مزايا وعيوب 12 نوعًا شائعًا من الفلنجات

أولاً، مقدمة أساسية عن الفلنجات
تُعرف حواف الأنابيب وحشياتها ومثبتاتها مجتمعة باسم وصلات الحواف.
1. الاستخدام: تُعدّ وصلات الفلنجات من المكونات الشائعة الاستخدام في التصميم الهندسي. فهي جزء لا غنى عنه في تصميم الأنابيب، ووصلاتها، والصمامات، كما أنها عنصر أساسي في المعدات وأجزائها (مثل غرف التفتيش، ومقاييس مستوى السائل الزجاجية، وغيرها). بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم وصلات الفلنجات بكثرة في مجالات أخرى كالأفران الصناعية، والهندسة الحرارية، وإمدادات المياه والصرف الصحي، والتدفئة والتهوية، والتحكم الآلي، وغيرها.
2. المواد: الفولاذ المطروق، الفولاذ الكربوني WCB، الفولاذ المقاوم للصدأ، 316L، 316، 304L، 304، 321، فولاذ الكروم والموليبدينوم، فولاذ الكروم والموليبدينوم والفاناديوم، الموليبدينوم والتيتانيوم، بطانة مطاطية، مادة بطانة الفلور.
3. التصنيف: شفة لحام مسطحة، شفة رقبة، شفة لحام طرفية، شفة توصيل حلقية، شفة مقبس، لوحة عمياء، إلخ.
4. معايير التنفيذ: سلسلة GB (المعيار الوطني)، سلسلة JB (وزارة الآلات)، سلسلة HG (وزارة الصناعات الكيميائية)، ASME B16.5 (المعيار الأمريكي)، BS4504 (المعيار البريطاني)، DIN (المعيار الألماني)، JIS (المعيار الياباني).
5. نظام المعايير الدولية لشفة الأنابيب:
يوجد نظامان رئيسيان لمعايير حواف الأنابيب على المستوى الدولي.
نظام شفة الأنابيب الأوروبي الذي يمثله معيار DIN الألماني (بما في ذلك الاتحاد السوفيتي السابق)
يُمثل نظام شفة الأنابيب الأمريكي بشفة الأنابيب الأمريكية ANSI.

ثانيًا، 12 نوعًا من الفلنجات وخصائصها
1. شفة لحام مسطحة للصفائح: شفة لحام مسطحة للصفائح (المعيار الكيميائي HG20592، المعيار الوطني GB/T9119، المعيار الميكانيكي JB/T81).
المزايا: سهولة الحصول على المواد، وبساطة التصنيع، وانخفاض التكلفة، والاستخدام الواسع.
العيوب: ضعف الصلابة، لذا لا يُنصح باستخدامه في أنظمة أنابيب العمليات الكيميائية التي تتطلب إمدادًا واستهلاكًا، أو في بيئات قابلة للاشتعال أو الانفجار، أو في ظروف فراغ عالية، أو في حالات شديدة الخطورة. يتوفر بنوعين من أسطح منع التسرب: مسطح وبارز.

2. شفة اللحام المسطحة ذات العنق: تنتمي شفة اللحام المسطحة ذات العنق إلى نظام معايير الشفة الوطنية، وهي أحد مظاهر الشفة القياسية الوطنية (المعروفة أيضًا باسم شفة GB)، وهي واحدة من الشفات الشائعة الاستخدام في المعدات أو خطوط الأنابيب.
المزايا: من السهل تركيبه في الموقع، ويمكن الاستغناء عن عملية التربيت والفرك على اللحام.
العيوب: يتميز شفة اللحام المسطحة ذات العنق بانخفاض ارتفاع العنق نسبيًا، مما يُحسّن من صلابتها وقدرتها على التحمل. مقارنةً بشفة اللحام التناكبي، يكون حمل اللحام كبيرًا، ويستهلك قضيب اللحام كمية أكبر، ولا تتحمل درجات الحرارة والضغط العاليين، والانحناء المتكرر، وتقلبات درجات الحرارة.

3. شفة اللحام التناكبي ذات العنق: أشكال سطح منع التسرب لشفة اللحام التناكبي ذات العنق هي: الوجه المرتفع (RF)، والوجه المقعر (FM)، والوجه المحدب (M)، ووجه اللسان (T)، ووجه الأخدود (G)، والسطح المستوي الكامل (FF).
المزايا: يتميز هذا النوع من الوصلات بمقاومته العالية للتشوه، وفعاليته الممتازة في منع التسرب، وانتشار استخدامه الواسع. وهو مناسب لخطوط الأنابيب التي تشهد تقلبات كبيرة في درجات الحرارة أو الضغط، أو تلك التي تعمل في بيئات ذات درجات حرارة وضغوط عالية ومنخفضة. كما يُستخدم في خطوط الأنابيب التي تنقل مواد باهظة الثمن، ومواد قابلة للاشتعال والانفجار، والغازات السامة.
العيوب: حواف اللحام التناكبي كبيرة الحجم وثقيلة الوزن ومكلفة ويصعب تركيبها وتحديد موضعها، لذا فهي أكثر عرضة للصدمات أثناء النقل.

