توپی یا Ball در بال ولو، قطعه‌ای کروی (گرد و توپ‌مانند) است که در مرکز آن یک سوراخ (دهانه) وجود دارد. این سوراخ محل عبور سیال (مایع یا گاز) است و عملکرد اصلی بال ولو را تعیین می‌کند. توپی، کلید قطع و وصل جریان در شیر بال ولو است.

---

مشخصات و ویژگی‌های توپی:

---

انواع توپی در بال ولوها:

1. توپ شناور (Floating Ball): آزادانه روی سیت‌ها قرار می‌گیرد و با فشار سیال به سیت‌ها فشرده می‌شود.

2. توپ نگه‌داشته‌شده (Trunnion Mounted Ball): دارای یاتاقان یا نگهدارنده‌هایی در بالا و پایین است؛ برای فشارهای بالا مناسب‌تر است.

در ادامه توضیح کامل و فنی درباره توپی (Ball) در بال ولو (Ball Valve) آورده‌ام که شامل ساختار، عملکرد، انواع، جنس، پوشش‌ها و کاربرد آن‌ها می‌شود:

---

🟡 توپی در بال ولو: توضیحات جامع

✅ 1. ساختار توپی (Ball Structure)

توپی یک کره توخالی است که یک سوراخ (Bore) در مرکز آن قرار دارد. این سوراخ معمولاً به‌صورت استوانه‌ای است و وقتی با مسیر لوله هم‌راستا قرار می‌گیرد، سیال از آن عبور می‌کند. وقتی توپی ۹۰ درجه می‌چرخد، مسیر مسدود می‌شود چون دیواره توپی مقابل جریان قرار می‌گیرد.

---

✅ 2. عملکرد توپی در بال ولو

• حالت باز (Open): سوراخ توپی در راستای لوله قرار دارد، جریان سیال آزادانه عبور می‌کند.

• حالت بسته (Closed): با چرخاندن دسته یا محرک، توپی ۹۰ درجه می‌چرخد و قسمت بدون سوراخ آن مانع عبور سیال می‌شود.

---

✅ 3. انواع توپی (Types of Ball)

---

✅ 4. جنس توپی (Ball Materials)

---

✅ 5. پوشش‌دهی و سطح‌کاری توپی

برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش، توپی‌ها معمولاً با پوشش‌هایی به‌صورت زیر ارائه می‌شوند:

---

✅ 6. نکات طراحی و عملکردی توپی

• توپی باید گردی کامل و سطح صاف و صیقلی داشته باشد تا آب‌بندی دقیق انجام شود.

• در فشارهای بالا، استفاده از نوع Trunnion ضروری است چون شناور بودن ممکن است باعث تغییر شکل شود.

• در سیالات چسبنده یا خورنده، استفاده از توپی با پوشش تفلون یا حفره‌پر پیشنهاد می‌شود.

---

✅ 7. کاربردهای خاص توپی‌ها

• کنترل دبی دقیق: از توپی‌های V-Port یا Segment Ball استفاده می‌شود.

• کاربردهای غذایی یا دارویی: باید از مواد استریل و مقاوم به خوردگی استفاده شود (مثل فولاد ضد زنگ 316L).

• صنایع نفت و گاز: توپی‌های Trunnion با پوشش مقاوم در برابر سایش و خوردگی.

 

مراحل ساخت توپی بال ولو (Ball Manufacturing Process)

1. انتخاب مواد اولیه (Raw Material Selection)

• بر اساس کاربرد نهایی، جنس مناسب انتخاب می‌شود:

  • فولاد ضد زنگ (304، 316)،

  • فولاد آلیاژی،

  • برنج،

  • مونل،

  • آلیاژهای نیکل یا تیتانیوم

  • یا پلاستیک مهندسی (برای کاربردهای خاص یا سبک).

• مواد به‌صورت میله (راد) یا بیلت (شمش) آماده می‌شوند.

---

2. برش و شکل‌دهی اولیه (Rough Cutting & Turning)

• بیلت‌ها به قطعات کروی‌مانند (خام) با ابعاد مورد نظر بریده می‌شوند.

• در دستگاه تراش CNC، به شکل نیمه‌کروی در می‌آیند.

---

3. ماشین‌کاری دقیق (Precision Machining)

• در این مرحله، شکل نهایی کروی با تلورانس دقیق ایجاد می‌شود.

• سوراخ مرکزی (Bore) با اندازه دقیق و زاویه مناسب (Straight یا V شکل) روی توپی حفر می‌شود.

