صمامات البوابة ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل C515: الأبعاد، التركيب

يغطي هذا الدليل الشامل ما يلي صمامات بوابة AWWA C515 ذات حواف من حديد الدكتايل ذات حواف مطيل بعمق، وتلبية الاحتياجات من معايير المواد إلى أفضل ممارسات التركيب. في تسعة أقسام مفصلة، ستتعرف على AWWA C515 النطاق القياسي والتاريخ, ميزات التصميم, المواد والطلاءات, أنواع الصمامات والتوصيلات الطرفية, المخططات البيانية الأبعاد للصمامات مقاس 3 ″ -54″, تصنيفات الضغط, عمليات التصنيع, التركيب والصيانةو اختيار التطبيق.

1. نظرة عامة على معيار AWWA C515

إن AWWA C515 تم نشر معيار "الصمامات البوابية ذات الجدران المنخفضة والمرنة لخدمة إمدادات المياه" لأول مرة في عام 2009 وتمت مراجعته في عامي 2015 و2020. ويحدد المعيار التصميم والمواد وطرق الاختبار والأداء لصمامات بوابات حديد الدكتايل ذات المقاسات من 3 بوصة (75 مم) إلى 54 بوصة (1350 مم) NPS، ويغطي كلا من الجذع غير الصاعد (NRS) و برغي ونير خارجي صمامات (OS&Y). يجب أن تعمل الصمامات في درجات حرارة تتراوح بين 33 درجة فهرنهايت إلى 125 درجة فهرنهايت (0.6 درجة مئوية - 52 درجة مئوية) وتتحمل ضغط ماء عامل موصى به بحد أدنى 200 رطل لكل بوصة مربعة (1380 كيلو باسكال). تفرض المواصفة القياسية إجراء اختبار هيدروستاتيكي عند 1.5 × ضغط التصميم وتتطلب أسافين مرنة مغلفة بمطاط EPDM لإحكام الإغلاق المقاوم للتسرب.

2. ميزات التصميم والمواد

2.1 الجسم وغطاء المحرك والوتد

• صب حديد الدكتايل: يضمن ASTM A536 A536 Grade 65-45-12 قوة شد ≥ 483 ميجا باسكال واستطالة ≥ 12 %.

• بونيه: مثبتة بالهيكل بمسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ؛ وصلات مانعة للتسرب بالضغط اختيارية للأحجام > 16″.

• الوتد: تصميم سد مرن، قلب EPDM مغلف بالمطاط، مطابق للإيبوكسي الإيبوكسي الملتحم C550 AWWA C550.

2.2 الجذع والتعبئة والتغليف

• مادة الجذع: من الفولاذ المقاوم للصدأ (304 أو 316) لمقاومة التآكل، غير قابل للارتفاع في صمامات NRS، ومرتفع في أنواع OS&Y.

• التعبئة: حلقات الجرافيت أو حلقات PTFE مضغوطة بواسطة شفة الغدة؛ نوابض ذات حمل حي اختيارية من أجل الختم الديناميكي.

3. أنواع الصمامات والوصلات الطرفية

صمامات بوابة حديد الدكتايل المصنوعة من حديد الدكتايل وفقًا لـ AWWA C515 متوفرة مع:

الجدول 1: سلسلة صمامات البوابة C515 C515 الشائعة والتوصيلات.

• أطراف ذات حواف: أنماط البراغي ANSI B16.1 من الفئة 125، والوجه المرتفع، وحشية مانعة للتسرب.

• الوصلة الميكانيكية (MJ): سدادة من حديد الدكتايل وحشية ومسامير وفقًا لـ C111 AWWA.

• نهايات ملولبة: سن اللولب المستدق IPS للأحجام ≤ 2″؛ نادر في الأقطار الكبيرة.

4. مخطط الأبعاد والمقاسات

فيما يلي عينة من أبعاد الصمامات ذات الحواف AWWA C515 NRS للصمامات ذات الحواف من الفئة 250 (250 رطل لكل بوصة مربعة) ذات العجلات اليدوية:

الجدول 2: أبعاد الوجه للوجه وأبعاد الحافة لصمامات الفئة 250

5. تصنيفات الضغط والأداء

• الفئة 250:: ضغط عمل 250 رطل/بوصة مربعة (1.72 ميجا باسكال) عند 38 درجة مئوية لصمامات NRS.

• الفئة 300: ضغط عمل 300 رطل/بوصة مربعة (2.07 ميجا باسكال) لصمامات MJ وOS&Y (السلسلة 9600FJ، 801).