4. الشفة المتكاملة: الشفة المتكاملة هي طريقة لتوصيل الشفة، وهي نوع من أنواع شفة أنابيب الصلب الملحومة باللحام التناكبي. تشمل المواد المستخدمة الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ السبائكي، وغيرها. في العديد من المعايير المحلية، يُستخدم الرمز "IF" للدلالة على الشفة المتكاملة. تُستخدم هذه الشفة غالبًا في خطوط الأنابيب ذات الضغط العالي، وتتم عملية إنتاجها عادةً بالصب. في نوع الشفة، يُستخدم الرمز "IF" للدلالة على نوع الشفة المتكاملة. عادةً ما تكون الشفة ذات سطح مرتفع (RF). في حال استخدامها في ظروف عمل قابلة للاشتعال أو الانفجار أو ذات ضغط عالٍ أو شديدة الخطورة، يمكن اختيار سطح مانع للتسرب من نوع السطح المحدب والمقعر (MFM) أو سطح اللسان والأخدود (TG) بالإضافة إلى السطح المرتفع (RF).

5. شفة اللحام المقبسية: شفة اللحام المقبسية هي شفة يتم لحامها بأنبوب الصلب من أحد طرفيها وتثبيتها بمسامير من الطرف الآخر.
شكل سطح الختم: وجه مرتفع (RF)، سطح مقعر ومحدب (MFM)، سطح لسان وأخدود (TG)، سطح وصلة حلقية (RJ).
نطاق التطبيق: أوعية ضغط الغلايات، البترول، الكيماويات، بناء السفن، الأدوية، المعادن، الآلات، الأغذية، وغيرها من الصناعات. يُستخدم عادةً في خطوط الأنابيب ذات ضغط اسمي (PN) ≤ 10.0 ميجا باسكال، وقطر اسمي (DN) ≤ 40.

6. شفة ملولبة: الشفة الملولبة هي شفة غير ملحومة تقوم بمعالجة الفتحة الداخلية للشفة إلى خيط أنبوب وتوصيلها بأنبوب فولاذي ملولب.
المزايا: بالمقارنة مع حواف اللحام المسطحة أو حواف اللحام التناكبي، تتميز الحواف الملولبة بسهولة تركيبها وصيانتها، ويمكن استخدامها في خطوط الأنابيب التي يُمنع فيها اللحام في الموقع. تتمتع حواف الفولاذ السبائكي بقوة كافية، ولكن يصعب لحامها، أو يكون أداؤها ضعيفًا عند اللحام، ولذلك يمكن اختيار الحواف الملولبة أيضًا.
العيوب: في الظروف التي تتغير فيها درجة حرارة خط الأنابيب بشكل حاد أو تكون درجة الحرارة أعلى من 260 درجة مئوية وأقل من -45 درجة مئوية، يوصى بعدم استخدام الحواف الملولبة لتجنب التسرب.

7. شفة اللحام التناكبي الحلقية المتحركة: هي شفة متحركة، مزودة عادةً بملحقات إمداد المياه والصرف الصحي. عند خروجها من المصنع، توجد شفة في كل طرف من أطراف وصلة التمدد، يتم توصيلها مباشرةً بخطوط الأنابيب والمعدات في المشروع باستخدام البراغي.
الوظيفة: يهدف استخدام شفة حلقية ملحومة طرفيًا إلى توفير المواد. يتكون هيكلها من جزأين: جزء أنبوب فولاذي متصل بخط الأنابيب، والطرف الآخر عبارة عن حلقة ملحومة طرفيًا. تُصنع الشفة من مواد منخفضة الجودة، بينما يُصنع جزء الأنبوب الفولاذي من نفس مادة خط الأنابيب لتحقيق هدف توفير المواد.
المزايا: توفير التكاليف. عندما تكون مادة الأنابيب خاصة وباهظة الثمن، تكون تكلفة لحام حواف من نفس المادة مرتفعة. كما أن لحامها أو معالجتها أو يتطلب قوة عالية، مثل الأنابيب البلاستيكية وأنابيب الألياف الزجاجية، أمر غير عملي. وهذا يوفر سهولة في التركيب، فعند توصيل فتحات براغي الحواف، يسهل محاذاتها أو منع تغييرها عند استبدال المعدات مستقبلاً.
العيوب: مقاومة منخفضة للضغط وقوة منخفضة عند حلقة اللحام (خاصة عندما يكون السمك أقل من 3 مم).

