ما هي شفة؟
شفة باختصار، مجرد مصطلح عام، وعادة ما يشير إلى جسم معدني مماثل على شكل قرص لفتح عدد قليل من الثقوب الثابتة، وتستخدم لتوصيل أشياء أخرى، ويستخدم هذا النوع من الأشياء على نطاق واسع في الآلات، لذلك يبدو غريبا بعض الشيء، كما طالما أنها تعرف بالفلنجة، فإن اسمها مشتق من الفلنجة الإنجليزية.بحيث يتم توصيل الأجزاء بين الأنبوب والأنبوب، متصلة بنهاية الأنبوب، تحتوي الحافة على فتحة، ومسامير لجعل الشفتين متصلتين بإحكام، بين الحافة بختم حشية.
الفلنجة عبارة عن أجزاء على شكل قرص، وهي الأكثر شيوعًا في هندسة خطوط الأنابيب، وتستخدم الفلنجة في أزواج.
وفيما يتعلق بأنواع وصلات الفلنجة، هناك ثلاثة مكونات:
- فلنجات الأنابيب
- طوقا
- اتصال الترباس
في معظم الحالات، يتم العثور على مادة حشية ومسمار محددة مصنوعة من نفس مادة مكون شفة الأنبوب.الشفاه الأكثر شيوعًا هي الشفاه المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.من ناحية أخرى، تتوفر الفلنجات في مجموعة متنوعة من المواد لمطابقتها مع متطلبات الموقع.بعض مواد الفلنجة الأكثر شيوعًا هي المونيل، والإنكونيل، وموليبدينوم الكروم، اعتمادًا على متطلبات الموقع الفعلية.يجب أن يعتمد الاختيار الأفضل للمواد على نوع النظام الذي ترغب في استخدام فلنجة ذات متطلبات محددة.
7 أنواع شائعة من الشفاه
هناك أنواع مختلفة من الفلنجات التي يمكن اختيارها حسب متطلبات الموقع.لمطابقة تصميم الحافة المثالية، يجب ضمان التشغيل الموثوق بالإضافة إلى عمر الخدمة الطويل ويجب مراعاة السعر الأكثر ملاءمة.
1. شفة مترابطة:
يتم تجهيز الحواف الملولبة، التي تحتوي على خيط في تجويف الحافة، بخيوط خارجية على التركيب.المقصود من التوصيل الملولب هنا هو تجنب اللحام في جميع الحالات.يتم توصيله بشكل أساسي عن طريق مطابقة الخيوط مع الأنبوب المراد تثبيته.
2. الشفاه لحام المقبس
يستخدم هذا النوع من الفلنجات عادةً للأنابيب الأصغر حجمًا حيث يتميز قطر منطقة درجة الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض بتوصيل يتم فيه وضع الأنبوب داخل الفلنجة لضمان الاتصال بلحام فيليه أحادي أو متعدد المسارات.وهذا يتجنب القيود المرتبطة بالنهايات الملولبة مقارنة بأنواع الفلنجات الملحومة الأخرى، مما يجعل التثبيت بسيطًا.
3. الشفاه اللفة
شفة اللفة هي نوع من الفلنجة التي تتطلب أن تكون نهاية كعب الروتين ملحومة بعقب التركيب من أجل استخدامها مع شفة داعمة لتشكيل اتصال ذو حواف.لقد جعل هذا التصميم هذه الطريقة شائعة في مجموعة متنوعة من الأنظمة حيث تكون المساحة المادية محدودة، أو حيث يلزم التفكيك المتكرر، أو حيث تكون هناك حاجة إلى درجة عالية من الصيانة.
4. الشفاه المنزلقة
تعتبر الفلنجات المنزلقة شائعة جدًا ومتوفرة في مجموعة واسعة من الأحجام لتناسب الأنظمة ذات معدلات التدفق والإنتاجية العالية.إن مطابقة الحافة مع القطر الخارجي للأنبوب ببساطة يجعل عملية التثبيت سهلة للغاية.يعد تركيب هذه الفلنجات أمرًا تقنيًا بعض الشيء لأنه يتطلب لحام شرائح على كلا الجانبين لتثبيت الفلنجة في الأنبوب.
