หลักการปิดผนึกและคุณลักษณะของหน้าแปลนเชื่อมแบบแบน

แนะนำ

หน้าแปลนเป็นส่วนประกอบสำคัญของท่อที่ใช้ในการต่อส่วนท่อในขณะที่ถอดแยกชิ้นส่วนได้ง่าย. หน้าแปลนเชื่อมแบบหน้าแบนเป็นรูปแบบที่ใช้กันทั่วไป, ค้นหาการใช้งานบ่อยครั้งในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่ถ่ายโอนของเหลวผ่านเครือข่ายท่อ. เป็นองค์ประกอบขอบเขตความดันหลัก, หน้าแปลนต้องแสดงความสามารถในการปิดผนึกที่แข็งแกร่งเพื่อให้แน่ใจว่าข้อต่อป้องกันการรั่วซึมแม้ภายใต้สภาวะการบริการที่ท้าทาย. บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ภาพรวมโดยละเอียดของหลักการปิดผนึกและคุณลักษณะสำคัญที่ควบคุมประสิทธิภาพของหน้าแปลนเชื่อมแบบแบน. ด้วยการทำความเข้าใจกลไกพื้นฐานของการซีล, รูปแบบหน้าแปลนสามารถระบุและติดตั้งได้อย่างถูกต้องเพื่อให้โครงสร้างมีความสมบูรณ์ในระยะยาว.

หลักการปิดผนึก

การบรรลุการปิดผนึกที่มีประสิทธิภาพภายในชุดประกอบหน้าแปลนท่อนั้นอาศัยการทำงานร่วมกันของการรับแรงอัด, การสัมผัสพื้นผิวที่ใกล้ชิด, และการเปลี่ยนรูปพลาสติก. เมื่อทำการขันน็อตหน้าแปลนคู่เข้าด้วยกัน, การขันโบลต์ให้แน่นจะทำให้เกิดแรงในแนวรัศมีด้านนอกซึ่งดึงหน้าแบนเข้าหากันอย่างแน่นหนา. ใบหน้าที่เชื่อมต่อกันจะเกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่นและพลาสติกอย่างจำกัด ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและการรับน้ำหนัก. ยังไงก็ตา, ความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ยังคงอยู่และหากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีการแก้ไขจะทำให้เกิดการรั่วไหล.

องค์ประกอบการปิดผนึกที่สำคัญคือ 'ปะเก็น', โดยปกติแล้วจะเป็นวงแหวนหรือแหวนรองที่ตัดจากวัสดุที่ยืดหยุ่นแต่สามารถอัดตัวได้ เช่น อีลาสโตเมอร์, กราไฟท์, หรือโลหะ. ติดตั้งระหว่างหน้าหน้าแปลน, การขันให้แน่นทำให้ปะเก็นบีบและไหลลงสู่ช่องว่างหรือรอยแยกตามพื้นผิวการซีล. ที่สำคัญ., มันเปลี่ยนรูปพลาสติกและแข็งตัวจากการทำงานแทนที่จะบีบอัดแบบยืดหยุ่น. 'การไหลของปะเก็น' นี้ปิดกั้นทางเดินของเหลวผ่านสิ่งผิดปกติใด ๆ โดยการอัดแน่นเข้าไปในหุบเขาขนาดเล็กทุกแห่ง. เมื่อโหลดจะลบออก, แรงจับยึดที่เหลือบวกกับตัวเติมที่แข็งตัวช่วยรักษาความสมบูรณ์ของการปิดผนึกภายใต้แรงกดดันและอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง.

การเลือกใช้วัสดุ

วัสดุส่วนประกอบหน้าแปลนมีอิทธิพลโดยตรงต่อความทนทานและอายุการใช้งานของการออกแบบการซีลที่กำหนด. วัสดุทั่วไปได้แก่:

• หน้าแปลนร่างกาย: เหล็กกล้าคาร์บอน (กล้า ASTM A105), เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ, ดูเพล็กซ์/ซูเปอร์ดูเพล็กซ์สแตนเลสเพื่อความทนทานต่อการกัดกร่อน. สิ่งสำคัญคือมีความเหนียวเพียงพอตลอดอายุการใช้งาน.