• الاختبار الهيدروستاتيكي: تم اختبار الغلاف عند ضغط تشغيل 1.5× ضغط التشغيل؛ وتم اختبار المقعد في كلا الاتجاهين عند ضغط تشغيل 1.1× ضغط التشغيل.

6. عمليات التصنيع والطلاء

• الصب: حديد الدكتايل المصبوب بالرمل باستخدام عقيدات المغنيسيوم، المعالجة حرارياً وفقاً للمواصفة ASTM A536.

• التصنيع الآلي: التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي للوجوه والأجسام والمقاعد الإسفينية بتفاوت ± 0.5 مم.

• طلاء داخلي: إيبوكسي ملتصق بالاندماج وفقًا لـ AWWA C550، بسماكة 12 مل لمقاومة التآكل.

• طلاء خارجي: طبقة أولية أسفلتية أو إيبوكسية مطبقة في الورشة + طبقة نهائية مطابقة لمعايير AWWA C550.

7. التركيب والصيانة

• حشية: حشوات كاملة الوجه من EPDM وفقًا للمعيار ASME B16.21؛ تُفحص قبل التجميع.

• تسلسل عزم الدوران: نمط نجمي، الشد ثلاثي المسارات بعزم الدوران المحدد من قبل الشركة المصنعة (على سبيل المثال، 175 نيوتن متر للبراغي 22 مم).

• إعادة الدوران الدورية: بعد 24 ساعة وعلى فترات 6 أشهر لتعويض استرخاء الحشية.

• الفحص: فحوصات الطلاء الخارجي السنوية؛ إعادة الاختبار الهيدروستاتيكي كل 5 سنوات للخدمات الحرجة.

8. دليل التطبيق ونصائح الاختيار

• المياه البلدية: السلسلة 10FW صمامات ذات عجلة يدوية لسهولة التشغيل في الأنظمة المدفونة.

• الحماية من الحرائق: صمامات السلسلة 801 OS&Y المزودة بجذع صاعد لبيان الموضع المرئي؛ معتمدة من UL/FM.

• صناعي: السلسلة 9600FJ صمامات ذات حواف × MJ لمتطلبات الوصلة الميكانيكية والشفة المدمجة؛ تصنيف 300 رطل لكل بوصة مربعة.

• التعديل التحديثي: يسمح التصميم المدمج C515 "مخفض الجدار" المدمج بوزن أخف ومعالجة أسهل مقارنةً بالصمامات C509 الأقدم القائمة على C500.

9. ضمان الجودة وإمكانية التتبع

كل صمام مختوم عليه رقم الحرارة و الرقم التسلسليمصحوبة بشهادة مطحنة. تشمل الاختبارات القياسية ما يلي:

• الشد والصدمات: وفقًا للمواصفة ASTM A536.

• الاختبار الهيدروستاتيكي: الصدفة والمقعد.

• فحص الأبعاد: مقاييس معايرة لأبعاد الوجه للوجه والشفة.

• الاختبارات غير المدمرة: الجسيمات المغناطيسية أو الموجات فوق الصوتية للحامات الحرجة (أغطية مانع التسرب بالضغط).

• موافقات الطرف الثالث: قوائم UL/FM، وشهادة NSF-61/NSF-372 لمياه الشرب.

الأسئلة والأجوبة الشائعة

س1: كيف يختلف تصميم "الجدار المخفض" في AWWA C515 عن الصمامات C509 القديمة؟

استندت مواسير AWWA C509، التي تم تقديمها في عام 1980، على الخصائص الفيزيائية للحديد الزهر، والتي تتطلب جدرانًا أكثر سمكًا لتحمل ضغوط العمل. تستفيد C515 من القوة الفائقة لحديد الدكتايل (الشد ≥ 483 ميجا باسكال، والاستطالة ≥ 12 %) لتقليل سمك الجدار، مما يقلل الوزن بما يصل إلى 20 % مع الحفاظ على نفس معدل الضغط الذي يتراوح بين 200 و250 رطل لكل بوصة مربعة أو تجاوزه. تسهل مناولة الصمامات منخفضة الجدار في الموقع، وتقلل من تكاليف الشحن، وتحسن من سلامة التركيب. قد تختلف الأبعاد بين C509 و C515 في الطول وجهًا لوجه (غالبًا ما تكون C515 أقصر بمقدار 1-2 بوصة)، لذلك يتطلب التبادل المباشر التحقق من جداول أبعاد مصنعي المعدات الأصلية.

