تعتبر الحافة مكونًا حيويًا في أنظمة الأنابيب، حيث تعمل كحافة أو حافة أو ضلع أو طوق بارز يستخدم لتقوية جسم ما أو ربطه بجسم آخر أو توفير مكان للربط. في سياق أنظمة الأنابيب، لا غنى عن الفلنجات لتوصيل الأنابيب والصمامات والمضخات وغيرها من المعدات.
أبعاد شفة هي معلمات حاسمة تحدد حجمها وشكلها وتوافقها مع المكونات الأخرى. تلعب هذه الأبعاد دورًا حاسمًا في ضمان الملاءمة والمحاذاة والختم المناسب في الأنظمة والهياكل الميكانيكية المختلفة. تساهم أبعاد الحافة الدقيقة بشكل كبير في السلامة الشاملة والسلامة والكفاءة للمجموعات الميكانيكية عبر الصناعات في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم.
يعد فهم أبعاد الفلنجة أمرًا ضروريًا للمهندسين والمصممين والفنيين الذين يعملون في أنظمة الأنابيب. تضمن المعرفة الصحيحة بهذه الأبعاد اختيار الحافة المناسبة لكل تطبيق، مما يؤدي إلى عمليات موثوقة وآمنة في البيئات الصناعية المتنوعة.
تم توحيد أبعاد الفلنجة لضمان الاتساق وقابلية التبادل بين الشركات المصنعة والتطبيقات المختلفة. هناك معياران أساسيان يحكمان أبعاد الفلنجة:
تُستخدم الفلنجات المعتمدة من ANSI على نطاق واسع في الولايات المتحدة وتوفر قوة إضافية للأنظمة والهياكل والتجمعات الميكانيكية. يحدد معيار ANSI B16.5 أبعاد الفلنجات المستخدمة في أنظمة الأنابيب. تغطي هذه المواصفة القياسية تقييمات درجة حرارة الضغط، والمواد، والأبعاد، والتفاوتات، ووضع العلامات، والاختبار، وطرق تحديد الفتحات لفلنجات الأنابيب والتجهيزات ذات الحواف.
يستخدم هذا المعيار الأوروبي أيضًا بشكل شائع ويوفر مواصفات لأبعاد الحافة بالوحدات المترية. ويغطي الشفاه الدائرية للأنابيب والصمامات والتجهيزات والملحقات المحددة بواسطة PN (الضغط الاسمي). يتضمن المعيار فلنجات مصنوعة من مواد مختلفة مثل الفولاذ والحديد الزهر وسبائك النحاس وسبائك الألومنيوم.
تضمن هذه المعايير أن تكون الفلنجات المصنعة من قبل شركات مختلفة متوافقة وقابلة للتبديل، وهو أمر بالغ الأهمية لصناعة الأنابيب العالمية.
هناك عدة أنواع الشفاه، ولكل منها خصائص الأبعاد الخاصة بها:
يتم تصنيف هذه الفلنجات حسب فئات الضغط (على سبيل المثال، الفئة 150، 300، 600، 900، 1500، 2500) ولها أبعاد تختلف بناءً على الفئة وحجم الأنبوب الاسمي. تُستخدم فلنجات فئة ANSI على نطاق واسع في صناعات النفط والغاز والكيماويات والبتروكيماويات.
شفة صلبة على شكل قرص تستخدم لإغلاق نهاية نظام الأنابيب. تتضمن أبعاد الحافة العمياء القطر الخارجي والسمك ونمط فتحة الترباس. يتم استخدامها لإغلاق نهاية نظام الأنابيب أو لاختبار الضغط.
ينزلق هذا النوع من الفلنجات فوق الأنبوب ويتم لحامه في مكانه. تتضمن أبعاد الحافة الانزلاقية التجويف (القطر الداخلي)، والقطر الخارجي، وأبعاد المحور. فهي سهلة المحاذاة وتستخدم بشكل شائع في تطبيقات الضغط المنخفض.
يُعرف هذا النوع أيضًا باسم الفلنجة الملولبة، ويحتوي على خيوط داخلية تسمح بربطه مباشرةً على أنبوب ملولب. تتضمن أبعاد الحافة الملولبة حجم الخيط والقطر الخارجي والسمك. يتم استخدامها عادةً في أنظمة ذات قطر أصغر وضغط منخفض.
الأبعاد الأساسية للشفة تشمل:
القطر الكلي للشفة. يعد هذا البعد أمرًا بالغ الأهمية لضمان الملاءمة المناسبة ضمن المساحة المتاحة في نظام الأنابيب.
قطر الدائرة التي تقع عليها مراكز فتحات الترباس. يعد هذا البعد أمرًا بالغ الأهمية للمحاذاة الصحيحة لحواف التزاوج.
سمك الشفة في أكثر نقاطها سُمكًا. يؤثر هذا البعد على قوة الحافة وقدرتها على تحمل الضغط.
