه الشرب.
AR 
EN