ما هو الفرق بين الفلانشات من الفئة 300 والفئة 600؟ تصنيفات الضغط والمواصفات والتطبيقات

تُعد الحواف مكونات أساسية في أنظمة خطوط الأنابيب، حيث تتيح التوصيل الآمن للأنابيب والصمامات والمعدات الأخرى. يعد فهم الفروق بين حواف الفئة 300 والفئة 600 أمرًا ضروريًا للمهندسين ومحترفي المشتريات. 

تقارن هذه المقالة بين فئتي الشفة بناءً على تصنيفات الضغط والمواصفات والتطبيقات. ستساعدك هذه المعلومات في توجيه الاختيار الصحيح لنظامك أو عملك.

اختلافات تصنيف الضغط

يحدد تصنيف ضغط الشفة قدرتها على تحمل الضغوط الداخلية عند درجات حرارة معينة. تخضع كل من الفئة 300 والفئة 600 لتصنيفات الشفة ASME B16.5. تحدد هذه التصنيفات أقصى تصنيفات ضغط العمل المسموح بها.

الحد الأقصى لضغط العمل المسموح به

• الصف 300: 740 رطل/بوصة مربعة عند 100 درجة فهرنهايت
• الصف 600: 1,480 رطل/بوصة مربعة عند 100 درجة فهرنهايت

تعكس هذه التصنيفات قدرة كل شفة على إدارة الضغط عند درجات الحرارة القياسية. التصنيفات الأعلى لـ ANSI 600 تجعلها مناسبة للتطبيقات الصعبة.

الأبعاد التفصيلية لشفة ASME B16.5>>>

عوامل خفض درجة الحرارة

تتأثر حدود ضغط ودرجة حرارة الشفة بارتفاع درجات الحرارة. على سبيل المثال:

• قد يتحمل شفة الفئة 300 ضغطًا منخفضًا في درجات حرارة مرتفعة مقارنة بدرجة حرارة الغرفة.
• تساعد المنحنيات الخاصة بالمواد في تصنيفات شفة ASME B16.5 المهندسين في تقدير تأثيرات خفض التصنيف.

تأثيرات درجة المواد

تؤثر مادة الشفة بشكل كبير على معدلات الضغط. تعتبر مواصفات شفة الفولاذ الكربوني شائعة، ولكن قد تكون السبائك عالية الجودة ضرورية للظروف القاسية.

تأثيرات درجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على أداء الشفة، مما يتطلب دراسة متأنية.

تصنيفات الضغط عند درجات الحرارة المرتفعة

في حين أن حواف الفئة 300 مناسبة للأنظمة ذات درجات الحرارة المعتدلة، فإن حواف الفئة 600 تتحمل ظروفًا أكثر شدة. ويرجع هذا إلى قدرتها الفائقة على تحمل الضغط ودرجة الحرارة.

حدود الحد الأقصى لدرجة الحرارة

يحدد تكوين المادة الحد الأقصى لدرجة الحرارة التي تتحملها الشفة. على سبيل المثال، يتحمل الفولاذ الكربوني درجات حرارة تصل إلى حوالي 800 درجة فهرنهايت قبل أن يتطلب استخدام سبائك بديلة.

منحنيات تخفيض التصنيف الخاصة بالمواد

عند الاختيار بين شفاه الفئة 300 والفئة 600، من المهم فهم كيفية انخفاض تصنيفات الضغط مع ارتفاع درجة الحرارة. 

يعتمد المهندسون على منحنيات خفض التصنيف للتنبؤ بأداء الشفة تحت درجات حرارة مختلفة، مما يضمن عمليات آمنة. يوجد أدناه مخطط مقارنة يوضح كيف تختلف تصنيفات الضغط لشفاه الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ 316 بين هاتين الفئتين في نطاقات درجات حرارة مختلفة.

درجة الحرارة (°فهرنهايت)	الفئة 300 (الفولاذ الكربوني)	الفئة 600 (الفولاذ الكربوني)	الفئة 300 (SS316)	الفئة 600 (SS316)
-20 إلى 100	740 رطل/بوصة مربعة	1480 رطل لكل بوصة مربعة	720 رطل/بوصة مربعة	1440 رطل لكل بوصة مربعة
200	680 رطل/بوصة مربعة	1360 رطل لكل بوصة مربعة	620 رطل/بوصة مربعة	1240 رطل/بوصة مربعة
400	580 رطل/بوصة مربعة	1160 رطل/بوصة مربعة	540 رطل/بوصة مربعة	1080 رطل لكل بوصة مربعة
600	425 رطل لكل بوصة مربعة	850 رطل/بوصة مربعة	410 رطل لكل بوصة مربعة	820 رطل/بوصة مربعة
800	غير موصى به	غير موصى به	260 رطل/بوصة مربعة	520 رطل/بوصة مربعة

الخصائص الجسدية

يؤثر التصميم المادي للشفة على تطبيقها وتوافقها.