قطر كل ثقب الترباس. يجب أن يتطابق هذا البعد مع حجم الترباس المستخدم للاتصال.
إجمالي عدد فتحات البراغي حول الحافة. وهذا يختلف تبعاً لحجم الحافة وفئة الضغط.
فيما يلي نموذج جدول يوضح هذه الأبعاد الرئيسية لفلنجات ANSI Class 150:
NPS | القطر الخارجي (س) | قطر دائرة الترباس (W) | سمك الحافة (Tf) | قطر ثقب الترباس (د) | عدد فتحات الترباس |
1/2' | 90.00 ملم (3.54 بوصة) | 60.30 ملم (2.37 بوصة) | 9.60 ملم (0.38 بوصة) | 15.88 ملم (5/8 بوصة) | 4 |
1' | 110.00 ملم (4.33 بوصة) | 79.40 ملم (3.13 بوصة) | 12.70 ملم (0.50 بوصة) | 15.88 ملم (5/8 بوصة) | 4 |
2' | 150.00 ملم (5.91 بوصة) | 120.70 ملم (4.75 بوصة) | 17.50 ملم (0.69 بوصة) | 19.05 ملم (3/4 بوصة) | 4 |
4' | 230.00 ملم (9.06 بوصة) | 190.50 ملم (7.50 بوصة) | 22.30 ملم (0.88 بوصة) | 19.05 ملم (3/4 بوصة) | 8 |
8' | 345.00 ملم (13.58 بوصة) | 298.50 ملم (11.75 بوصة) | 27.00 ملم (1.06 بوصة) | 22.23 ملم (7/8 بوصة) | 8 |
هناك عدة عوامل تؤثر على أبعاد الفلنجة:
تحديد الحجم القياسي للأنبوب الذي تم تصميم الحافة لتلائمه. مع زيادة NPS، تزيد أبعاد الحافة أيضًا.
تتطلب معدلات الضغط الأعلى عمومًا حوافًا أكبر وأكثر سمكًا لتحمل القوة المتزايدة. على سبيل المثال، عادةً ما تحتوي فلنجة الفئة 600 على أبعاد أكبر من فلنجة الفئة 150 لنفس NPS.
يمكن أن يؤثر نوع المادة المستخدمة على السُمك المطلوب والأبعاد الكلية للحافة. على سبيل المثال، قد تكون الحافة المصنوعة من مادة أقوى مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أرق من الحافة المكافئة المصنوعة من مادة أكثر ليونة مثل الحديد الزهر.
تختلف أبعاد شفة ANSI بناءً على فئة الضغط وحجم الأنبوب الاسمي. فيما يلي نظرة عامة أكثر تفصيلاً على نطاقات الأبعاد للفئات المختلفة:
يتراوح القطر الخارجي من 90 مم (3.54 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 915 مم (36.02 بوصة) لـ 24 بوصة NPS.
يتراوح القطر الخارجي من 95 مم (3.74 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 915 مم (36.02 بوصة) لـ 24 بوصة NPS.
مشابهة للفئة 300، مع حواف أكثر سمكًا قليلاً لاستيعاب الضغوط الأعلى.
يتراوح القطر الخارجي من 95 مم (3.74 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 940 مم (37.01 بوصة) لـ 24 بوصة NPS.
يتراوح القطر الخارجي من 120 مم (4.72 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 1,040 مم (40.94 بوصة) لـ 24 بوصة NPS.
يتراوح القطر الخارجي من 120 مم (4.72 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 1,170 مم (46.06 بوصة) لـ 24 بوصة NPS.
يتراوح القطر الخارجي من 135 مم (5.31 بوصة) لـ 1/2 بوصة NPS إلى 760 مم (29.92 بوصة) لـ 12 بوصة NPS.
فيما يلي جدول مقارن لفلنجات الفئة 150 والفئة 600 لأحجام NPS المحددة:
NPS | فئة 150 أود | سمك فئة 150 | فئة 600 أود | سمك فئة 600 |
1/2' | 90 ملم (3.54 بوصة) | 9.6 ملم (0.38 بوصة) | 95 ملم (3.74 بوصة) | 14.3 ملم (0.56 بوصة) |
2' | 150 ملم (5.91 بوصة) | 17.5 ملم (0.69 بوصة) | 165 ملم (6.50 بوصة) | 25.4 ملم (1.00 بوصة) |
4' | 230 ملم (9.06 بوصات) | 22.3 ملم (0.88 بوصة) | 275 ملم (10.83 بوصة) | 38.1 ملم (1.50 بوصة) |
8' | 345 ملم (13.58 بوصة) | 27.0 ملم (1.06 بوصة) | 420 ملم (16.54 بوصة) | 55.6 ملم (2.19 بوصة) |
يتم تحديد أبعاد شفة DIN بالوحدات المترية. على الرغم من أن المستندات المقدمة لا تقدم معلومات شاملة عن فلنجات DIN، تجدر الإشارة إلى أن معايير DIN تستخدم عادةً تصنيفات الضغط المشار إليها باسم PN (الضغط الاسمي) بدلاً من الفئة.