5. الشفاه العمياء
هذه الأنواع من الفلنجات مناسبة تمامًا لإنهاء أنظمة الأنابيب.اللوحة العمياء على شكل قرص فارغ يمكن تثبيته بمسامير.بمجرد تركيبها بشكل صحيح ودمجها مع الحشية الصحيحة، فإنها تسمح بختم ممتاز ويسهل إزالتها عند الحاجة.
6. لحام الشفاه الرقبة
الفلنجات ذات الرقبة الملحومة تشبه إلى حد كبير الفلنجات اللفة، ولكنها تتطلب اللحام التناكبي للتركيب.إن سلامة أداء هذا النظام وقدرته على الانحناء عدة مرات واستخدامه في أنظمة الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة تجعله الخيار الأساسي لأنابيب العمليات.
7. الشفاه المتخصصة
هذا النوع من الفلنجات هو الأكثر شهرة.ومع ذلك، هناك مجموعة واسعة من أنواع الفلنجات المتخصصة الإضافية المتاحة لتناسب مجموعة متنوعة من الاستخدامات والبيئات.هناك العديد من الخيارات الأخرى مثل فلنجات نيبو، وفلنجات اللحام، وفلنجات التمدد، والفوهات، وأعناق اللحام الطويلة، وفلنجات المخفض.
5 أنواع خاصة من الفلنجات
1. ويلدوFلانج
تشبه شفة Weldo إلى حد كبير شفة Nipo لأنها عبارة عن مزيج من فلنجات اللحام التناكبي ووصلات تركيب الفروع.تصنع فلنجات Weldo من قطعة واحدة من الفولاذ الصلب المطروق، بدلاً من لحام الأجزاء الفردية معًا.
2. شفة نيبو
Nipoflange عبارة عن أنبوب فرعي مائل بزاوية 90 درجة، وهو منتج تم تصنيعه من خلال الجمع بين فلنجات اللحام التناكبي وNipolet المطروقة.على الرغم من أن شفة Nipo عبارة عن قطعة واحدة قوية من الفولاذ المطروق، إلا أنه من غير المفهوم أن يكونا منتجين مختلفين ملحومين معًا. يتكون تركيب Nipoflange من اللحام بجزء Nipolet من المعدات من أجل تشغيل الأنبوب وربط الحافة. جزء إلى شفة الأنابيب كعب من قبل طاقم الأنابيب.
من المهم معرفة أن فلنجات Nipo متوفرة في أنواع مختلفة من المواد مثل الكربون، والفولاذ الكربوني ذو درجة الحرارة العالية والمنخفضة، ودرجات الفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك النيكل. تصنع فلنجات Nipo في الغالب من تصنيع مقوى، مما يساعد على منحها ميكانيكية إضافية القوة بالمقارنة مع شفة Nipo القياسية.
3. إلبوفلانج ولاتروفلانج
يُعرف Elboflange بأنه مزيج من الفلنجة وElbolet بينما يُعرف Latroflange بأنه مزيج من الفلنجة وLatrolet.تستخدم حواف الكوع لتفرع الأنابيب بزاوية 45 درجة.
4. الشفاه الدائرية الدوارة
إن تطبيق فلنجات الحلقة الدوارة هو تسهيل محاذاة فتحات المسامير بين شفتين مقترنتين، وهو أكثر فائدة في العديد من المواقف، مثل تركيب خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير، وخطوط الأنابيب البحرية أو البحرية والبيئات المماثلة.هذه الأنواع من الفلنجات مناسبة للسوائل المطلوبة في النفط والغاز والهيدروكربونات والمياه والمواد الكيميائية وغيرها من تطبيقات البتروكيماويات وإدارة المياه.