س2: ما هي الاختلافات التشغيلية بين صمامات البوابات غير المرتفعة الجذع (NRS) وصمامات البوابات ذات اللولب والنير الخارجي (OS&Y) AWWA C515؟

تتميز صمامات البوابات غير ذات الجذع غير المرتفع (NRS) بجذع داخلي يدور داخل غطاء محرك الصمام دون حركة مرئية للساق، مما يجعلها أكثر إحكامًا ومناسبة للتركيبات المدفونة أو المحصورة حيث تكون المساحة الرأسية محدودة. وعلى النقيض من ذلك، تعرض الصمامات ذات البرغي والنقر الخارجي (OS&Y) الحركة المحورية للساق فوق غطاء المحرك، مما يوفر مؤشرًا مرئيًا فوريًا لوضعية فتح الصمام أو إغلاقه. تحتوي صمامات NRS عادةً على عدد أقل من الأجزاء المكشوفة، مما يقلل من خطر التآكل الخارجي على خيوط الساق، في حين تتطلب صمامات OS&Y صيانة منتظمة للخيوط المكشوفة والنير لمنع التآكل والصدأ. ونظرًا لأن الجذع في صمام NRS يدور داخل جسم الصمام، فإن هذه الصمامات عمومًا تواجه عزم دوران تشغيل أقل، ولكنها قد تعاني من تآكل التعبئة الداخلية إذا دخل الحطام إلى تجويف غطاء المحرك. تحافظ تصاميم OS&Y، بفضل الجذع المرتفع، على أسطح الإسفين وأسطح التثبيت معزولة عن خيوط الجذع، مما يسمح باستبدال التعبئة بسهولة تحت الضغط دون تفكيك جسم الصمام. عند تحديد المواصفات لشبكات المياه، غالبًا ما يختار المهندسون صمامات NRS (السلسلة 10FN/10FW) للأنابيب الرئيسية المدفونة وصمامات OS&Y (السلسلة 801) للمواقع التي يكون فيها بيان الموضع للخدمات الحرجة للسلامة - مثل الحماية من الحرائق - أمرًا بالغ الأهمية. وأخيرًا، تختلف ممارسات التركيب: قد يتم تركيب صمامات NRS بدون دعامات دعم خاصة لأنها لا تمارس أي دفع رأسي، في حين تحتاج صمامات OS&Y إلى دعم لمواجهة الحمل المحوري الذي ينتقل عبر النير عند تشغيلها يدويًا.

س3: ما هي إجراءات الاختبار والاعتماد التي تخضع لها صمامات البوابة AWWA C515 لضمان الجودة والامتثال؟

قبل الشحن، يجب أن يجتاز كل صمام AWWA C515 اختبار الغلاف الهيدروستاتيكي عند 1.5 × ضغط التشغيل للتحقق من سلامة الجسم واختبار المقعد عند 1.1 × ضغط التشغيل في كلا الاتجاهين لضمان الإغلاق المحكم للتسرب. وبالإضافة إلى ذلك، تتطلب الصمامات التي تتراوح أحجامها بين 3 ″- 24″ شهادات فحص المصنع التي تؤكد مطابقتها لجميع الأبعاد المتفاوتة المحددة في AWWA C515 و AWWA C550 لبطانات الإيبوكسي المرتبطة بالاندماج. تحمل الصمامات المعتمدة علامات دائمة - بما في ذلك اسم الشركة المصنعة وسنة التصنيع وتصنيف الضغط ورقم الحرارة - مصبوبة في الجسم لإمكانية التتبع والرجوع إليها في الصيانة المستقبلية. تقيِّم قوائم الجهات الخارجية مثل UL (مختبرات Underwriters Laboratories) وFM (Factory Mutual) معايير الأداء الإضافية - مثل تدوير درجة حرارة خدمة الحريق - قبل منح الموافقات المطلوبة عادةً في مواصفات الحماية من الحرائق. تضمن شهادتا NSF/ANSI 61 و NSF/ANSI 372 أن البطانة الداخلية للصمام والمواد الإيبوكسية تفي بمتطلبات مياه الشرب الآمنة، مع توفر تقارير الاختبار عند الطلب. يتم تطبيق الاختبارات غير المدمرة (الجسيمات المغناطيسية أو الموجات فوق الصوتية) على لحامات غطاء المحرك أو أسطح مانع تسرب الضغط على الصمامات الأكبر من 16 بوصة للكشف عن العيوب تحت السطح. يستخدم فحص الأبعاد مقاييس معايرة للتأكد من أن الأبعاد الحرجة مثل الطول المواجه للوجه، وقطر دائرة مسمار الشفة، وتفاوتات موضع ثقب المسمار في حدود ± 1.5 مم من القيم القياسية. أخيرًا، يضمن التحقق من عزم الدوران الذي يتم إجراؤه في المصنع أن مسامير الجذع وغطاء المحرك تفي بقيم التحميل المسبق للبراغي المطلوبة، مما يضمن أداءً موثوقًا لمحمل دفع الجذع وضغط التعبئة في ظل ظروف الخدمة.

