Les vàlvules de papallona de ferro colat i ferro dúctil s'utilitzen àmpliament per al control de flux en diverses indústries, però difereixen en les propietats dels materials, el rendiment i les aplicacions. A continuació, es mostra una comparació detallada per ajudar-vos a entendre les diferències i seleccionar la vàlvula que millor s'adapti a les vostres necessitats.
1. Composició del material
1.1 Vàlvula de papallona de ferro colat:
- Ferro colat gris, un aliatge de ferro amb un alt contingut en carboni (2-4%).
- A causa de la seva microestructura, el carboni existeix en forma de grafit en escates. Aquesta estructura fa que el material es fracturi al llarg de les escates de grafit sota tensió, fent-lo fràgil i menys flexible.
- S'utilitza habitualment en aplicacions de baixa pressió i no crítiques.
1.2 Vàlvula de papallona de ferro dúctil:
- Fet de ferro dúctil (també conegut com a ferro colat de grafit nodular o ferro dúctil), conté petites quantitats de magnesi o ceri, que distribueixen el grafit en una forma esfèrica (nodular). Aquesta estructura millora significativament la ductilitat i la tenacitat del material.
- Més fort, més flexible i menys propens a la fractura fràgil que el ferro colat.
2. Propietats mecàniques
2.1 Ferro colat gris:
- Resistència: Baixa resistència a la tracció (normalment 20.000–40.000 psi).
- Ductilitat: Fràgil, propensa a esquerdar-se per fatiga sota esforç o impacte.
- Resistència a l'impacte: Baixa, propensa a fracturar-se sota càrregues sobtades o xoc tèrmic.
- Resistència a la corrosió: Moderada, depenent de l'entorn i del recobriment.
2.2 Ferro dúctil:
- Resistència: El grafit esfèric redueix els punts de concentració d'estrès, la qual cosa resulta en una major resistència a la tracció (normalment de 60.000 a 120.000 psi).
- Ductilitat: Més dúctil, permetent deformacions sense esquerdar-se.
- Resistència a l'impacte: Excel·lent, més capaç de suportar cops i vibracions.
- Resistència a la corrosió: Similar a la del ferro colat, però es pot millorar amb recobriments o revestiments.
3. Rendiment i durabilitat
3.1 Vàlvules de papallona de ferro colat:
- Apte per a aplicacions de baixa pressió (per exemple, fins a 150–200 psi, depenent del disseny).
- Alt punt de fusió (fins a 1150 °C) i excel·lent conductivitat tèrmica (adequat per a aplicacions d'amortiment de vibracions, com ara sistemes de frenada).
- Mala resistència a les tensions dinàmiques, cosa que les fa inadequades per a entorns d'alta vibració o càrrega cíclica.
- Normalment més pesat, cosa que pot augmentar els costos d'instal·lació.
3.2 Vàlvules de papallona de fosa dúctil:
- Pot suportar pressions més altes (per exemple, fins a 300 psi o més, depenent del disseny).
- A causa de la seva major resistència i flexibilitat, el ferro dúctil és menys propens a trencar-se en flexió o impacte, sinó que es deforma plàsticament, d'acord amb el principi de "disseny de tenacitat" de la ciència de materials moderna. Això el fa més adequat per a aplicacions exigents.
- Més durador en entorns amb fluctuacions de temperatura o estrès mecànic.
4. Escenaris d'aplicació
4.1 Vàlvules de papallona de ferro colat:
- S'utilitza habitualment en sistemes de climatització.
- S'utilitza en sistemes no crítics on el cost és una prioritat. - Apte per a fluids de baixa pressió com ara aigua, aire o gasos no corrosius (ions clorur <200 ppm).
4.2 Vàlvules de papallona de fosa dúctil:
- Apte per al subministrament d'aigua i el tractament d'aigües residuals amb medis neutres o dèbilment àcids/alcalins (pH 4-10).
