تمكن المفاصل أنابيب / الأنظمة الميكانيكية من التحرك مع التمدد الحراري / الانكماش وامتصاص الاهتزازات. لذلك فهي عادةً بين المفاصل المطاطية المرنة والمفاصل المعدنية. كلاهما له مزايا وعيوب – تعرف على الفروق لضمان الأداء الأمثل؛ فأنت ترغب في طول العمر في تطبيقك.

هذه هي المفاصل المطاطية والمعدنية – نطاق درجات الحرارة، الضغط، سماحية الحركة، مقاومة التآكل/المواد الكيميائية، مقاومة التآكل الناتجة عن الاحتكاك، متطلبات التركيب، متطلبات الصيانة وعمر الاستخدام؛ ستعرف في النهاية ما إذا كان يجب استخدام المفاصل المطاطية أو المعدنية.

لذا اختر المفاصل المطاطية المرنة الصحيحة مقابل المفاصل المعدنية لتطبيقك.

عادةً ما يكون نطاق درجات الحرارة للمفاصل المطاطية محدوداً مقارنة بالمفاصل المعدنية. الحد الأقصى لدرجات الحرارة لمعظم أنواع المطاط يتراوح بين 250 درجة فهرنهايت (121 درجة مئوية) و400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية)، وذلك يعتمد على تركيبة المطاط. دون هذه النطاقات الحرارية، سيفشل المطاط مبكرًا.

في المقابل، يمكن للمفاصل المعدنية العمل في درجات حرارة أعلى بكثير – فبعض المفاصل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك خاصة يمكنها العمل في درجات حرارة تزيد على 1000 درجة فهرنهايت (538 درجة مئوية). هذا يجعل المفاصل المعدنية تُستخدم في تطبيقات درجات الحرارة العالية مثل توليد الطاقة، المعالجة الكيميائية وبعض العمليات الصناعية.

قد تتطلب متطلبات النظام مفاصل مطاطية أو معدنية بمستويات ضغط مختلفة. لكن المفاصل المعدنية عادةً ما تتحمل ضغطًا أعلى من المفاصل المطاطية.

تتراوح تقييمات الضغط للمفاصل المطاطية للتوسع من فراغ تام إلى 300 رطل لكل بوصة مربعة (27.7 بار)، على الرغم من أن بعض تركيبات المطاط المتخصصة تتحمل ضغوطًا أعلى. ويمكن استخدام المفاصل المعدنية للتوسع عند 1000 رطل لكل بوصة مربعة (68.9 بار) أو ضغوط أعلى، لذا تُستخدم في الأنظمة ذات الضغط العالي.

تذكر أن قدرات الضغط تتأثر أيضاً بدرجات الحرارة ومتطلبات الحركة وديناميكيات النظام.

المفاصل المرنة تسمح بالحركة في أنظمة الأنابيب. يمكن للمفاصل المصنوعة من المطاط والمعادن التحرك في جميع الاتجاهات الأربعة: محوريًا وجانبيًا وزاويًا.

تسمح الحركة المحورية على طول المفصل بالتوسع الحراري والانكماش في أنظمة الأنابيب. تتحرك المفاصل التوسعية المصنوعة من المطاط والمعادن بشكل واسع محوريًا، وأحيانًا أكثر من المفاصل المعدنية.

تتطلب العديد من الأنظمة التي قد تتعرض للاختلال أو الاهتزاز اعتبارات فيما يتعلق بالحركة الجانبية والزاوية. المفاصل التوسعية المصنوعة من المطاط – وخاصة الأنواع الكروية – هي جيوب مرنة مصممة لتحمل الحركات الجانبية والزوايا.

يمكن للمفاصل التوسعية المعدنية أيضًا التحرك جانبياً وزاويًا ولكنها أقل مرونة في هذه الاتجاهات مقارنةً بالمفاصل المطاطية. ومع ذلك، فإن بعض المفاصل المعدنية مثل المفاصل التوسعية بمفصلة مصممة لتوفير قدرة حركة جانبية وزاوية أكبر.

يعتمد الاختيار بين المفاصل المطاطية والمعدنية أيضًا على البيئة التي ستعمل فيها – التعرض للمواد الكيميائية ومقاومة التآكل.

بعض مركبات المطاط مثل EPDM، النيوبرين والفلووروإلاستومرات مقاومة كيميائيًا ومناسبة للبيئات القاسية. ولكن اختر مطاطًا متوافقًا مع المواد الكيميائية التي تستخدمها لتجنب التحلل والفشل المبكر.

في بعض البيئات – وخاصةً في فولاذ الكربون – يمكن أن تتعرض المفاصل المعدنية للتآكل. لمواجهة ذلك استخدم طرق حماية من التآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك خاصة، أو الطلاءات/البطانات أو أجهزة الحماية الكاثودية.

لذلك يعتمد الاختيار بين المفاصل المطاطية والمعدنية على البيئة الكيميائية ومتطلبات الحماية من التآكل.

ثالثاً ومهماً هو مقاومة التآكل والبلى التي قد تؤثر على العمر الافتراضي واحتياجات الصيانة للمفاصل.

عند نقل المواد الصلبة مثل المخاليط والجسيمات في أنظمة الأنابيب قد تصبح المفاصل خشنة جدًا. بعض المفاصل المطاطية مثل مفاصل الجيوب المدعمة تقاوم تآكل الجسيمات بشكل أفضل من المفاصل المعدنية.

