أولاً، مقدمة أساسية عن الشفاه
يشار إلى حواف الأنابيب وحشواتها وأدوات التثبيت الخاصة بها بشكل جماعي باسم وصلات الحواف.
١. التطبيق: تُعد وصلات الشفة من المكونات الشائعة الاستخدام في التصميم الهندسي. فهي جزء لا غنى عنه في تصميم الأنابيب، وتجهيزات الأنابيب، والصمامات، كما أنها ضرورية في المعدات وأجزائها (مثل فتحات الصرف الصحي، ومقاييس مستوى السائل الزجاجية، وغيرها). بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم وصلات الشفة بكثرة في مجالات أخرى، مثل الأفران الصناعية، والهندسة الحرارية، وإمدادات المياه والصرف الصحي، والتدفئة والتهوية، والتحكم الآلي، وغيرها.
2. المواد: الفولاذ المزور، الفولاذ الكربوني WCB، الفولاذ المقاوم للصدأ، 316L، 316، 304L، 304، 321، الفولاذ الكروم الموليبدينوم، الفولاذ الكروم الموليبدينوم الفاناديوم، الموليبدينوم التيتانيوم، بطانة مطاطية، مادة بطانة الفلور.
3. التصنيف: شفة اللحام المسطحة، شفة الرقبة، شفة اللحام الطرفية، شفة توصيل الحلقة، شفة المقبس، اللوحة العمياء، إلخ.
4. معايير التنفيذ: سلسلة GB (المعيار الوطني)، سلسلة JB (وزارة الآلات)، سلسلة HG (وزارة الصناعة الكيميائية)، ASME B16.5 (المعيار الأمريكي)، BS4504 (المعيار البريطاني)، DIN (المعيار الألماني)، JIS (المعيار الياباني).
5. نظام المعايير الدولية لشفة الأنابيب:
هناك نظامان رئيسيان لمعايير شفة الأنابيب على المستوى الدولي.
نظام شفة الأنابيب الأوروبي الذي يمثله DIN الألماني (بما في ذلك الاتحاد السوفيتي السابق)
يمثل نظام شفة الأنابيب الأمريكي نظام شفة الأنابيب الأمريكي ANSI.
ثانياً، 12 نوع من الشفاه وخصائصها
1. شفة اللحام المسطحة للوحة: شفة اللحام المسطحة للوحة (المعيار الكيميائي HG20592، المعيار الوطني GB/T9119، المعيار الميكانيكي JB/T81).
المزايا: سهولة الحصول على المواد، التصنيع البسيط، التكلفة المنخفضة، والاستخدام الواسع.
العيوب: صلابة ضعيفة، لذا لا يُنصح باستخدامه في أنظمة أنابيب العمليات الكيميائية ذات العرض والطلب، وقابلية الاشتعال والانفجار، ومتطلبات الفراغ العالي، والظروف شديدة الخطورة. أسطح العزل مُسطحة ومرتفعة.
2. شفة اللحام المسطحة ذات العنق: تنتمي شفة اللحام المسطحة ذات العنق إلى نظام شفة المعيار الوطني، وهي أحد مظاهر شفة المعيار الوطني (المعروفة أيضًا باسم شفة GB)، وهي واحدة من الشفاه المستخدمة بشكل شائع في المعدات أو خطوط الأنابيب.
المزايا: من المريح التثبيت في الموقع، ويمكن الاستغناء عن عملية التربيت والفرك على اللحام.
العيوب: ارتفاع عنق شفة اللحام المسطحة ذات العنق منخفض نسبيًا، مما يُحسّن صلابتها وقدرتها على التحمل. بالمقارنة مع شفة اللحام الطرفية، فإن حمل اللحام كبير، واستهلاك قضبان اللحام مرتفع، كما أنها لا تتحمل درجات الحرارة والضغط العاليين، والانحناء المتكرر، وتقلبات درجة الحرارة.
3. شفة اللحام الطرفي ذات العنق: أشكال سطح الختم لشفة اللحام الطرفي ذات العنق هي: الوجه المرتفع (RF)، الوجه المقعر (FM)، الوجه المحدب (M)، الوجه المسنن (T)، الوجه الأخدودي (G)، المستوى الكامل (FF).
المزايا: وصلة متينة، وختم ممتاز، وواسعة الاستخدام. مناسبة لأنابيب الضغط أو الحرارة العالية، وأنابيب الضغط العالي، وأنابيب الضغط المنخفض. كما تُستخدم في أنابيب نقل المواد باهظة الثمن، والمواد القابلة للاشتعال والانفجار، والغازات السامة.