- Apte per a aplicacions industrials, com ara petroli i gas, processament químic i sistemes d'aigua a alta pressió.
- S'utilitza en sistemes que requereixen una major fiabilitat, com ara sistemes de protecció contra incendis o canonades amb pressions fluctuants.
- Apte per a fluids més corrosius quan s'utilitza amb un revestiment adequat (per exemple, EPDM, PTFE).
5. Cost
5.1 Ferro colat:
A causa del seu procés de fabricació més senzill i dels costos de materials més baixos, generalment és menys costós. És adequat per a projectes amb pressupostos limitats i requisits menys exigents. Tot i que el ferro colat és econòmic, la seva fragilitat comporta substitucions més freqüents i un augment dels residus.
5.2 Ferro dúctil:
A causa del procés d'aliatge i del rendiment superior, el cost és més elevat. Per a aplicacions que requereixen durabilitat i resistència, el cost més elevat està justificat. El ferro dúctil és més respectuós amb el medi ambient a causa de la seva alta reciclabilitat (>95%).
6. Estàndards i especificacions
- Ambdues vàlvules compleixen amb normes com l'API 609, l'AWWA C504 o l'ISO 5752, però les vàlvules de ferro dúctil solen complir els requisits més elevats de la indústria pel que fa a la pressió i la durabilitat.
- Les vàlvules de ferro dúctil s'utilitzen més habitualment en aplicacions que requereixen el compliment d'estrictes normes industrials.
7. Corrosió i manteniment
- Tots dos materials són susceptibles a la corrosió en ambients durs, però la resistència superior del ferro dúctil fa que tingui un millor rendiment quan es combina amb recobriments protectors com ara recobriments epoxi o níquel.
- Les vàlvules de ferro colat poden requerir un manteniment més freqüent en entorns corrosius o d'alta tensió.
8. Taula resum
| Característica | Vàlvula de papallona de ferro colat | Vàlvula de papallona de ferro dúctil |
| Material | Ferro colat gris, fràgil | Ferro nodular, dúctil |
| Resistència a la tracció | 20.000–40.000 psi | 60.000–120.000 psi |
| Ductilitat | Baix, fràgil | Alt, flexible |
| Classificació de pressió | Baixa (150–200 psi) | Superior (300 psi o més) |
| Resistència a l'impacte | Pobre | Excel·lent |
| Aplicacions | HVAC, aigua, sistemes no crítics | Petroli/gas, productes químics, protecció contra incendis |
| Cost | Baix | Superior |
| Resistència a la corrosió | Moderat (amb recobriments) | Moderat (millor amb recobriments) |
9. Com triar?
- Trieu una vàlvula de papallona de ferro colat si:
- Necessiteu una solució rendible per a aplicacions de baixa pressió i no crítiques, com ara el subministrament d'aigua o la climatització.
- El sistema funciona en un entorn estable amb un mínim d'estrès o vibració.
- Trieu una vàlvula de papallona de fosa dúctil si:
- L'aplicació implica alta pressió, càrregues dinàmiques o fluids corrosius.
- La durabilitat, la resistència als impactes i la fiabilitat a llarg termini són prioritats.
- L'aplicació requereix sistemes industrials o crítics com ara la protecció contra incendis o el processament químic.
10. Recomanació de la vàlvula ZFA
Com a fabricant amb molts anys d'experiència en vàlvules de papallona, ZFA Valve recomana el ferro dúctil. No només té un bon rendiment, sinó que les vàlvules de papallona de ferro dúctil també demostren una estabilitat i adaptabilitat excepcionals en condicions de funcionament complexes i canviants, reduint eficaçment la freqüència de manteniment i els costos de substitució, la qual cosa resulta en una major rendibilitat a llarg termini. A causa de la disminució de la demanda de ferro colat gris, les vàlvules de papallona de ferro colat s'estan eliminant gradualment. Des del punt de vista de les matèries primeres, l'escassetat és cada cop més valuosa.