على سبيل المثال، تتضمن تقييمات ضغط DIN الشائعة PN10، وPN16، وPN25، وPN40، وما إلى ذلك. ستتبع أبعاد هذه الفلنجات نمطًا مشابهًا لفلنجات ANSI، مع فلنجات أكبر وأكثر سمكًا للحصول على تقييمات ضغط أعلى.
تعد أبعاد الحافة الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية لعدة أسباب:
تضمن الأبعاد الدقيقة أن الشفاه تتزاوج بشكل صحيح مع بعضها البعض ومع المكونات الأخرى في نظام الأنابيب. تعد هذه المحاذاة الصحيحة ضرورية لإنشاء اتصال آمن مانع للتسرب.
تعد أبعاد الحافة الصحيحة، وخاصة وجه الحافة ومنطقة جلوس الحشية، أمرًا بالغ الأهمية لإنشاء ختم فعال. يمكن أن تؤدي الأبعاد غير الصحيحة إلى اختلال المحاذاة أو الفجوات أو الضغط غير الكافي للحشيات، مما يؤدي إلى حدوث تسربات.
ج. ضمان التشغيل الآمن تحت ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحددة:
يتم حساب أبعاد الحافة لتحمل ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحددة. تضمن الأبعاد الدقيقة أن الحافة يمكن أن تحتوي بشكل آمن على الوسائط داخل نظام الأنابيب في ظل هذه الظروف.
توفر جداول أبعاد الفلنجة عادةً ما يلي:
أ. القياسات بالوحدات المترية (مم) والوحدات الإمبراطورية (بوصة):
يتيح هذا التدوين المزدوج إمكانية الرجوع بسهولة بغض النظر عن نظام القياس المفضل.
ب. الأبعاد الرئيسية مثل القطر الخارجي، وقطر دائرة الترباس، وسمك الحافة، وقطر فتحة الترباس:
هذه هي القياسات الحاسمة اللازمة لاختيار الفلنجة وتركيبها بشكل صحيح.
ج. المعلومات منظمة حسب حجم الأنبوب الاسمي وفئة الضغط:
تتيح هذه المنظمة للمستخدمين العثور بسرعة على أبعاد تطبيقهم المحدد.
فيما يلي مثال لكيفية قراءة جدول أبعاد الحافة:
NPS | القطر الخارجي (مم/بوصة) | بى سى دى (مم/بوصة) | السُمك (مم/بوصة) | بولت هول ضياء. (مم/بوصة) | عدد الثقوب |
2' | 150.00 / 5.91 | 120.70 / 4.75 | 17.50 / 0.69 | 19.05 / 0.75 | 4 |
في هذا المثال، بالنسبة لشفة NPS مقاس 2 بوصة:
- القطر الخارجي (OD) 150.00 ملم أو 5.91 بوصة
- قطر دائرة الترباس (BCD) هو 120.70 ملم أو 4.75 بوصة
- سمك الحافة 17.50 ملم أو 0.69 بوصة
- قطر فتحة الترباس 19.05 ملم أو 0.75 بوصة
- يوجد 4 فتحات للمسامير
عند اختيار شفة، والنظر في:
أ. متطلبات التطبيق المحددة، بما في ذلك تقييمات الضغط ودرجة الحرارة:
تأكد من أن فئة الحافة مناسبة لأقصى ضغط ودرجة حرارة للنظام.
ب. التوافق مع نظام الأنابيب المتصلة:
يجب أن تتطابق الحافة مع حجم الأنبوب ونوعه (على سبيل المثال، الجدول الزمني) المستخدم في النظام.
ج. ملاءمة المواد لبيئة التشغيل:
ضع في اعتبارك عوامل مثل مقاومة التآكل، ودرجات الحرارة القصوى، والتوافق الكيميائي.
يعد فهم أبعاد الفلنجة أمرًا بالغ الأهمية لتصميم وتركيب وصيانة أنظمة الأنابيب الفعالة والآمنة. توفر المعايير والأنواع والفئات المختلفة للفلنجات مجموعة واسعة من الخيارات لتناسب التطبيقات المختلفة عبر الصناعات.
مع استمرار تطور الأنظمة الميكانيكية، يضمن الالتزام بأبعاد الفلنجة القياسية التوافق والموثوقية عبر مختلف التطبيقات والصناعات. يجب على المهندسين والفنيين البقاء على اطلاع بهذه المعايير والأبعاد لاتخاذ قرارات مستنيرة في مشاريعهم.
يساهم الاختيار والاستخدام المناسبان للفلنجات، استنادًا إلى بيانات الأبعاد الدقيقة، بشكل كبير في سلامة وكفاءة وطول عمر أنظمة الأنابيب في عدد لا يحصى من التطبيقات الصناعية في جميع أنحاء العالم.
