ข้อดีและข้อเสียของหน้าแปลนทั่วไป 12 แบบ

ก่อนอื่น ขอแนะนำพื้นฐานเกี่ยวกับหน้าแปลนก่อน
หน้าแปลนท่อ ปะเก็น และอุปกรณ์ยึดต่างๆ โดยรวมแล้วเรียกว่า ข้อต่อหน้าแปลน
1. การใช้งาน: ข้อต่อหน้าแปลนเป็นส่วนประกอบที่พบได้ทั่วไปและใช้งานอย่างแพร่หลายในการออกแบบทางวิศวกรรม เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในการออกแบบท่อ ข้อต่อท่อ และวาล์ว และยังเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นในอุปกรณ์และชิ้นส่วนอุปกรณ์ (เช่น บ่อพักน้ำเสีย เกจวัดระดับของเหลวแบบมีกระจกมอง ฯลฯ) นอกจากนี้ วิชาชีพอื่นๆ เช่น เตาเผาอุตสาหกรรม วิศวกรรมความร้อน การประปาและการระบายน้ำ การทำความร้อนและการระบายอากาศ การควบคุมอัตโนมัติ ฯลฯ ก็มักใช้ข้อต่อหน้าแปลนเช่นกัน
2. วัสดุ: เหล็กดัดขึ้นรูป, เหล็กกล้าคาร์บอน WCB, เหล็กกล้าไร้สนิม, 316L, 316, 304L, 304, 321, เหล็กโครมโมลิบเดนัม, เหล็กโครมโมลิบเดนัมวานาเดียม, โมลิบเดนัมไทเทเนียม, ซับในยาง, วัสดุซับในฟลูออรีน
3. การจำแนกประเภท: หน้าแปลนเชื่อมแบบเรียบ, หน้าแปลนคอ, หน้าแปลนเชื่อมชน, หน้าแปลนเชื่อมต่อแบบวงแหวน, หน้าแปลนซ็อกเก็ต, แผ่นปิดทึบ เป็นต้น
4. มาตรฐานการนำไปใช้: มาตรฐาน GB (มาตรฐานแห่งชาติ), มาตรฐาน JB (กระทรวงเครื่องจักร), มาตรฐาน HG (กระทรวงอุตสาหกรรมเคมี), ASME B16.5 (มาตรฐานอเมริกัน), BS4504 (มาตรฐานอังกฤษ), DIN (มาตรฐานเยอรมัน), JIS (มาตรฐานญี่ปุ่น)
5. ระบบมาตรฐานหน้าแปลนท่อสากล:
ในระดับสากลมีระบบมาตรฐานหน้าแปลนท่อหลักอยู่สองระบบ
ระบบหน้าแปลนท่อแบบยุโรป ซึ่งเป็นตัวแทนโดยมาตรฐาน DIN ของเยอรมนี (รวมถึงอดีตสหภาพโซเวียต)
ระบบหน้าแปลนท่อแบบอเมริกันนั้นแสดงโดยหน้าแปลนท่อมาตรฐาน ANSI ของอเมริกา

ประการที่สอง หน้าแปลน 12 ประเภทและคุณลักษณะของแต่ละประเภท
1. หน้าแปลนเชื่อมแผ่นเรียบ: หน้าแปลนเชื่อมแผ่นเรียบ (มาตรฐานทางเคมี HG20592, มาตรฐานแห่งชาติ GB/T9119, มาตรฐานทางกล JB/T81)
ข้อดี: จัดหาวัสดุได้สะดวก กระบวนการผลิตง่าย ต้นทุนต่ำ และใช้งานได้หลากหลาย
ข้อเสีย: ความแข็งแรงต่ำ จึงไม่ควรใช้ในระบบท่อส่งสารเคมีที่มีการจ่ายและระบายแรงดันบ่อยครั้ง สารไวไฟ วัตถุระเบิด และความต้องการสุญญากาศสูง รวมถึงสถานการณ์อันตรายสูงและรุนแรง พื้นผิวการปิดผนึกมีทั้งแบบเรียบและแบบนูน

2. หน้าแปลนเชื่อมแบนคอคอด: หน้าแปลนเชื่อมแบนคอคอดเป็นส่วนหนึ่งของระบบมาตรฐานหน้าแปลนแห่งชาติ เป็นรูปแบบหนึ่งของหน้าแปลนมาตรฐานแห่งชาติ (หรือที่รู้จักกันในชื่อหน้าแปลน GB) และเป็นหน้าแปลนที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์หรือท่อส่ง
ข้อดี: ติดตั้งหน้างานได้สะดวก และไม่ต้องเสียเวลาในการเคาะหรือขัดรอยเชื่อม
ข้อเสีย: ความสูงของคอหน้าแปลนเชื่อมแบบแบนที่มีคอแคบนั้นค่อนข้างต่ำ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งและความสามารถในการรับน้ำหนักของหน้าแปลน เมื่อเทียบกับหน้าแปลนเชื่อมแบบชนกันแล้ว งานเชื่อมมีปริมาณมาก การสิ้นเปลืองลวดเชื่อมสูง และไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูง ความดันสูง การดัดงอซ้ำๆ และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้