س4: ما هي أفضل الممارسات للإصلاح الميداني واستكشاف الأعطال وإصلاحها لصمامات بوابة AWWA C515؟

عندما تفشل الصمامات في الإغلاق أو العمل بسلاسة، قم أولاً بعزل الصمام عن طريق إغلاق صمامات المنبع والمصب المجاورة وتخفيف الضغط الداخلي وفقًا لإرشادات السلامة AWWA C515 قبل محاولة أي إصلاح. ابدأ في استكشاف الأعطال وإصلاحها عن طريق تدوير الصمام من الفتح الكامل إلى الإغلاق الكامل لإزاحة أي حطام عالق في منطقة الإسفين أو المقعد؛ في بعض الحالات، يمكن إزالة الانسداد البسيط عن طريق عمليات متعددة تحت الضغط. إذا استمر التسرب متجاوزًا التعبئة الجذعية، فقم بإحكام ربط مسامير شفة الغدة بنمط نجمي، مع تطبيق عزم الدوران على ثلاث مراحل - 30%، 60%، ثم 100% من القيم المحددة - لإعادة ضغط التعبئة دون الإفراط في الضغط على السيقان. بالنسبة لاستبدال التعبئة، تسمح صمامات NRS بتجديد التعبئة عن طريق إزالة غطاء صندوق التعبئة واستخراج الحلقات القديمة من خلال تجويف غطاء المحرك، بينما تسمح صمامات OS&Y بتغييرات التعبئة تحت الضغط المباشر باستخدام مجموعات التعبئة المنفصلة وأدوات استخراج التعبئة الخاصة. قد تتطلب التسريبات الشديدة عند المقعد إزالة الصمام لتفكيكه على طاولة العمل؛ اتبع تسلسل عزم الدوران الخاص بالشركة المصنعة لإزالة مسمار غطاء المحرك لتجنب التواء وصلة الجسم. افحص الوتد المغلف بالإيبوكسي والمطاط بحثًا عن وجود قطع أو تمزقات أو تفريغ؛ استبدل مجموعة الوتد إذا كان التلف واضحًا، مع التأكد من أن الوتد الجديد يفي بمواصفات سمك البطانة والصلابة AWWA C550. قبل إعادة التثبيت، تحقق من حالة وجه الشفة وحالة نهاية الأنبوب؛ نظف أي شقوق أو تآكل وقم بتضميدها لمنع التسريبات المستقبلية. أخيرًا، قم بإجراء اختبار هيدروستاتيكي جزئي في الموقع عن طريق الضغط على الصمام لضغط العمل وفحص التسريبات الخارجية حول التعبئة والشفاه ووصلات الجسم، متبوعًا باختبار مقعد وظيفي إذا كان مسموحًا به في ظل قيود النظام.