• گاهی جای خار، سوراخ‌های یاتاقان یا شیار نیز بسته به طراحی تراش می‌خورند.

---

4. سوراخ‌کاری عرضی (Drilling & Cross-Hole Machining)

• اگر توپی Trunnion باشد، سوراخ‌های جانبی برای قرارگیری پایه‌ها (trunnion pins) ایجاد می‌شود.

---

5. پرداخت سطحی (Surface Finishing)

• سطح توپی صیقلی و صاف می‌شود تا اصطکاک کمتر و آب‌بندی بهتر حاصل شود.

• روش‌ها:

  • پولیش مکانیکی

  • پولیش الکتروشیمیایی (Electropolishing)

  • یا لپ‌کاری (Lapping) برای دقت بالا.

---

6. پوشش‌دهی (Coating / Plating) – در صورت نیاز

• برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، ساییدگی یا چسبندگی سیال:

  • کروم سخت (Hard Chrome)

  • نیکل الکترولس (Electroless Nickel)

  • تفلون یا PTFE

  • پوشش‌های سرامیکی یا پلیمری خاص

---

7. کنترل کیفیت (Quality Control & Testing)

• بررسی ابعاد با ابزارهای اندازه‌گیری دقیق (میکرومتر، گیج کروی).

• بررسی صافی سطح با پروفیلومتر.

• تست فشار، خوردگی یا آب‌بندی برای اطمینان از کارایی نهایی.

---

8. مونتاژ نهایی یا ارسال به خط مونتاژ شیر

• توپی‌ها پس از تست، به بخش مونتاژ بال ولو ارسال می‌شوند یا بسته‌بندی شده و به فروش می‌رسند.

---

📌 نکته:

در ساخت توپی‌های با دقت بالا (مثل V-Port یا Trunnion Mounted Ball)، ماشین‌کاری 5 محور یا CNC پیشرفته استفاده می‌شود تا تلورانس‌ها در حد میکرون حفظ شود.

 

در صنعت نفت و گاز از چه نوع توپی هایی استفاده می شود؟

 

در صنعت نفت و گاز، به دلیل فشار بالا، دمای زیاد، سیالات خورنده و شرایط محیطی سخت (مثل زیر دریا یا بیابان‌های گرم)، از توپی‌هایی خاص و مقاوم در بال ولوها استفاده می‌شود. در اینجا انواع توپی‌هایی که بیشتر در صنعت نفت و گاز به کار می‌روند را به‌طور کامل توضیح می‌دهم:

---

🛢️ انواع توپی‌های مورد استفاده در صنعت نفت و گاز

✅ 1. توپی پایه‌دار (Trunnion Mounted Ball)

• ویژگی: دارای محور نگهدارنده در بالا و پایین (trunnions) است که توپی را نگه می‌دارد.

• مزیت: فشار سیال مستقیماً به سیت وارد می‌شود، نه به استم یا توپی.

• کاربرد: برای خطوط با فشار بالا (High Pressure) و قطر بالا (Large Bore) ایده‌آل است.

• رایج در: خطوط انتقال نفت خام، گاز طبیعی، پالایشگاه‌ها، سکوهای دریایی.

---

✅ 2. توپی با پوشش ضد خوردگی (Corrosion Resistant Coated Ball)

• ویژگی: سطح توپی با موادی مانند کروم سخت، نیکل الکترولس، یا سرامیک پوشش داده می‌شود.

• مزیت: افزایش مقاومت در برابر سولفید هیدروژن (H₂S)، نمک، گاز ترش، اسیدها و آب شور.

• رایج در: چاه‌های گاز ترش، پتروشیمی‌ها، و سکوهای دریایی.

---

✅ 3. توپی با حفره پرشده (Cavity Filled Ball)

• ویژگی: فضای بین توپی و بدنه با مواد پرکننده مثل PTFE پر شده.

• مزیت: جلوگیری از جمع شدن مواد چسبنده (مثل نفت سنگین، گل حفاری) در حفره.

• رایج در: خطوط نفت با سیالات غلیظ یا دارای ذرات معلق.

---

✅ 4. توپی با سوراخ کامل (Full Bore Ball)

• ویژگی: قطر سوراخ توپی با قطر لوله یکسان است.

• مزیت: افت فشار تقریباً صفر – امکان عبور توپ‌های تمیزکننده (Pigging).

• رایج در: خطوط لوله انتقال طولانی، عملیات pigging، و خطوط با نیاز به حداقل افت فشار.