3. หน้าแปลนเชื่อมชนแบบคอคอด: รูปทรงของพื้นผิวการปิดผนึกของหน้าแปลนเชื่อมชนแบบคอคอด ได้แก่: หน้าเรียบ (RF), หน้าเว้า (FM), หน้าโค้ง (M), หน้าเดือย (T), หน้าเซาะร่อง (G), หน้าเรียบสนิท (FF)
ข้อดี: การเชื่อมต่อไม่เสียรูปง่าย มีประสิทธิภาพในการปิดผนึกที่ดี และใช้งานได้หลากหลาย เหมาะสำหรับท่อส่งที่มีความผันผวนของอุณหภูมิหรือความดันสูง หรือท่อส่งที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และอุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับท่อส่งที่ขนส่งของเหลวที่มีราคาแพง ของเหลวไวไฟและระเบิดได้ และก๊าซพิษ
ข้อเสีย: หน้าแปลนเชื่อมแบบชนคอมีขนาดใหญ่ หนัก ราคาแพง และติดตั้งและจัดวางได้ยาก จึงมีโอกาสกระแทกได้ง่ายกว่าในระหว่างการขนส่ง

4. หน้าแปลนแบบอินทิกรัล: หน้าแปลนแบบอินทิกรัลเป็นวิธีการเชื่อมต่อหน้าแปลนชนิดหนึ่ง เป็นหน้าแปลนท่อเหล็กแบบเชื่อมชนคอชนิดหนึ่ง วัสดุที่ใช้ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กกล้าผสม เป็นต้น ในมาตรฐานต่างๆ ในประเทศ จะใช้สัญลักษณ์ IF แทนหน้าแปลนแบบอินทิกรัล โดยส่วนใหญ่จะใช้ในท่อที่มีแรงดันสูง และกระบวนการผลิตโดยทั่วไปคือการหล่อ ในประเภทของหน้าแปลน สัญลักษณ์ “IF” ใช้เพื่อแสดงถึงประเภทของหน้าแปลนแบบอินทิกรัล โดยทั่วไปจะเป็นแบบหน้ายก (RF) หากใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ติดไฟได้ ระเบิดได้ อันตรายสูง และอันตรายอย่างยิ่ง สามารถเลือกพื้นผิวการปิดผนึกแบบนูนและเว้า (MFM) และพื้นผิวแบบลิ้นและร่อง (TG) นอกเหนือจากพื้นผิว RF ได้

5. หน้าแปลนเชื่อมแบบซ็อกเก็ต: หน้าแปลนเชื่อมแบบซ็อกเก็ตเป็นหน้าแปลนที่เชื่อมติดกับท่อเหล็กที่ปลายด้านหนึ่งและยึดด้วยสลักเกลียวที่ปลายอีกด้านหนึ่ง
รูปแบบพื้นผิวการปิดผนึก: พื้นผิวยกสูง (RF), พื้นผิวเว้าและนูน (MFM), พื้นผิวลิ้นและร่อง (TG), พื้นผิวข้อต่อวงแหวน (RJ)
ขอบเขตการใช้งาน: หม้อไอน้ำ ถังความดัน ปิโตรเลียม เคมีภัณฑ์ ต่อเรือ ยา โลหะวิทยา เครื่องจักร อาหาร และอุตสาหกรรมอื่นๆ นิยมใช้ในท่อส่งที่มี PN≤10.0MPa, DN≤40

6. หน้าแปลนแบบมีเกลียว: หน้าแปลนแบบมีเกลียวเป็นหน้าแปลนที่ไม่ต้องเชื่อม โดยจะทำการแปรรูปรูด้านในของหน้าแปลนให้เป็นเกลียวสำหรับท่อ และเชื่อมต่อกับท่อเหล็กที่มีเกลียว
ข้อดี: เมื่อเปรียบเทียบกับหน้าแปลนเชื่อมแบบเรียบหรือหน้าแปลนเชื่อมแบบชน หน้าแปลนแบบเกลียวติดตั้งและบำรุงรักษาง่าย และสามารถใช้กับท่อส่งที่ไม่อนุญาตให้ทำการเชื่อมในสถานที่ได้ หน้าแปลนเหล็กอัลลอยมีความแข็งแรงเพียงพอ แต่เชื่อมยาก หรือมีประสิทธิภาพการเชื่อมไม่ดี หน้าแปลนแบบเกลียวจึงเป็นทางเลือกที่ดีเช่นกัน
ข้อเสีย: ในกรณีที่อุณหภูมิของท่อเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว หรืออุณหภูมิสูงกว่า 260℃ และต่ำกว่า -45℃ ไม่แนะนำให้ใช้หน้าแปลนแบบเกลียวเพื่อป้องกันการรั่วซึม