العيوب: تكون حواف اللحام بالرقبة كبيرة الحجم، وثقيلة، ومكلفة، ويصعب تركيبها ووضعها، لذا فهي أكثر عرضة للارتطام أثناء النقل.
٤. الحافة المتكاملة: الحافة المتكاملة هي طريقة توصيل الحافة، وهي أيضًا نوع من شفة أنابيب الصلب الملحومة تناكبيًا. تشمل موادها الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الفولاذ، وغيرها. في مختلف المعايير المحلية، يُستخدم الرمز IF للإشارة إلى الحافة المتكاملة. يُستخدم غالبًا في خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي، وعادةً ما تكون عملية الإنتاج صبًا. في نوع الحافة، يُستخدم الرمز "IF" للإشارة إلى نوع الحافة المتكاملة. عادةً ما تكون ذات وجه بارز (RF). في ظروف العمل القابلة للاشتعال والانفجار والخطورة العالية، يمكن اختيار سطح الختم المحدب والمقعر (MFM) وسطح اللسان والأخدود (TG) بالإضافة إلى سطح RF.
5. شفة لحام المقبس: شفة لحام المقبس هي شفة ملحومة بأنبوب الفولاذ في أحد طرفيها ومثبتة بمسامير في الطرف الآخر.
شكل سطح الختم: الوجه المرتفع (RF)، السطح المقعر والمحدب (MFM)، سطح اللسان والأخدود (TG)، سطح المفصل الحلقي (RJ).
نطاق الاستخدام: أوعية ضغط الغلايات، البترول، الكيماويات، بناء السفن، الأدوية، المعادن، الآلات، الأغذية، وغيرها من الصناعات. يُستخدم عادةً في خطوط الأنابيب ذات ضغط PN ≤ 10.0 ميجا باسكال وقطر DN ≤ 40.
6. الحافة الملولبة: الحافة الملولبة هي حافة غير ملحومة تقوم بمعالجة الفتحة الداخلية للحافة في خيط الأنبوب وتوصيلها بأنبوب فولاذي ملولب.
المزايا: مقارنةً بحواف اللحام المسطحة أو حواف اللحام الطرفي، تتميز الحواف الملولبة بسهولة التركيب والصيانة، ويمكن استخدامها في خطوط الأنابيب التي لا يُسمح فيها باللحام في الموقع. تتميز حواف الفولاذ المسبوك بقوة كافية، ولكنها ليست سهلة اللحام، أو ذات أداء لحام ضعيف، ويمكن أيضًا اختيار الحواف الملولبة.
العيوب: في ظل الظروف التي تتغير فيها درجة حرارة خط الأنابيب بشكل حاد أو تكون درجة الحرارة أعلى من 260 درجة مئوية وأقل من -45 درجة مئوية، فمن المستحسن عدم استخدام الشفاه الملولبة لتجنب التسرب.
٧. شفة حلقة اللحام الطرفية السائبة: شفة حلقة اللحام الطرفية السائبة هي شفة متحركة، وعادةً ما تكون مزودة بملحقات إمداد وتصريف المياه. عند مغادرة المصنع، توجد شفة عند كل طرف من وصلة التمدد، متصلة مباشرةً بخطوط الأنابيب والمعدات في المشروع باستخدام البراغي.
الوظيفة: الغرض من استخدام شفة الحلقة الملحومة تناكبيًا هو توفير المواد. ينقسم هيكلها إلى جزأين. أحد طرفي أنبوب الفولاذ متصل بخط الأنابيب، والطرف الآخر حلقة ملحومة تناكبيًا. تُصنع الشفة من مواد رديئة الجودة، بينما يستخدم أنبوب الفولاذ نفس مادة خط الأنابيب لتوفير المواد.
المزايا: توفير التكاليف. عندما تكون مادة الأنابيب خاصة وغالية الثمن، تكون تكلفة لحام حوافها مرتفعة. كما أنها ليست سهلة اللحام أو المعالجة أو تتطلب قوة عالية، مثل الأنابيب البلاستيكية وأنابيب الألياف الزجاجية، إلخ. كما أنها سهلة التركيب، فعند توصيل ثقوب براغي الحواف، يصعب محاذاة ثقوب براغي الحواف أو منع تغييرها عند استبدال المعدات مستقبلًا.
العيوب: مقاومة منخفضة للضغط وقوة منخفضة في حلقة اللحام (خاصة عندما يكون السمك أقل من 3 مم).
٨. شفة حلقة اللحام المسطحة المفكوكة: شفة حلقة اللحام المسطحة المفكوكة هي شفة متحركة متصلة مباشرةً بخط الأنابيب والمعدات في المشروع باستخدام البراغي. الغرض من استخدامها هو توفير المواد. ينقسم هيكلها إلى جزأين: أحد طرفي الأنبوب الفولاذي متصل بخط الأنابيب، والطرف الآخر عبارة عن شفة، وجزء الشفة مُغلّف بالشفة.