• การโบลต์: สลักเกลียวเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานเพียงพอสำหรับงานที่ไม่กัดกร่อนหลายประเภท. สำหรับบริการนอกชายฝั่ง/เปรี้ยว, สลักเกลียวอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรง/ทนทานต่อการกัดกร่อน เช่น A193 B7, ใช้ ASTM A490.

-ปะเก็น: ยางสอดผ้าที่นุ่มกว่าสำหรับแรงกดต่ำด้านล่าง 300 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว, เส้นใยแร่ใยหินที่พันเป็นเกลียวเพื่อให้แรงดันสูงถึง 1500psi, กราไฟท์ยืดหยุ่นหรือแผ่น PTFE สำหรับ >=1500psi รวมถึงการใช้งานที่อุณหภูมิสูง.

การผสมวัสดุต้องหลีกเลี่ยงความไม่เข้ากัน เช่น การกัดกร่อนของกัลวานิก และพิจารณาความสามารถในการอัดของปะเก็นด้วยแรงกดดัน. ข้อกำหนดที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประสิทธิภาพการปิดผนึกตลอดระยะเวลาหลายทศวรรษของการบริการ.

เสร็จสิ้นหน้าแปลน

การตกแต่งผิวหน้าส่งผลโดยตรงต่อพื้นที่สัมผัสของการซีลและลักษณะการไหลของปะเก็น:

• กลึงหน้า (เอ็มเอฟ): มาตรฐาน 125-250 พื้นผิว Ra microinch พร้อมขอบคมเพื่อการปิดผนึกโลหะ-โลหะที่ดีที่สุด. ยังไงก็ตา, ยากที่จะตัดเฉือนหน้าแปลนขนาดใหญ่.

• หน้าเชื่อม (ดับบลิวเอฟ): พื้นผิวแบบเชื่อมมีความหยาบสูงกว่า 80-160 Ra microinch แต่ขอบโค้งมนช่วยให้ติดตั้งปะเก็นได้ง่าย. ศักยภาพในการซีลต่ำกว่า MF เล็กน้อย.

• ใบหน้าสำเร็จรูปตาบอด (เพื่อนรัก): การตัดเฉือนแบบพิเศษจะทำให้การเสริมแรงเชื่อมเป็นโพรง ทำให้มีพื้นผิวคล้าย MF. ให้ประโยชน์สูงสุดจากการปิดผนึก MF และประโยชน์ในการติดตั้ง WF ที่ผ่อนคลาย. มีราคาแพงกว่าการตกแต่งอื่น ๆ.

ความหยาบของพื้นผิวที่สูงขึ้นจะเพิ่มพื้นที่สัมผัสโลหะสำหรับการปิดผนึก แต่ควรมีความสม่ำเสมอและควบคุมได้. ความคมของขอบยังส่งผลต่อการบีบอัดปะเก็นเริ่มแรกและความเปราะบางในการตัดระหว่างรอบการประกอบ/การแยกชิ้นส่วน. การเลือกผิวเคลือบที่เหมาะสมจะรักษาสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความประหยัด.

รูปแบบและการกำหนดค่าหน้าแปลน

พร้อมกับทำหน้าเสร็จ., สัณฐานวิทยาของหน้าแปลนภายนอกส่งผลต่อความยืดหยุ่นของท่อ, การเข้าถึงร่วมกัน, และการกระจายความเครียดในระยะยาว:

• เชื่อมคอ (WN): คอท่อที่เชื่อมเข้ากับท่อทำให้เกิดข้อต่อที่แข็งแกร่งที่สุด. ยังไงก็ตา, พื้นที่ติดตั้งภายในหน้าแปลนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับแบบสลิปออน.

• แบบสวม (ดังนั้น): สลักเกลียวเหนือปลายท่อโดยตรง. ภายในมีพื้นที่มากขึ้นแต่คอที่เล็กทำให้เกิดความเครียดในท้องถิ่น. มักใช้กับวงแหวนคู่หูเพื่อความยืดหยุ่นในการเดินท่อ.