في حالة خطوط الأنابيب ذات القطر الكبير، يتم تجهيز الأنبوب بشفة ملحومة قياسية في أحد طرفيه وشفة دوارة في الطرف الآخر.يعمل هذا ببساطة عن طريق تدوير الحافة الدوارة على خط الأنابيب بحيث يحقق المشغل المحاذاة الصحيحة لفتحات المسامير بطريقة سهلة وسريعة للغاية.
بعض المعايير الرئيسية للفلنجات الحلقية الدوارة هي ASME أو ANSI وDIN وBS وEN وISO وغيرها.أحد المعايير الأكثر شيوعًا لتطبيقات البتروكيماويات هو ANSI أو ASME B16.5 أو ASME B16.47.الفلنجات الدوارة هي فلنجات يمكن استخدامها في جميع أشكال الفلنجات القياسية الشائعة.على سبيل المثال، رقاب اللحام، واللحامات المنزلقة، والمفاصل الحضنية، واللحامات المقبسية، وما إلى ذلك، في جميع درجات المواد، في نطاق واسع من الأحجام من 3/8 بوصة إلى 60 بوصة، وضغوط من 150 إلى 2500. يمكن تصنيع هذه الشفاه بسهولة ملفقة من الكربون والسبائك والفولاذ المقاوم للصدأ.
5. الشفاه التوسع
تستخدم فلنجات التمدد لزيادة حجم تجويف الأنبوب من أي نقطة معينة إلى أخرى من أجل توصيل الأنبوب بأي معدات ميكانيكية أخرى مثل المضخات والضواغط والصمامات التي يوجد بها أحجام مختلفة للمداخل.
عادةً ما تكون فلنجات التمدد عبارة عن فلنجات ملحومة بعقب ولها فتحة كبيرة جدًا في النهاية غير ذات الحواف.يمكن استخدامه لإضافة حجم واحد أو اثنين فقط أو ما يصل إلى 4 بوصات إلى تجويف أنبوب التشغيل.تُفضل هذه الأنواع من الفلنجات على مجموعة مخفضات اللحام التناكبي والفلنجات القياسية لأنها أرخص وأخف وزنًا.إحدى المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة في فلنجات التمدد هي A105 والفولاذ المقاوم للصدأ ASTM A182.
تتوفر فلنجات التمدد بتصنيفات وأحجام للضغط وفقًا لمواصفات ANSI أو ASME B16.5، والتي تتوفر بشكل أساسي محدبة أو مسطحة (RF أو FF).تعمل الفلنجات المختزلة، والمعروفة أيضًا باسم الفلنجات المختزلة، على وظيفة معاكسة تمامًا مقارنة بفلنجات التمدد، مما يعني أنها تستخدم لتقليل حجم تجويف الأنبوب.يمكن بسهولة تقليل قطر تجويف الأنبوب، ولكن ليس بأكثر من حجم واحد أو حجمين.إذا جرت محاولة للتقليل إلى ما هو أبعد من ذلك، فيجب استخدام حل يعتمد على مجموعة من المخفضات الملحومة بعقب والفلنجات القياسية.
تحجيم الفلنجة والاعتبارات الشائعة
بالإضافة إلى التصميم الوظيفي للحافة، فإن حجمها هو العامل الأكثر احتمالاً للتأثير على اختيار الحافة عند تصميم وصيانة وتحديث نظام الأنابيب.بدلاً من ذلك، يجب مراعاة واجهة الحافة مع الأنبوب والحشيات المستخدمة لضمان الحجم المناسب.بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض الاعتبارات الشائعة كما يلي:
- القطر الخارجي: القطر الخارجي هو المسافة بين حافتين متقابلتين لوجه الفلنجة.
- السُمك: يتم قياس السُمك من خارج الحافة.