المزايا: سهولة اللحام أو المعالجة أو المتانة العالية، مثل الأنابيب البلاستيكية والألياف الزجاجية، إلخ. سهولة التركيب، حيث تتوافق ثقوب براغي الشفة مع بعضها البعض أثناء التوصيل، مما يسهل محاذاة ثقوب براغي الشفة أو منع تغييرها عند استبدال المعدات مستقبلًا. توفير التكاليف مع ارتفاع الأسعار. عندما تكون مادة الأنابيب خاصة، تكون تكلفة لحام الفلانشات من نفس المادة مرتفعة.
العيوب: تحمل ضغط منخفض. قوة منخفضة عند حلقة اللحام (خاصةً عندما يكون سمكها أقل من 3 مم).
9. غطاء الشفة: يُعرف أيضًا بالشفة العمياء أو اللوحة العمياء، وهو شفة بدون ثقب في المنتصف، تُستخدم لإغلاق سدادة الأنبوب. وظيفتها مماثلة لوظيفة رأس اللحام وغطاء الأنبوب الملولب، باستثناء إمكانية إزالة الشفة العمياء وغطاء الأنبوب الملولب في أي وقت، بينما لا يمكن إزالة رأس اللحام.
سطح مانع تسرب غطاء الشفة: سطح مستو (FF)، سطح مرتفع (RF)، سطح مقعر ومحدب (MFM)، سطح اللسان والأخدود (TG)، سطح توصيل الحلقة (RJ)
١٠. غطاء الشفة المبطن: غطاء الشفة المبطن هو شفة عمياء، وجانبها القريب من الوسط ملحوم بالكامل بالفولاذ المقاوم للصدأ. يُستخدم غطاء الشفة المبطن كصفيحة عمياء في خطوط الأنابيب التي تحتوي على مواد تآكلية. ويختلف عن غطاء الشفة العادي في إضافة بطانة مضادة للتآكل إلى سطح التلامس مع الوسط.
١١. شفة اللحام المسطحة الأمريكية القياسية مع الرقبة: تتصل شفة اللحام المسطحة مع الرقبة بطرف الأنبوب، وهي تُستخدم بشكل أساسي لربط الأنابيب الفولاذية. تحتوي شفة اللحام المسطحة على ثقوب في الرقبة، يمكن اختراقها بمسامير لتثبيت الشفتين بإحكام، وتُغلق الشفة بحشوات. توضع الحشية بين سطحي الختم للشفتين. بعد إحكام ربط الصمولة، يتشوه سطح الحشية بعد وصول الضغط إلى قيمة معينة، ويملأ الأجزاء غير المستوية على سطح الختم، مما يجعل الوصلة محكمة ومانعة للتسرب. وصلة الشفة هي وصلة قابلة للفصل، ويمكن تقسيمها إلى شفة حاوية وشفة أنبوب حسب الأجزاء المتصلة. شفة اللحام المسطحة العنق مناسبة لتوصيل أنابيب الصلب بضغط اسمي لا يتجاوز ٢.٥ ميجا باسكال. تُستخدم شفة اللحام المسطحة العنقية للحام التناكبي للشفة والأنابيب الفولاذية. يتميز بهيكل معقول، وقوة وصلابة عالية، ويتحمل درجات الحرارة والضغط العاليين، والانحناء المتكرر وتقلبات درجة الحرارة، مع إحكام غلق موثوق. شفة اللحام المسطحة ذات الرقبة ذات الضغط الاسمي من 0.25 إلى 2.5 ميجا باسكال، تتميز بسطح إحكام مقعر ومحدب.
١٢. شفة اللحام التناكبي الأمريكية القياسية ذات العنق: الشفة القياسية الأمريكية هي قطعة تربط الأنابيب الفولاذية بطرف الأنبوب. تُصنع شفة اللحام التناكبي الأمريكية القياسية بالطرق والصب. يمكن تقسيم شفة اللحام التناكبي الأمريكية القياسية إلى شفة لحام تناكبي أمريكية قياسية ذات عنق وشفة لحام تناكبي أمريكية قياسية بدون عنق، وذلك حسب حالة العنق. تتكون شفة اللحام التناكبي الأمريكية القياسية من لوحين للشفة بالإضافة إلى حشية للشفة، تُثبتان معًا بمسامير لإتمام عملية التوصيل. تحتوي الشفة القياسية الأمريكية على ثقوب، وتُثبت المسامير الشفتين بإحكام، وتُغلق الحشيات بإحكام.
وقت النشر: ١٥ أكتوبر ٢٠٢٤