8. شفة لحام حلقية مسطحة قابلة للفك: هي شفة متحركة تُوصل مباشرةً بالأنابيب والمعدات في المشروع باستخدام البراغي. يُستخدم هذا النوع من الشفة عادةً لتوفير المواد. يتكون هيكلها من جزأين: يُوصل أحد طرفي الأنبوب الفولاذي بالأنابيب، بينما يُصنع الطرف الآخر على شكل شفة، ويُثبّت الجزء العلوي من الشفة على الجزء السفلي.
المزايا: سهولة اللحام أو المعالجة، أو عند الحاجة إلى قوة عالية، مثل أنابيب البلاستيك والألياف الزجاجية. سهولة التركيب، حيث تتطابق فتحات مسامير الشفة أثناء التوصيل، مما يسهل عملية المحاذاة ويمنع تغيرها عند استبدال المعدات مستقبلاً. توفير التكاليف عند ارتفاع الأسعار. فعندما تكون مادة الأنبوب خاصة، تكون تكلفة لحام الشفاه من نفس المادة مرتفعة.
العيوب: قبول الضغط المنخفض. ضعف القوة عند حلقة اللحام (خاصة عندما يكون السمك أقل من 3 مم).

9. غطاء الشفة: يُعرف أيضًا بالشفة العمياء أو الصفيحة العمياء، وهو شفة بدون ثقب في المنتصف، يُستخدم لإحكام غلق سدادة الأنبوب. وظيفته مماثلة لوظيفة رأس اللحام وغطاء الأنبوب الملولب، باستثناء أن الشفة العمياء وغطاء الأنبوب الملولب يمكن إزالتهما في أي وقت، بينما لا يمكن إزالة رأس اللحام.
سطح إحكام غطاء الشفة: سطح مستوٍ (FF)، سطح مرتفع (RF)، سطح مقعر ومحدب (MFM)، سطح لسان وأخدود (TG)، سطح وصلة حلقية (RJ)

١٠. غطاء شفة مبطن: غطاء الشفة المبطن هو شفة مغلقة، حيث يُلحم الجانب الملامس للوسط المراد نقله بالفولاذ المقاوم للصدأ كوحدة واحدة. يُستخدم غطاء الشفة المبطن كلوحة مغلقة على خطوط الأنابيب التي تنقل مواد أكالة. ويكمن الفرق بينه وبين غطاء الشفة العادي في إضافة بطانة مقاومة للتآكل إلى سطح التلامس مع الوسط.

11. شفة اللحام المسطحة ذات العنق وفقًا للمعيار الأمريكي: تُستخدم شفة اللحام المسطحة ذات العنق لتوصيل طرف الأنبوب، وهي الجزء الأساسي لتوصيل الأنابيب الفولاذية. تحتوي هذه الشفة على ثقوب يمكن إدخال البراغي من خلالها لربط الشفتين بإحكام، ويتم إحكام إغلاقهما باستخدام حشيات. توضع الحشية بين سطحي الإحكام للشفتين. بعد شد الصامولة، يتشوه سطح الحشية عند بلوغ ضغط معين قيمة محددة، ويملأ الفراغات في سطح الإحكام، مما يجعل الوصلة محكمة مانعة للتسرب. وصلة الشفة قابلة للفصل، ويمكن تقسيمها إلى شفة حاوية وشفة أنبوب حسب الأجزاء المتصلة. تُناسب شفة اللحام المسطحة ذات العنق توصيل خطوط الأنابيب الفولاذية بضغط اسمي لا يتجاوز 2.5 ميجا باسكال. تُستخدم هذه الشفة في اللحام التناكبي للشفة والأنبوب الفولاذي. يتميز هذا المنتج ببنية متينة، وقوة وصلابة عاليتين، وقدرة على تحمل درجات الحرارة والضغط العاليين، والانحناء المتكرر، وتقلبات درجات الحرارة، بالإضافة إلى إحكام غلق موثوق. تعتمد شفة اللحام المسطحة ذات العنق، والتي تتحمل ضغطًا اسميًا يتراوح بين 0.25 و2.5 ميجا باسكال، على سطح إحكام غلق مقعر ومحدب.

12. شفة لحام طرفية قياسية أمريكية ذات عنق: الشفة القياسية الأمريكية هي جزء يربط الأنابيب الفولاذية ويتصل بنهايتها. تُصنع هذه الشفة بالتشكيل والصب. وتنقسم إلى نوعين: شفة ذات عنق، وشفة بدون عنق، وذلك حسب وجود العنق. تتكون الشفة القياسية الأمريكية من لوحتي شفة وحشية، تُربط معًا بمسامير لإتمام عملية التوصيل. تحتوي الشفة القياسية الأمريكية على ثقوب، وتُحكم المسامير ربط اللوحتين، وتُغلق الحشيات بإحكام.