• ร่วมตัก (LJ): ยึดติดกับปลายท่อสองอันที่ติดกัน. ขนาดใกล้เคียงกับแบบสวม แต่เกิดความเค้นที่สูงกว่าที่จุดตัดของท่อ/หน้าแปลน.

• ซ็อกเก็ตเชื่อม (SW): ซ็อกเก็ตตัวเมียในตัวเชื่อมเข้ากับปลายท่อเพื่อยึดฝาครอบหน้าแบน. ให้ช่องว่างภายในมากที่สุดและมีความแข็งแรงของข้อต่อที่อ่อนแอที่สุด.

การเลือกหน้าแปลนที่เหมาะสมจะพิจารณาถึงความเค้นของข้อต่อ, การเข้าถึงที่จำเป็น, โหลดไปป์ไลน์, ข้อจำกัดในการผลิต/การติดตั้ง, และความซื่อสัตย์ตลอดชีวิต. เส้นผ่านศูนย์กลางรูมาตรฐานช่วยให้สินค้าคงคลังง่ายขึ้น.

การติดตั้งหน้าแปลนและความสมบูรณ์

ขั้นตอนการติดตั้งและการประกอบที่ถูกต้องพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการปิดผนึกหน้าแปลนในระยะยาวที่เชื่อถือได้:

• ทำความสะอาดหน้าแปลนและใช้สารป้องกันการยึดเกาะกับพื้นผิวสลักเกลียวเลื่อนเพื่อป้องกันการครูด.

• จัดกึ่งกลางและบีบอัดปะเก็นระหว่างหน้าต่างๆ อย่างเหมาะสมโดยไม่ต้องบิดหรือม้วนโดยใช้สารหล่อลื่นหากจำเป็น.

• ขันโบลต์ด้วยมือให้แน่นในรูปแบบกากบาท จากนั้นขันโบลต์ซ้ำๆ ซ้ำๆ เพื่อกำหนดคุณสมบัติเป็นขั้นตอนขณะเดียวกันก็ตรวจสอบแรงอัดที่สม่ำเสมอ. หลีกเลี่ยงการขันแน่นมาก/น้อยเกินไป.

• ทำการทดสอบการรั่วขั้นสุดท้ายบนข้อต่อก่อนที่จะทาการเคลือบและเคลือบภายนอก. ตรวจสอบเป็นระยะระหว่างการทำงาน.

• พิจารณาเม็ดมีดที่สูบลม, เครื่องป้องกันหรือเครื่องพันธนาการสำหรับบริการสั่นสะเทือนหรือแผ่นดินไหวเพื่อบรรเทาความเครียดในการนั่ง/การหลุดออกจากที่นั่ง.

• ตรวจสอบหน้าแปลนเป็นประจำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน, เปลี่ยนปะเก็น, สลักเกลียวหรือหน้าแปลนที่แสดงร่องรอยความเสียหาย, การกัดกร่อนหรือการสึกหรอ.

บทสรุป

การทำความเข้าใจหลักการปิดผนึกและคุณลักษณะของหน้าแปลนเชื่อมแบบแบนทำให้สามารถนำไปใช้ในการถ่ายโอนของเหลวผ่านเครือข่ายท่อได้อย่างน่าเชื่อถือ. การเลือกใช้วัสดุ, พื้นผิวเสร็จสิ้น, การกำหนดค่าหน้าแปลนและขั้นตอนการติดตั้งล้วนส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของข้อต่อในระยะยาว. เมื่อระบุอย่างถูกต้องแล้ว, ประดิษฐ์และบำรุงรักษา, หน้าแปลนให้การปิดผนึกด้วยแรงดันที่แข็งแกร่งแม้ภายใต้สภาวะการบริการที่ยากลำบากซึ่งสนับสนุนอุตสาหกรรมที่สำคัญ. ความก้าวหน้าทางโลหะวิทยา, การทดสอบและการตรวจสอบแบบไม่ทำลายยังช่วยปกป้องประสิทธิภาพของหน้าแปลนในอนาคตอีกด้วย.