7. หน้าแปลนแบบเชื่อมชนพร้อมวงแหวนยึด: หน้าแปลนแบบเชื่อมชนพร้อมวงแหวนยึดเป็นหน้าแปลนที่สามารถเคลื่อนที่ได้ โดยทั่วไปจะติดตั้งอุปกรณ์สำหรับระบบจ่ายน้ำและระบายน้ำ เมื่อผู้ผลิตส่งมอบจากโรงงาน จะมีหน้าแปลนที่ปลายแต่ละด้านของข้อต่อขยาย ซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับท่อและอุปกรณ์ในโครงการด้วยสลักเกลียว
หน้าที่การใช้งาน: โดยทั่วไปแล้ว จุดประสงค์ของการใช้หน้าแปลนแบบเชื่อมชนแบบหลวมๆ คือเพื่อประหยัดวัสดุ โครงสร้างของมันแบ่งออกเป็นสองส่วน ปลายด้านหนึ่งเป็นส่วนท่อเหล็กที่เชื่อมต่อกับท่อส่ง และปลายอีกด้านหนึ่งทำเป็นวงแหวนเชื่อมชน หน้าแปลนทำจากวัสดุเกรดต่ำ ในขณะที่ส่วนท่อเหล็กใช้วัสดุเดียวกันกับท่อส่งเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการประหยัดวัสดุ
ข้อดี: ประหยัดค่าใช้จ่าย เมื่อวัสดุท่อเป็นวัสดุพิเศษและมีราคาแพง ค่าใช้จ่ายในการเชื่อมหน้าแปลนที่ทำจากวัสดุเดียวกันจะสูง การเชื่อมหรือการแปรรูปอาจไม่สะดวก หรือต้องการความแข็งแรงสูง เช่น ท่อพลาสติก ท่อไฟเบอร์กลาส เป็นต้น การติดตั้งหน้าแปลนจะสะดวกกว่า เช่น เมื่อเชื่อมต่อรูสลักเกลียวแล้ว การจัดแนวหรือป้องกันการเปลี่ยนแปลงรูสลักเกลียวของหน้าแปลนเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ในอนาคตจะไม่สะดวก
ข้อเสีย: ความต้านทานต่อแรงดันต่ำและความแข็งแรงของวงแหวนเชื่อมต่ำ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาน้อยกว่า 3 มม.)

8. หน้าแปลนแบบเชื่อมแบน: หน้าแปลนแบบเชื่อมแบนเป็นหน้าแปลนที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับท่อและอุปกรณ์ในโครงการด้วยสลักเกลียว โดยทั่วไปแล้ววัตถุประสงค์ของการใช้หน้าแปลนแบบเชื่อมแบนคือเพื่อประหยัดวัสดุ โครงสร้างของมันแบ่งออกเป็นสองส่วน ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับท่อเหล็ก และปลายอีกด้านหนึ่งทำเป็นหน้าแปลน และส่วนที่เป็นหน้าแปลนจะถูกสวมเข้ากับหน้าแปลน
ข้อดี: สะดวกในการเชื่อมหรือการแปรรูป หรือต้องการความแข็งแรงสูง เช่น ท่อพลาสติก ท่อไฟเบอร์กลาส เป็นต้น สะดวกในการก่อสร้าง เช่น รูยึดหน้าแปลนตรงกันระหว่างการเชื่อมต่อ ทำให้สะดวกในการจัดแนว หรือป้องกันไม่ให้รูยึดหน้าแปลนเปลี่ยนแปลงเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ในอนาคต ประหยัดค่าใช้จ่ายเมื่อราคาสูง เมื่อวัสดุท่อเป็นวัสดุพิเศษ ค่าใช้จ่ายในการเชื่อมหน้าแปลนที่ทำจากวัสดุเดียวกันจะสูง
ข้อเสีย: ทนแรงดันได้ต่ำ ความแข็งแรงบริเวณรอยเชื่อมต่ำ (โดยเฉพาะเมื่อความหนาน้อยกว่า 3 มม.)

