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Oct 01, 2023

PVC, Messing, Edelstahl oder Kohlenstoffstahl?

Ventile erfüllen eine Vielzahl von Funktionen innerhalb eines Gas- oder Flüssigkeitsleitungssystems.

Ventile erfüllen eine Vielzahl von Funktionen innerhalb eines Gas- oder Flüssigkeitsleitungssystems. Dazu gehört die Steuerung der Durchflussmenge, das Ein- und Ausschalten des Durchflusses, die Verhinderung eines Rückflusses sowie die Regulierung und Entlastung des Drucks. Abhängig von den Anforderungen der Anwendung steht eine Auswahl an Ventilausführungen zur Verfügung, darunter Küken-, Durchgangs-, Schieber-, Absperrklappen-, Kugelhähne und viele andere.

Eines der wichtigsten Elemente eines sicheren, langlebigen, kompatiblen und wartungsfreundlichen Rohrleitungssystems ist jedoch die Zusammensetzung des Ventilkörpermaterials. Ein Ventil kann extremen Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt sein. Es soll den Belastungen durch aggressive und abrasive Gase, Schlämme und Flüssigkeiten standhalten. Aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung ist ein Ventilmaterial für ein Projekt oft besser geeignet als ein anderes. Um sicherzustellen, dass das beste Ventilmaterial für die Anwendung verwendet wird, ist es wichtig, die Eigenschaften, Stärken und Schwächen jedes einzelnen Ventilmaterials zu kennen.

Die Auswahl des geeigneten Ventilkörpermaterials, sei es PVC, Stahl oder Messing, sorgt dafür, dass das Rohrleitungssystem in einem besseren Zustand bleibt und seine Funktionslebensdauer verlängert wird. Benutzer müssen außerdem die Druck- und Temperaturanforderungen an der vorgesehenen Position des Ventils ermitteln.

Messing, eine Legierung aus Zink und Kupfer, ist ein beliebtes Ventilmaterial, das in Anwendungen von der Öl- und Gasindustrie über HVAC-Anwendungen bis hin zu Wasseraufbereitungssystemen verwendet wird. Messing ist weicher als Stahl und daher leichter zu formen und wird auch in Anwendungen wie gewerblichen und privaten Sanitärsystemen bevorzugt.

Allerdings muss man bei der Verwendung von Messingventilen vorsichtig sein: Die FDA genehmigt die Verwendung von Messingventilen für Trinkwasser sowie Lebensmittel- und Getränkeanwendungen nicht, es sei denn, sie sind als bleifrei zertifiziert.

In leicht sauren oder alkalischen Lösungen kann Messing einer Entzinkung unterliegen, wobei das Zink verloren geht und Kupfer auf dem Ventilmaterial zurückbleibt. In milden Fällen kommt es nur zu einer kosmetischen Veränderung, bei der sich die Farbe der Klappe von gelb nach rosa ändert. Eine starke Entzinkung kann jedoch zu einer Schwächung des Messings und manchmal zu einer Perforation und einem Bruch des Ventils führen.

Messing ist teurer als PVC und korrosionsbeständiger als Kunststoffventile. Es ist hitzebeständiger als Kunststoff und macht Messingventile daher zur optimalen Wahl für Hausinstallationssysteme. Darüber hinaus werden Messingventile aufgrund des weicheren Materials häufig in leichteren industriellen und kommunalen Anwendungen wie Erdgas und HVAC-Anwendungen eingesetzt.

Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung neigen Messingventile dazu, besser geschweißt zu werden als Edelstahlventile, wodurch Messing vielseitiger einsetzbar und kostengünstiger in der Formgebung ist. Messingventile können einen Nenndruck von bis zu 3.000 Pfund pro Quadratzoll (psi) haben.

Es gibt viele Stahlsorten, aber die beiden am häufigsten in industriellen Anwendungen verwendeten Arten sind Edelstahlventile und Kohlenstoffstahlventile.

Edelstahlventile bestehen aus einer mit Chrom und Nickel gemischten Eisenlegierung und eignen sich am besten für Hochdruck- und Temperaturanwendungen sowie raue korrosive Umgebungen wie Rohölraffinerien, Brauereianlagen, Lebensmittelverarbeitung und Meeresumgebungen.

Korrosion ist eines der Hauptprobleme, die sich auf das Material des Ventilkörpers auswirken können. Die korrosiven Eigenschaften können sich verstärken, wenn sie hohen Temperaturen und hohen Druckunterschieden ausgesetzt werden, was zu Kavitationserosion führt. Edelstahl ist jedoch ein Ventilmaterial, das unter den richtigen Bedingungen im Vergleich zu anderen Materialien verschleißfester ist und dieser Korrosion standhalten kann. Dies ist auf das Vorhandensein von Chrom zurückzuführen, das Edelstahl eine oxidierte, korrosionsbeständige Oberfläche verleiht.

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist eine sorgfältige Auswahl der Ventil- und Rohrleitungsmaterialien besonders wichtig. Aufgrund der verschiedenen Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, wie z. B. Temperatur, Druck und Viskosität der Elemente, denen Rohrleitungssysteme ausgesetzt sind, ist der Bedarf an den am besten geeigneten Produkten von entscheidender Bedeutung.

In der Lebensmittelindustrie werden häufig Edelstahlventile verwendet, insbesondere Direktkontaktventile. Aufgrund der strengen Hygienestandards werden scharfe, ätzende Reinigungsmittel verwendet, um die Systeme sauber und sicher für den Umgang mit Lebensmitteln zu halten, und alle in diesen Systemen verwendeten Materialien müssen eine hohe Beständigkeit gegen diese Mittel aufweisen.