س5: كيف ينبغي تحديد واستخدام صمامات بوابة التنصت بموجب AWWA C515؟

صمامات بوابة النقر - صمامات ذات شفة نقر متكاملة وقاطع ميكانيكي - تتيح توصيلات الخدمة إلى الأنابيب الرئيسية الحية دون تعطيل النظام، وتغطي AWWA C515 كلاً من الصمام وملحقات النقر للأحجام 3 ″- 24″. عند تحديد مواصفات صمامات النقر، قم بتضمين الحد الأقصى لضغط النقر (عادةً 200 رطل لكل بوصة مربعة) ونطاق النقر (على سبيل المثال، 4 ″ -12″ حجم الفرع)، مع ضمان التوافق مع تصنيف الضغط الرئيسي والقطر الاسمي. كما يجب على المهندسين أيضًا اختيار غلاف التنصت الصحيح - مطابقة نوع الغلاف (الغلاف المنفصل مقابل الغلاف الكامل) ومواد الحشية (EPDM لمياه الشرب) مع مادة الأنبوب الرئيسي والتشطيب السطحي لتحقيق ختم موحد. تتطلب صمامات النقر AWWA C515 قاطع نقر بالحجم الكامل موصى به من قبل الشركة المصنعة للصمام؛ تحقق من أن مجرى المياه في الصمام خالٍ من المنخفضات وحجمه مناسب لقبول قطر القاطع دون ربط. ينطوي التركيب على حفر ثقوب تجريبية من خلال شفة الاستدقاق تحت ضغط منخفض، متبوعًا بقطع محكوم لتقليل الاهتزاز ومنع اختلال الصمام. بعد النقر، أغلق الصمام وأزل القاطع وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة، تاركًا منفذ فرع نظيف كامل القطر. أخيرًا، اختبر ضغط الخط الفرعي الجديد عند ضغط التصميم أو أعلى منه قبل توصيل أنابيب الخدمة، مع توثيق نتائج الاختبار وتسجيل الأرقام التسلسلية لماكينة الثقب والقاطع لإمكانية التتبع.

س 6: كيف تقارن تكاليف دورة حياة صمامات بوابة حديد الدكتايل C515 من AWWA C515 بأنواع الصمامات الأخرى في خدمة محطات المياه؟

عند تقييم التكلفة الإجمالية للملكية، غالبًا ما توفر صمامات بوابة حديد الدكتايل المرنة ذات المقاعد المرنة AWWA C515 أقل تكلفة لدورة الحياة لأنابيب المياه ذات القطر الكبير نظرًا لمتانتها وانخفاض معدلات التسرب والحد الأدنى من متطلبات الصيانة. وبالمقارنة مع صمامات البوابات المصنوعة من البرونز أو الفولاذ الكربوني، فإن صمامات حديد الدكتايل تحمل تكلفة مواد أولية أقل لكل وحدة قطر - أقل من 301 تيرابايت 3 تيرابايت - بينما توفر معدلات ضغط مكافئة أو متفوقة ومقاومة للتآكل عند طلائها وتبطينها بشكل صحيح. يتم تقليل عزم دوران التشغيل لصمامات C515 من خلال محامل الدفع منخفضة الاحتكاك في تصميمات NRS أو السيقان الصاعدة المشحمة خارجيًا في أنواع OS&Y، مما يترجم إلى انخفاض تكاليف المشغل أو مفتاح عزم الدوران اليدوي على مدى العمر التصميمي للصمام الذي يبلغ 50 عامًا. كما يتم تقليل نفقات الصيانة إلى الحد الأدنى من خلال الأوتاد المغطاة بمادة EPDM التي تقاوم التآكل والهجوم الكيميائي، مما يقلل من تكرار استبدال المقعد والتعبئة مقارنةً بالصمامات ذات المقعد المعدني أو الصمامات ذات المقعد المطاطي غير المدعوم. عند احتساب تكاليف وقت التوقف عن العمل لإيقاف تشغيل النظام والعمالة اللازمة لإعادة عزم الدوران أو إعادة تغليف الشفاه، فإن صمامات البوابة الحديدية المرنة ذات القوائم المرنة ذات القوائم المطاطية تُظهر عادةً تكلفة دورة حياة إجمالية أقل بمقدار 20-40% مقارنةً بصمامات الفراشة أو الصمامات السدادة ذات الحجم المماثل في خدمة مياه الشرب. حتى عند تضمين الاستبدال العرضي لحشوات EPDM وإعادة التعبئة كل 10-15 سنة، فإن إجراءات الصب القوية وإجراءات الصيانة الموحدة تحافظ على تنافسية تكاليف دورة الحياة الإجمالية، خاصةً بالنسبة للمرافق التي لديها مخزون كبير من الصمامات وأهداف صارمة لمعدل التسرب.

المراجع:

• مواصفة AWWA C515 - الجمعية الأمريكية لأشغال المياه - American Water Works Association
• ASTM A536 المواصفات القياسية لمسبوكات حديد الدكتايل - ASTM International
• مواصفة AWWA C550 القياسية للطلاء الإيبوكسي الواقي بالاندماج - الرابطة الأمريكية لأشغال المياه
• ASME B16.21 - الحشيات المسطحة غير المعدنية لشفاه الأنابيب - ASME International
• صمام البوابة - ويكيبيديا (نظرة عامة فنية وأنواعه)