الفلنجات الملحومة المسطحة والفلنجات الملحومة بعقب نوعان شائعان من الفلنجات في عملنا اليومي. اليوم، سنجري تحليلًا مقارنًا للفلنجات المسطحة والفلنجات الملحومة بعقب من أربعة جوانب: المادة، والضغط الاسمي، وشكل اللحام، وسيناريوهات التطبيق.
الاختلافات الرئيسية
تتمتع الفلنجات المسطحة ببنية بسيطة وتتصل من خلال اللحامات التناكبية، في حين أن الفلنجات الملحومة بعقب لها بنية أكثر تعقيدًا وتتصل عبر اللحامات التناكبية. يحدد هذا الاختلاف الأساسي الاختلافات في القوة والموثوقية والملاءمة لظروف عمل محددة والتكلفة.
1. المواد
شفة مسطحة:
مجموعة المواد الاختيارية واسعة النطاق وتشبه إلى حد كبير تلك الخاصة بالفلنجات الملحومة بعقب. تشمل المواد الشائعة الفولاذ الكربوني (A105)، والفولاذ المقاوم للصدأ (304، 316)، وسبائك الفولاذ. نظرًا لأنها تستخدم غالبًا في الضغط المتوسط إلى المنخفض وظروف العمل غير الصعبة، فإن متطلبات الأداء الفائق للمواد نفسها منخفضة نسبيًا.
شفة ملحومة بعقب:
نطاق المواد الاختيارية واسع بالمثل.
تكمن النقطة الأساسية في التوافق: في البيئات ذات الضغط العالي أو درجة الحرارة العالية أو المسببة للتآكل، يجب أن تتطابق مادة الفلنجة بدقة مع مادة خط الأنابيب (بما في ذلك التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية وظروف المعالجة الحرارية) لضمان سلامة المفصل والأداء المتسق في ظل ظروف الخدمة. على سبيل المثال، في خطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، غالبًا ما يتم استخدام مواد سبائك الصلب مثل P91 وF22.
ملخص: يتشابه الاثنان من حيث اختيار المواد، لكن الفلنجات الملحومة بعقب تركز بشكل أكبر على التوافق الدقيق مع مواد خطوط الأنابيب ومتطلبات الأداء الأعلى.
2. الضغط الاسمي
وهذا من أوضح المؤشرات على تطبيق الاثنين.
شفة مسطحة:
إنها مناسبة في المقام الأول لنطاقات الضغط المتوسط إلى المنخفض، وتغطي عادةً سلسلة PN (معايير GB): PN6، PN10، PN16، PN25، PN40، بالإضافة إلى سلسلة الفئة (معايير ASME): الفئة 150، الفئة 300. وهي أقل استخدامًا في التصنيفات الأعلى من الفئة 300 ولا يُنصح بها لفئات الضغط العالي. نظرًا لهيكل لحام الشرائح وتركيز الضغط، فإن قدرتها على تحمل الضغط تتميز بوضوح الحد الأعلى المحدد.
شفة ملحومة بعقب:
إنها مناسبة للمجموعة الكاملة من الضغط المنخفض إلى الضغط العالي للغاية. من PN10 إلى PN420، ومن الفئة 150 إلى الفئة 2500 أو حتى أعلى، يمكن استخدام الشفاه الملحومة بعقب. يقوم هيكلها العنقي واللحامات التناكبية بتوزيع الضغط وتحمله بشكل فعال، مما يجعلها تكوينًا قياسيًا لأنظمة الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية.
ملخص: تعتبر الفلنجات المسطحة حلاً اقتصاديًا لتطبيقات الضغط المتوسط إلى المنخفض، في حين أن الفلنجات الملحومة بعقب هي الخيار الوحيد الموثوق به لظروف الضغط العالي والضغط العالي جدًا.
3. نموذج اللحام
ويمثل هذا الفرق الأساسي بين الاثنين من حيث الهيكل والتصنيع، مما يحدد بشكل مباشر قوة الاتصال والموثوقية.
شفة مسطحة:
شكل اللحام: لحام فيليه
طريقة التوصيل: يتم إدخال الأنبوب في تجويف الحافة، ويتم إجراء اللحام بين الجدار الخارجي للأنبوب ووجه الحافة (لحام شرائح خارجي). يمكن أيضًا تطبيق لحام شرائح داخلي إضافي (لحام شرائح داخلي).
العيوب:
- تركيز الإجهادات: الشكل الهندسي للحام الشرائح يؤدي إلى تركيز إجهاد عالي عند الجذر، مما يجعله عرضة لأن يصبح أصل شقوق الكلال.
- صعوبة الفحص: يصعب فحص اللحامات الداخلية بشكل فعال باستخدام طرق مثل التصوير الشعاعي (RT) أو اختبار الموجات فوق الصوتية (UT). تعتمد جودة اللحام بشكل أساسي على إجراءات اللحام والفحص البصري.
- عدم تطابق القوة: عادة ما يكون سمك حلقة اللحام أقل من سمك جدار الأنبوب.
شفة ملحومة بعقب:
شكل اللحام: اللحام بعقب
طريقة التوصيل: يتم تشكيل نهاية الحافة باستخدام أخدود مطابق للأنبوب. تتم محاذاة الأنبوب وأخدود الحافة بدقة ومن ثم يتم لحامهما. يعمل اللحام بشكل أساسي كامتداد لسمك جدار الأنبوب.