Darüber hinaus kann Edelstahl elektropoliert werden, um Oberflächenfehler zu glätten, die andernfalls das Bakterienwachstum begünstigen könnten, und so eine ultrareine Oberfläche zu hinterlassen. Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaunternehmen profitieren von dieser Sterilisationsfunktion von Edelstahlventilen.

Bei Kernkraftwerken und fossilen Kraftwerken handelt es sich um kritische Anwendungen, bei denen hohe Temperaturen und hohe Drücke herrschen. Hier sind austenitische Edelstahlventile die bessere Wahl. In ähnlicher Weise werden in Zellstoff- und Papierfabriken Edelstahlventile aufgrund ihrer hohen chemischen Beständigkeit eingesetzt.

Obwohl sie eine teurere Option als Messingventile sind, sind Edelstahlventile langlebig, widerstandsfähig und in der Regel sehr korrosionsbeständig. Dies verleiht Edelstahlventilen eine längere Lebensdauer und macht sie zu einer wartungsarmen und kosteneffizienten Option. Edelstahlventile können einen Nenndruck von bis zu 10.000 psi haben.

Kohlenstoffstahl, auch niedriglegierter Stahl genannt, ist eine Mischung aus Kohlenstoff und Eisen sowie anderen Legierungselementen. Abhängig von der genauen Kohlenstoffmenge im Kohlenstoffstahlmaterial stehen verschiedene Güten zur Verfügung, die von mildem über mittelharten bis hin zu hoch- und ultrahochkohlenstoffhaltigem Stahl reichen. Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto härter ist das Ventilmaterial. Mit zunehmender Härte verliert das Material jedoch an Formbarkeit und Duktilität. Stahl mit mildem und mittlerem Kohlenstoffgehalt ist formbar und kann für bestimmte Anwendungen entwickelt werden.

Kohlenstoffstahl wird in einer Vielzahl industrieller Anwendungen wie hydraulischen Prozessen, Chemie- und Kraftwerken verwendet. In hydraulischen Anwendungen werden Ventile aus Kohlenstoffstahl aufgrund ihrer hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber den korrosiven Tendenzen von Wasser und anderen Flüssigkeiten verwendet. Aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts verfügt es über sehr gute mechanische Eigenschaften und macht die Ventilvorrichtung robuster und langlebiger. Ihre hervorragende Zugfestigkeit und Schlagzähigkeit machen Ventile aus Kohlenstoffstahl ideal für den Einsatz in Industrieanlagen, in denen hoher Druck herrscht.

Im Vergleich zu Ventilen aus Edelstahl mangelt es Ventilen aus Kohlenstoffstahl an Chrom, wodurch sie anfällig für Rost, Korrosion, Verfärbung und Fleckenbildung sind. Allerdings sind Ventile aus Kohlenstoffstahl günstiger als Ventile aus Edelstahl. Wenn der Prozess also keine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordert, stellen Kohlenstoffstahlventile eine wirtschaftliche Lösung dar.

Ventile aus Polyvinylchlorid (PVC) sind leichter als Messing und Stahl, kostengünstiger in der Herstellung und korrosionsbeständig, was sie für Anwendungen wie Bewässerungssysteme, gewerbliche und private Sanitärrohre und Chlorumgebungen nützlich macht. PVC-Ventile sind beständig gegen Sonnenlicht und Oxidation und weisen eine umfassendere chemische Kompatibilität gegenüber Säuren, Basen, Salzlösungen und organischen Lösungsmitteln auf.

Allerdings verformt sich PVC bei Temperaturen über 140 F, und das ist die maximal empfohlene Betriebstemperatur für PVC. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kunststoffen größer ist als der von Messing und Edelstahl, ist PVC nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet. Ebenso sind sie aufgrund ihrer geringeren Berstdruckeigenschaften für Hochdruckanwendungen nicht geeignet.

Andererseits funktionieren PVC-Ventile gut bei Temperaturen nahe oder leicht unter dem Gefrierpunkt; Die Zugfestigkeit von PVC nimmt mit sinkender Temperatur zu und es besitzt eine gewisse Fähigkeit, sich unter erhöhtem Druck auszudehnen. Achten Sie jedoch darauf, physische Einwirkungen auf das System zu vermeiden, da die Schlagfestigkeit von Kunststoffen mit sinkender Temperatur abnimmt und es den Anschein hat, als ob sich Sprödigkeit auf die Rohrleitungsmaterialien auswirkt.

Im Vergleich zu Metallventilen sind PVC-Ventile eine umweltfreundlichere Option, da ihre Herstellung weniger Energie erfordert und sie recycelbar sind. Außerdem korrodiert PVC nicht so stark wie andere Materialien, was zu einer gleichmäßigen Fließgeschwindigkeit im Laufe der Zeit führt.

PVC-Ventile sind relativ einfach und kostengünstig zu installieren, haben eine lange Lebensdauer, verursachen weniger Wartungskosten und weisen eine bessere Kavitationsbeständigkeit auf. Aus diesem Grund werden Kunststoffventile auch in Abwasseraufbereitungsanlagen, einigen chemischen Verarbeitungsanlagen, der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie in Ölraffinerien eingesetzt.

Die Auswahl des Ventilkörpermaterials ist ebenso wichtig wie die Auswahl des Ventiltyps. Um sicherzustellen, dass das Ventilkörpermaterial über einen längeren Zeitraum unter geeigneten Bedingungen verwendet werden kann, müssen Benutzer die Ziele und die Bedingungen verstehen, unter denen das Ventil platziert wird. Somit können sie das Material entsprechend auswählen.

Gilbert Welsford Jr. ist der Gründer von ValveMan und Ventilunternehmer in dritter Generation. Welsfords Fokus liegt auf dem Aufbau des Erbes, das sein Großvater begann, sein Vater wuchs und das er verstärkte. Weitere Informationen finden Sie unter Valveman.com.