OLA

دراسة حالة: جسم صمام ثلاثي الاتجاهات أحادي الكتلة

فولاذ مقاوم للصدأ 316L | SLM | جسم صمام متعدد المنافذ بفلنجات مدمجة

تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن

1. الخلفية

كانت إحدى شركات تصنيع معدات العمليات الصناعية تُجمِّع صمام تحويل كيميائي ثلاثي الاتجاهات من ثلاثة أقسام مصبوبة مثبتة معاً بمسامير وحشيات PTFE. عانت البنية متعددة القطع من مسارات تسرب مزمنة عند الحشيات، ويتطلب إنتاج المصبوبات أزمنة تسليم طويلة، كما كان مسار التدفق الداخلي يتضمن انتقالات متعددة بزاوية 90° تسببت في خسائر في هبوط الضغط. كان لا بد من جسم صمام أحادي الكتلة بمسار تدفق داخلي محسّن وفلنجات مدمجة للقضاء على مسارات التسرب وتحسين كفاءة التدفق.

2. التحدي

تضمنت متطلبات التصميم ما يلي:

· ثلاثة منافذ بفلنجات مدمجة (DN80، DN80، DN50) في جسم أحادي الكتلة واحد

· مسار تدفق داخلي محسّن بواسطة CFD يحل محل انتقالات 90° الثلاثة في التجميع القديم المثبت بالمسامير

· أنماط فتحات مسامير متوافقة مع معيار ASME B16.5 لضمان التوافق المباشر مع الفلنجات القياسية

· صفر حشيات، صفر مفاصل مثبتة بالمسامير على مسار التدفق — بنية خالية تماماً من اللحام

· فئة ضغط PN40، محكم ضد التسرب في اختبار هيدروستاتيكي عند 50 بار

3. الحل

أُعيد تصميم جسم الصمام ثلاثي الاتجاهات كقطعة واحدة أحادية الكتلة بقنوات تدفق داخلي محسّنة بواسطة CFD تنتقل بسلاسة بين المنافذ الثلاثة، وصُنِّع بطريقة الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. طُبعت الفلنجات الثلاثة والجسم ومسار التدفق الداخلي وفتحات المسامير كقطعة واحدة متصلة — لا مصبوبات، ولا لحامات، ولا حشيات على المسار الملامس للمائع. شُغِّلت أوجه الفلنجات ميكانيكياً بلمسة تشطيب نهائية وفق ASME B16.5 لتمكين التثبيت المباشر بالمسامير على الأنابيب القياسية. وقد أدى مسار التدفق الداخلي المحسّن إلى تقليل عدد الانعطافات بزاوية 90° من ثلاثة إلى واحد، مع انتقال مماسي سلس بينهما.

 

الشكل 1: جسم صمام ثلاثي الاتجاهات من 316L مطبوع بتقنية SLM — منظر ثلاثة أرباع يُظهر فلنجتين DN80 وفلنجة واحدة DN50، أحادي الكتلة بالكامل

 

الشكل 2: جسم الصمام نفسه من الجانب — وجه فلنجة كبير بنمط فتحات مسامير متوافق مع ASME B16.5

 

الشكل 3: منظر علوي — غرفة التدفق الداخلية المحسّنة بواسطة CFD مرئية من خلال الفلنجة المفتوحة

 

الشكل 4: منظر جانبي — يوضح المحيط الكامل للجسم ومحاور المنافذ الثلاثة

4. النتيجة

· تخفيض الوزن بنسبة 40% — مقارنةً بالتجميع القديم المكون من ثلاث قطع مصبوبة مثبتة بالمسامير

· صفر حشيات على مسار التدفق — بنية أحادية الكتلة بالكامل، بدون مسارات تسرب

· هبوط ضغط أقل بنسبة 30% — بفضل التدفق الداخلي المحسّن بواسطة CFD

· محكم ضد التسرب عند 50 بار — مُتحقَّق منه باختبار هيدروستاتيكي على كل وحدة

· متوافق مع فلنجات ASME B16.5 — بديل مباشر جاهز للتركيب لأنظمة الأنابيب الحالية

· مدة التسليم: 3 أسابيع — من ملف CAD إلى جسم مُشغَّل جاهز للتركيب

“لقد استبعدنا ست حشيات وثلاثة مفاصل مثبتة بالمسامير من كل صمام. انخفضت بلاغات الخدمة في الأشهر الستة الأولى إلى الصفر، وزادت كفاءة التدفق لدينا بشكل ملموس.”

 

المادة: فولاذ مقاوم للصدأ 316L  |  العملية: SLM / الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن  |  التطبيق: جسم صمام ثلاثي الاتجاهات أحادي الكتلة