يمكن للمطاط الناعم والمرن تحمل تأثير الجسيمات الصلبة دون أن ينكسر أو يفشل مبكرًا. ولكن اختر مركب المطاط المناسب لمادة التآكل الخاصة بك.

قد يؤثر مقاومة التآكل والاحتكاك على متطلبات الصيانة وعمر الوصلات. قد تحتاج الوصلات المتآكلة إلى فحوصات واستبدالات أكثر تواتراً وقد تزيد من تكاليف الصيانة وربما من وقت التوقف عن العمل.

من ناحية أخرى، فإن الوصلات المعدنية عادةً ما تكون أكثر قوة من الوصلات المطاطية، لكنها عرضة للتلف بسهولة بسبب تآكل الجسيمات. قد يؤدي هذا التآكل إلى فقدان المعدن، والتآكل، والفشل إذا لم تتم صيانتها وفحصها بانتظام.

اختيار الوصلات وفقًا لمقاومة التآكل للتطبيق يزيد من عمر الخدمة ويقلل من تكاليف الصيانة.

تشمل الاعتبارات الأخرى سهولة التركيب ومتطلبات الصيانة للوصلات المطاطية أو المعدنية.

تعتبر معظم الوصلات المطاطية للتوسع أسهل في التركيب من الوصلات المعدنية عندما تكون هناك مساحة متاحة أو أنابيب لترتيبها. تسمح طبيعتها المرنة بمحاذاة وتعديل أسهل أثناء التركيب دون الحاجة إلى قياسات ومحاذاة دقيقة.

قد تتطلب الوصلات المعدنية الأكثر دقة أدوات خاصة أو معدات. قد يؤدي التأخير الناتج إلى زيادة وقت وتركيب الكلفة إذا تم تركيبها في أماكن ضيقة أو يصعب الوصول إليها.

يجب مراعاة العمر الافتراضي والتكاليف المرتبطة عند اختيار الوصلات المطاطية مقابل المعدنية، حيث قد تؤثر بشكل كبير على تكاليف التشغيل/الصيانة.

درجة الحرارة / الضغط / الحركة / التعرض للمواد الكيميائية / مقاومة التآكل وما إلى ذلك. بشكل عام، تتمتع الوصلات المعدنية بعمر افتراضي أطول من الوصلات المطاطية، خاصة عند درجات الحرارة القصوى أو الضغوط العالية.

يتراوح عمر الوصلات المطاطية بين 5 إلى 15 سنة اعتماداً على التطبيق والمركب المطاطي المستخدم. تدوم الوصلات المعدنية لمدة 20 سنة أو أكثر عند صيانتها وتشغيلها ضمن حدود التصميم.

تتميز الوصلات المطاطية والمعدنية بنقاط قوة وضعف – ويعتمد ذلك على تطبيقك. فيما يلي توصيات عامة لمساعدتك في اتخاذ القرار:

هنا يتم استخدام الوصلات المطاطية للتوسع:

تستخدم الوصلات المطاطية الشائعة في أنظمة التكييف، ومرافق معالجة المياه والصرف الصحي، ومرافق المعالجة الكيميائية وبعض مرافق التصنيع.

في هذه الحالات يُفضل استخدام وصلات التمدد المعدنية:

تشمل التطبيقات الشائعة للوصلات المعدنية محطات توليد الطاقة، ومنشآت معالجة النفط والغاز، والمصانع الكيميائية، وغيرها من العمليات الصناعية القاسية.

أحيانًا يتم دمج الوصلات المطاطية والمعدنية للحصول على أفضل حل. ومثال آخر هو استخدام الوصلات المطاطية للأقسام ذات درجات الحرارة/الضغط المنخفضة في نظام الأنابيب والوصلات المعدنية للأقسام ذات درجات الحرارة/الضغط العالي.

تقدم شركات تصنيع أخرى وصلات هجينة أو مركبة تجمع بين فوائد كلا المادتين مثلاً.

يجب اختيار الوصلات المطاطية المرنة مقابل الوصلات المعدنية مع مراعاة نطاق درجات الحرارة، والضغط، وسماحية الحركة، ومقاومة التآكل/المواد الكيميائية/التآكل، ومتطلبات التثبيت، ومتطلبات الصيانة وتكاليف العمر الافتراضي.

الوصلات المطاطية مرنة، وتمتص الاهتزاز بشكل جيد وتقاوم بعض المواد الكيميائية والتآكل. إنها الخيار الأول للتطبيقات ذات درجات الحرارة/الضغط المعتدلة وكذلك في التطبيقات التي تتطلب قيوداً في المساحة/التكلفة.

بخلاف ذلك، فإن الوصلات المعدنية جيدة جدًا في حالات درجات الحرارة الشديدة/الضغط الشديد/البيئات القاسية حيث تكون المتانة ومقاومة التآكل مطلوبة. معظمها تتمتع بعمر خدمة أطول وبالتالي قد تكون مجدية من الناحية الاقتصادية على المدى الطويل للتطبيقات الحرجة التي تتطلب أداء عاليًا.

ولكن في النهاية يعتمد ذلك على متطلبات تطبيقك وظروف التشغيل. اختيار مادة الوصلة المناسبة والتصميم الصحيح يتطلب استشارة الخبراء ومصنعي الوصلات.

حدد التباينات بين الوصلات المطاطية والمعدنية لأداء النظام/تكلفة الصيانة/العمليات الآمنة/تحسين العمليات.