المزايا:
- توزيع ممتاز للإجهاد: يوفر اللحام انتقالًا سلسًا، مما يؤدي إلى عامل تركيز إجهاد منخفض للغاية وقوة إجهاد عالية.
- سهولة الاختبار غير المدمر: يمكن أن تخضع اللحامات التناكبية لاختبارات التصوير الشعاعي بنسبة 100% (RT) لضمان جودة داخلية خالية من العيوب، وتلبية متطلبات السلامة عالية المستوى.
- القوة المتساوية: يمكن لقوة اللحام نظريًا تحقيق التكافؤ مع المعدن الأساسي للأنبوب.
ملخص: يمثل لحام الشرائح مقابل اللحام التناكبي الفرق بين "الاتصال" و"الانصهار". يتمتع الأخير بميزة ساحقة في السلامة الهيكلية وقابلية الفحص.
4. التطبيق
وبناء على الاختلافات المذكورة أعلاه، فإن تطبيق الاثنين يختلف بشكل طبيعي.
شفة مسطحة:
- أنظمة المرافق ذات الضغط المنخفض: أنظمة المياه المتداولة في النباتات، وأنظمة الهواء المضغوط منخفض الضغط، وخطوط أنابيب مياه التبريد منخفضة الضغط.
- الوسائط غير الخطرة: المياه المنزلية، مياه تكييف الهواء، خطوط أنابيب زيت التشحيم ذات الضغط المنخفض.
- المنشآت ذات المساحة المحدودة: نظرًا لبنيتها القصيرة، يمكن استخدامها في المساحات المدمجة.
- الأنظمة غير الحرجة الحساسة للتكلفة: تم اختيارها لأغراض توفير التكلفة في سيناريوهات ذات مخاطر سلامة منخفضة للغاية وظروف ضغط ودرجة حرارة مستقرة.
شفة ملحومة بعقب:
- خطوط أنابيب البخار ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي (مثل خطوط البخار الرئيسية في محطات توليد الطاقة).
- الوسائط القابلة للاشتعال والانفجار (مثل البترول والغاز الطبيعي والهيدروجين وأنابيب الهيدروكربون).
- الوسائط السامة والخطرة (مثل الكلور والأمونيا والمواد الكيميائية السامة).
- تتعامل خطوط الأنابيب مع مواد شديدة الخطورة أو شديدة الخطورة.
- ظروف التشغيل عالية المخاطر والمتطلبة.
- خطوط الأنابيب المعرضة لتقلبات تشغيلية كبيرة: تلك التي تعاني من التدوير الحراري، أو نبضات الضغط، أو الاهتزازات الميكانيكية، أو المعرضة للطرق المائي.
- جميع خطوط أنابيب العمليات ذات التصميم العالي: التكوينات القياسية في المنشآت الأساسية مثل المصانع الكيماوية، ومرافق البتروكيماويات، ومحطات الطاقة النووية، وخطوط أنابيب نقل النفط والغاز لمسافات طويلة.
5. جدول مرجعي موجز وسريع لاختيار النموذج
| البعد المقارنة | شفة مسطحة | شفة ملحومة بعقب |
| الهيكل الأساسي | نمط لوحة مسطحة، مع وجه الحاملة | مع رقبة مدببة |
| نموذج اللحام | لحام فيليه (فيليه داخلي / خارجي) | اللحام التناكبي (اللحام الأخدود) |
| فحص اللحام | من الصعب، تحديا لRT/UT | سهل ومناسب لفحص RT/UT بنسبة 100% |
| الضغط الاسمي | ضغط متوسط-منخفض (عادة ≥ PN40/الفئة 30) | نطاق الضغط الكامل (الضغط المنخفض إلى الضغط العالي جدًا) |
| خصائص الإجهاد | تركيز الإجهاد الكبير، وضعف مقاومة التعب | انتقال سلس للضغط، ومقاومة جيدة للتعب |
| المواد الرئيسية | الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، إلخ (للأغراض العامة) | الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الفولاذ، وما إلى ذلك (يجب أن يتطابق مع الأنابيب) |
| التطبيقات النموذجية | المياه ذات الضغط المنخفض والهواء والأنظمة غير الخطرة | خطوط المعالجة ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي والخطرة والاهتزاز والحرجة |
| التكلفة الأولية | أقل | أعلى |
| إجمالي تكلفة دورة الحياة | أعلى maintenance risk in severe service | موثوقية عالية في الأنظمة الحيوية، وتكلفة إجمالية أكثر ملاءمة |
6. توصية الاختيار النهائي لصمام VATTEN
في التصميم الهندسي أو التصنيع والتركيب المُدار ذاتيًا، خاصة عند الالتزام بمعايير مثل ASME أو GB، لا يكون الاختيار عادةً تعسفيًا. تحدد الرموز والمعايير بشكل مباشر السيناريوهات التي يجب فيها استخدام الشفاه الملحومة بعقب بناءً على عوامل مثل فئة السوائل وضغط التصميم ودرجة حرارة خط الأنابيب. بعبارات بسيطة: عندما تكون في شك، في ظل ظروف صعبة، أو في التطبيقات الحرجة للسلامة، ينبغي إعطاء الأولوية للفلنجات الملحومة بعقب. يتم أخذ الفلنجات المسطحة في الاعتبار فقط من أجل ظروف تشغيل مستقرة ومنخفضة المخاطر ومنخفضة الضغط ومحددة بوضوح، وذلك في المقام الأول لأغراض توفير التكلفة.