9. หน้าแปลนปิด: หรือที่รู้จักกันในชื่อหน้าแปลนปิด หรือแผ่นปิด คือหน้าแปลนที่ไม่มีรูตรงกลาง ใช้สำหรับปิดผนึกปลั๊กท่อ หน้าที่การทำงานเหมือนกับหัวเชื่อมและฝาปิดท่อแบบเกลียว ยกเว้นว่าหน้าแปลนปิดและฝาปิดท่อแบบเกลียวสามารถถอดออกได้ตลอดเวลา ในขณะที่หัวเชื่อมไม่สามารถถอดออกได้
พื้นผิวสำหรับซีลฝาครอบหน้าแปลน: พื้นผิวเรียบ (FF), พื้นผิวนูน (RF), พื้นผิวเว้าและนูน (MFM), พื้นผิวลิ้นและร่อง (TG), พื้นผิวเชื่อมต่อแบบวงแหวน (RJ)

10. หน้าแปลนปิดแบบมีซับใน: หน้าแปลนปิดแบบมีซับในเป็นหน้าแปลนแบบปิดสนิท โดยด้านที่สัมผัสกับของเหลวจะเชื่อมด้วยสแตนเลสเป็นชิ้นเดียว หน้าแปลนปิดแบบมีซับในใช้เป็นแผ่นปิดในท่อส่งที่มีของเหลวกัดกร่อน ความแตกต่างจากหน้าแปลนปิดแบบธรรมดาคือมีการเพิ่มซับในป้องกันการกัดกร่อนที่พื้นผิวสัมผัสกับของเหลว

11. หน้าแปลนเชื่อมแบนแบบมาตรฐานอเมริกันที่มีคอ: หน้าแปลนเชื่อมแบนที่มีคอใช้สำหรับเชื่อมต่อกับปลายท่อ และเป็นส่วนสำคัญที่เชื่อมต่อท่อเหล็ก หน้าแปลนเชื่อมแบนที่มีคอจะมีรู ซึ่งสามารถสอดสลักเกลียวเข้าไปเพื่อเชื่อมต่อหน้าแปลนทั้งสองให้แน่น และหน้าแปลนจะถูกปิดผนึกด้วยปะเก็น ปะเก็นจะวางอยู่ระหว่างพื้นผิวปิดผนึกของหน้าแปลนทั้งสอง หลังจากขันน็อตแล้ว พื้นผิวของปะเก็นจะเปลี่ยนรูปเมื่อแรงดันถึงค่าที่กำหนด และเติมเต็มส่วนที่ไม่เรียบของพื้นผิวปิดผนึก ทำให้การเชื่อมต่อแน่นและป้องกันการรั่วซึม การเชื่อมต่อหน้าแปลนเป็นการเชื่อมต่อแบบถอดได้ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นหน้าแปลนภาชนะและหน้าแปลนท่อตามส่วนที่เชื่อมต่อ หน้าแปลนเชื่อมแบนที่มีคอเหมาะสำหรับการเชื่อมต่อท่อเหล็กที่มีแรงดันระบุไม่เกิน 2.5 MPa หน้าแปลนเชื่อมแบนที่มีคอใช้สำหรับการเชื่อมชนระหว่างหน้าแปลนและท่อเหล็ก มีโครงสร้างที่เหมาะสม มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูง สามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง การดัดงอซ้ำๆ และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ รวมถึงการซีลที่เชื่อถือได้ หน้าแปลนเชื่อมแบบแบนที่มีคอรับแรงดันได้ตั้งแต่ 0.25 ถึง 2.5 MPa ใช้พื้นผิวซีลแบบเว้าและนูน

12. หน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันแบบมีคอ: หน้าแปลนมาตรฐานอเมริกันเป็นชิ้นส่วนที่ใช้เชื่อมต่อท่อเหล็กและเชื่อมต่อกับปลายท่อ หน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันผลิตโดยการตีขึ้นรูปและการหล่อ หน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันสามารถแบ่งออกเป็นหน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันแบบมีคอและหน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันแบบไม่มีคอตามลักษณะของคอ หน้าแปลนเชื่อมชนมาตรฐานอเมริกันประกอบด้วยแผ่นหน้าแปลนสองแผ่นและปะเก็นหน้าแปลน ซึ่งยึดเข้าด้วยกันด้วยสลักเกลียวเพื่อทำการเชื่อมต่อให้เสร็จสมบูรณ์ มีรูบนหน้าแปลนมาตรฐานอเมริกัน และสลักเกลียวทำให้หน้าแปลนทั้งสองเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา และหน้าแปลนจะถูกปิดผนึกด้วยปะเก็น