- قطر دائرة الترباس: هذه هي المسافة بين فتحات الترباس النسبية المقاسة من مركز إلى آخر.
- حجم الأنبوب: حجم الأنبوب هو الحجم المطابق للشفة.
- التجويف الاسمي: التجويف الاسمي هو حجم القطر الداخلي لموصل الحافة.
تصنيف شفة ومستوى الخدمة
يتم تصنيف الفلنجات في المقام الأول حسب قدرتها على تحمل درجات الحرارة والضغوط المختلفة.يتم تحديده باستخدام الحروف أو اللواحق "#" أو "lb" أو "class".هذه لاحقات قابلة للتبديل وتختلف أيضًا حسب المنطقة أو المورد.التصنيفات المعروفة الشائعة مذكورة أدناه:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
يختلف تحمل الضغط ودرجة الحرارة نفسه اعتمادًا على المادة المستخدمة وتصميم الحافة وحجم الحافة.ومع ذلك، فإن الثابت الوحيد هو معدل الضغط، الذي يتناقص مع زيادة درجة الحرارة.
شفة نوع الوجه
يعد نوع الوجه أيضًا خاصية مهمة جدًا لها تأثير كبير على الأداء النهائي وعمر الخدمة للشفة.لذلك، سيتم تحليل بعض أهم أنواع وجوه الفلنجات فيما يلي:
1. شفة مسطحة (FF)
يكون سطح الحشية للشفة المسطحة في نفس مستوى سطح الإطار المثبت بمسامير.السلع التي تستخدم الفلنجات المسطحة هي عادة تلك التي يتم تصنيعها بقوالب لتتناسب مع الفلنجة أو غطاء الفلنجة.لا ينبغي وضع الشفاه المسطحة على الشفاه الجانبية المقلوبة. تنص ASME B31.1 على أنه عند ربط الشفاه المسطحة من الحديد الزهر بالفلنجات المصنوعة من الفولاذ الكربوني، يجب إزالة الوجه المرتفع على الشفاه المصنوعة من الفولاذ الكربوني ويتطلب الأمر حشية كاملة الوجه.وذلك لمنع حواف الحديد الزهر الصغيرة والهشة من التناثر في الفراغ الناتج عن الأنف المرتفع لحافة الفولاذ الكربوني.
يستخدم هذا النوع من واجهات الفلنجة في تصنيع المعدات والصمامات لجميع التطبيقات التي يتم فيها تصنيع الحديد الزهر.يعتبر الحديد الزهر أكثر هشاشة وعادة ما يستخدم فقط في تطبيقات درجات الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض.يسمح الوجه المسطح لكلا الشفتين بالاتصال الكامل بالسطح بأكمله.تحتوي الفلنجات المسطحة (FF) على سطح تلامس بنفس ارتفاع خيوط الترباس الخاصة بالحافة.يتم استخدام غسالات الوجه بالكامل بين شفتين مسطحتين وعادة ما تكون ناعمة.وفقًا لـ ASME B31.3، لا ينبغي أن تتزاوج الشفاه المسطحة مع الشفاه المرتفعة بسبب احتمالية التسرب من وصلة الحواف الناتجة.
2. شفة الوجه المرتفعة (RF)
شفة الوجه المرتفعة هي النوع الأكثر شيوعًا المستخدم في تطبيقات المصنع ويمكن التعرف عليه بسهولة.يطلق عليه اسم محدب لأن وجه الحشية يقع فوق وجه حلقة الترباس.يتطلب كل نوع من أنواع الواجهات استخدام عدة أنواع من الحشيات، بما في ذلك مجموعة متنوعة من الألسنة الحلقية المسطحة والمركبات المعدنية مثل الأشكال الحلزونية والأشكال ذات الغلاف المزدوج.