---

✅ 5. توپی ضد انفجار یا آتش‌مقاوم (Fire-Safe Ball)

• ویژگی: طراحی ویژه با پوشش یا متریال مقاوم در برابر آتش.

• مزیت: جلوگیری از نشت در صورت آتش‌سوزی یا انفجار.

• رایج در: پالایشگاه‌ها، سکوهای نفتی، محیط‌های پرخطر.

---

✅ 6. توپی V شکل یا کنترل جریان (V-Port Ball) – کمتر رایج

• ویژگی: دارای بریدگی V در سوراخ توپی است.

• مزیت: امکان تنظیم دقیق دبی سیال.

• رایج در: واحدهای فرایندی (مثلاً کنترل تزریق مواد شیمیایی)

---

🛠️ جنس و پوشش توپی‌ها در صنعت نفت و گاز:

جنس توپی	پوشش سطحی	کاربرد
Stainless Steel 316 / 316L	بدون پوشش یا با کروم	خورندگی متوسط
Inconel / Hastelloy	پوشش نیکل یا سرامیک	گاز ترش و محیط‌های بسیار خورنده
Duplex / Super Duplex	پوشش سخت	مقاومت بالا در محیط‌های خورنده و فشار بالا
کاربید تنگستن (Tungsten Carbide Coating)	سطح بسیار سخت و ضد سایش	گاز با ذرات ماسه یا گل حفاری

 

 

سایز بندی انواع توپی چگونه است؟

 

سایزبندی توپی‌های بال ولو بر اساس قطر داخلی سوراخ (bore) و قطر خارجی خود توپ انجام می‌شود و با توجه به سایز شیر (Ball Valve Size) تعیین می‌گردد. انتخاب اندازه توپی کاملاً به سایز خط لوله، فشار کاری، نوع جریان و نوع شیر (Floating یا Trunnion) بستگی دارد.

در ادامه، اطلاعات کاملی درباره سایزبندی توپی‌ها ارائه می‌دهم:

---

⚙️ 1. مبنای سایزبندی توپی‌ها

توپی‌ها بر اساس قطر اسمی (Nominal Size) شیر و نوع بور (سوراخ وسط توپی) دسته‌بندی می‌شوند:

اصطلاح	توضیح
Full Bore (Full Port)	قطر سوراخ توپی = قطر داخلی لوله؛ بدون افت فشار.
Reduced Bore (Standard Port)	قطر سوراخ توپی < قطر لوله؛ مقداری افت فشار.
V-Port یا Custom Bore	سوراخ با شکل خاص برای کنترل جریان؛ سایزبندی دقیق و اختصاصی.

 

---

📏 2. جدول تقریبی سایز توپی‌ها (برای بال ولوهای استاندارد)

(برای شیرهای فول بور، قطر سوراخ توپی تقریباً معادل با NPS — Nominal Pipe Size — است)

سایز اسمی شیر (NPS / DN)	قطر سوراخ توپی (mm)	قطر خارجی توپی (حدودی)
1/2 اینچ (DN15)	~15 mm	~25–30 mm
1 اینچ (DN25)	~25 mm	~40–50 mm
2 اینچ (DN50)	~50 mm	~70–80 mm
4 اینچ (DN100)	~100 mm	~130–150 mm
6 اینچ (DN150)	~150 mm	~180–210 mm
8 اینچ (DN200)	~200 mm	~240–280 mm
12 اینچ (DN300)	~300 mm	~350–400 mm

 

توجه: برای شیرهای Reduced Bore قطر سوراخ توپی حدود 70–80٪ قطر نامی است.

---

🛠️ 3. نکات طراحی مرتبط با سایز

• توپی‌های Trunnion معمولاً در سایزهای بزرگ‌تر از 2 اینچ رایج‌اند.

• توپی‌های بزرگ‌تر نیاز به پایه (Trunnion)، یاتاقان، و استم ضخیم‌تر دارند.

• ضخامت توپی نیز بر اساس فشار کاری و استانداردهایی مانند ANSI, API 6D یا ISO تعیین می‌شود.

---

🔍 4. استانداردهای مرتبط با سایز توپی

استاندارد	توضیح
API 6D	سایز، فشار، طراحی و تست بال ولوها در نفت و گاز
ANSI B16.34	استاندارد فشار-دما برای بدنه و قطعات شیرآلات
ISO 17292	شیرهای توپی فلزی صنعتی - الزامات طراحی و سایز