تم تصميم حواف التردد اللاسلكي لتركيز المزيد من الضغط على منطقة أصغر من الحشية، وبالتالي تحسين التحكم في ضغط المفصل.تم وصف الأقطار والارتفاعات حسب مستوى الضغط والقطر في ASME B16.5.يحدد مستوى ضغط الحافة ارتفاع الوجه الذي يتم رفعه. تهدف حواف التردد اللاسلكي إلى تركيز المزيد من الضغط على منطقة أصغر من الحشية، وبالتالي زيادة قدرة التحكم في الضغط للمفصل. يتم وصف الأقطار والارتفاعات حسب فئة الضغط والقطر في أسم B16.5.تقييمات شفة الضغط.
3. شفة الحلقة (RTJ)
عندما يكون هناك حاجة إلى ختم من المعدن إلى المعدن بين الشفاه المقترنة (وهو الشرط لتطبيقات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، أي أعلى من 700/800 درجة مئوية)، يتم استخدام الحافة المفصلية الحلقية (RTJ).
تحتوي شفة الوصلة الحلقية على أخدود دائري يناسب حشية الوصلة الحلقية (بيضاوية أو مستطيلة).
عندما يتم ربط شفتين مفصليتين معًا ثم يتم ربطهما معًا، فإن قوة الترباس المطبقة تشوه الحشية الموجودة في أخدود الحافة، مما يؤدي إلى إنشاء ختم محكم للغاية من المعدن إلى المعدن.ومن أجل تحقيق ذلك، يجب أن تكون مادة حشية الوصلة الحلقية أكثر ليونة (أكثر ليونة) من مادة الفلنجات.
يمكن إغلاق حواف RTJ باستخدام حشوات RTJ من أنواع مختلفة (R، RX، BX) ومقاطع جانبية (على سبيل المثال، مثمنة/بيضاوية الشكل لنوع R).
أكثر حشيات RTJ شيوعًا هي النوع R مع مقطع عرضي مثمن، حيث أنها تضمن ختمًا قويًا للغاية (المقطع العرضي البيضاوي هو النوع الأقدم).ومع ذلك، فإن تصميم "الأخدود المسطح" يقبل كلا النوعين من حشوات RTJ ذات المقطع العرضي الثماني أو البيضاوي.
4. الشفاه والأخدود (T & G)
تتلاءم شفتا اللسان والأخدود (وجوه T & G) بشكل مثالي: تحتوي إحدى الشفة على حلقة مرتفعة والأخرى بها أخاديد حيث يمكن تركيبها بسهولة (يدخل اللسان في الأخدود ويغلق المفصل).
تتوفر فلنجات اللسان والأخدود بأحجام كبيرة وصغيرة.
5. الشفاه الذكور والإناث (M & F)
على غرار حواف اللسان والأخدود، تتطابق الشفاه الذكور والإناث (أنواع الوجه M & F) مع بعضها البعض.
تتمتع إحدى الشفة بمساحة تمتد إلى ما هو أبعد من مساحة سطحها، وهي الحافة الذكرية، بينما تحتوي الحافة الأخرى على انخفاضات متطابقة تم تشكيلها آليًا في السطح المواجه، وهي الحافة الأنثوية.
شفة الانتهاء من السطح
من أجل ضمان توافق مثالي للحشية مع الحافة وشفة التزاوج، تتطلب مساحة سطح الحافة درجة معينة من الخشونة (تشطيبات الحافة RF وFF فقط).يحدد نوع خشونة سطح وجه الحافة نوع "تشطيب الحافة".
الأنواع الشائعة هي وجوه المخزون، والمسننة المركزة، والمسننة الحلزونية، والوجوه ذات الحافة الناعمة.
هناك أربعة تشطيبات سطحية أساسية للفلنجات الفولاذية، ومع ذلك، فإن الهدف المشترك لأي نوع من تشطيبات سطح الفلنجة هو إنتاج الخشونة المطلوبة على سطح الفلنجة لضمان توافق متين بين الفلنجة والحشية وشفة التزاوج لتوفير ختم عالي الجودة .
وقت النشر: 08 أكتوبر 2023