الاختلافات الأبعادية

العوامل الرئيسية في مقارنة أبعاد شفة الفئة 300 مقابل الفئة 600:

• سمك الشفة:يزداد سمك الشفة مع تصنيف الفئة للتعامل مع ضغط أعلى. بناءً على معايير ANSI/ASME، إليك الحد الأدنى التقريبي للسمك لشفاه الفولاذ الكربوني: الفئة 300: ~1.38 بوصة والفئة 600: ~2.12 بوصة
• قطر دائرة البراغي وعدد فتحات البراغي:تتطلب الحواف ذات التصنيف الأعلى عددًا أكبر من البراغي ودائرة براغي أكبر لتوزيع الضغط بشكل فعال. فيما يلي مواصفات نموذجية لشفاه NPS 6:

فصل	قطر دائرة البراغي (بوصة)	عدد فتحات البراغي
الصف 300	26.00	12
الصف 600	36	20

• أبعاد وجها لوجه:تختلف أبعاد التدريب وجهاً لوجه أيضًا بشكل طفيف بين الفصول الدراسية لتتوافق مع متطلبات الأداء. على سبيل المثال:

الفئة 300 (NPS 6): 1/16 بوصة 

الفئة 600 (NPS 6): 1/4 بوصة

متطلبات المواد

• الحد الأدنى لدرجات المواد: عادة ما يتم تصنيع حواف الفئة 300 والفئة 600 من المواد التالية، والتي تم اختيارها لقدرتها على تحمل ظروف التشغيل المحددة:

1. الفولاذ الكربوني (على سبيل المثال، ASTM A105)

• تحمل الضغط: ما يصل إلى ~1480 PSIG للفئة 600 في درجة الحرارة المحيطة.
• تحمل درجة الحرارة: مناسب لدرجات حرارة تتراوح من -20 درجة فهرنهايت إلى ~800 درجة فهرنهايت.
• سبب الاستخدام: فعال من حيث التكلفة ومتوفر على نطاق واسع؛ ومناسب لتطبيقات درجات الحرارة والضغط المنخفضة إلى المتوسطة.

2. الفولاذ المقاوم للصدأ 316 (على سبيل المثال، ASTM A182 F316)

• تحمل الضغط: ما يصل إلى ~1440 رطل/بوصة مربعة للفئة 300 و~2750 رطل/بوصة مربعة للفئة 600 في درجة حرارة الغرفة.
• تحمل درجة الحرارة: يعمل بشكل جيد في درجات حرارة تتراوح من -150 درجة فهرنهايت إلى ~1500 درجة فهرنهايت.
• سبب الاستخدام: مقاومة فائقة للتآكل والتقشر في درجات الحرارة العالية، مما يجعلها مثالية للبيئات الكيميائية ودرجات الحرارة العالية.

3. سبائك الفولاذ (على سبيل المثال، ASTM A182 F22)

• تحمل الضغط: مماثل للفولاذ المقاوم للصدأ تحت تصنيفات مماثلة.
• تحمل درجة الحرارة: يتحمل درجات الحرارة القصوى التي تصل إلى ~1200 درجة فهرنهايت.
• سبب الاستخدام: قوة عالية ومتانة للبيئات الصعبة، بما في ذلك تلك التي تحتوي على دورة حرارية عالية.

• اعتبارات معدنية

1. التحكم في التركيب الكيميائي: يضمن مزيجًا متناسقًا من السبائك لتوفير خصائص ميكانيكية موحدة، مثل قوة الشد وقوة الخضوع والصلابة. على سبيل المثال، تحافظ حواف الفولاذ الكربوني على محتوى منخفض من الكربون (<0.35%) لتحقيق التوازن بين قابلية اللحام والقوة، بينما يشتمل الفولاذ المقاوم للصدأ على الكروم (~16-18%) لمقاومة التآكل.
2. السلامة الهيكلية: التركيز على حجم الحبيبات وتوزيع الطور، والذي يتم تحقيقه من خلال المعالجة الحرارية الدقيقة، لمنع الفشل تحت الأحمال الدورية. غالبًا ما تخضع الحواف للتطبيع أو الإخماد والتصلب لتحسين هياكل الحبيبات، مما يزيد من مرونتها في مواجهة الإجهاد والتمدد الحراري.

• مواصفات المعالجة الحرارية

تتضمن المعالجة الحرارية للشفاه التطبيع أو التلدين أو التبريد والتلطيف. تعتمد العملية على المادة. يتم تطبيع الشفاه ASTM A105 عند حوالي 1650 درجة فهرنهايت لتحسين الصلابة. 

يتم معالجة حواف الفولاذ السبائكي لتخفيف الضغط. يمنع التحكم الصارم في درجة الحرارة الانحناء أو العيوب الأخرى. قد يحتاج الفولاذ المقاوم للصدأ إلى التلدين بالمحلول عند درجة حرارة 1900 درجة فهرنهايت لاستعادة مقاومة التآكل.

• بروتوكولات اختبار المواد

تضمن الاختبارات الميكانيكية قدرة الحواف على تحمل الأحمال المتوقعة. تشمل الاختبارات قوة الشد وقوة الخضوع واختبار التأثير. 

على سبيل المثال، يجب أن يكون لشفة الفئة 600 ASTM A182 F316 قوة شد لا تقل عن 515 ميجا باسكال وقوة خضوع لا تقل عن 205 ميجا باسكال. تكتشف الاختبارات غير المدمرة (NDT)، مثل الطرق الشعاعية أو بالموجات فوق الصوتية، العيوب الداخلية. 

يؤكد اختبار الصلابة نجاح المعالجة الحرارية. يجب على الشركات المصنعة توفير شهادات اختبار المواد (MTCs) والامتثال لمعايير ASME B16.5 أو API 6A.

الآثار المترتبة على التكلفة

عادةً ما تكون تكاليف الحواف ذات تصنيفات الضغط الأعلى، مثل الفئة 600، متزايدة بسبب متطلبات المواد وتعقيد التصنيع.

تكلف حواف الفئة 600 أكثر بسبب المواد ذات الجودة الأعلى وحجم المواد المتزايد وتعقيد التصنيع. يمكن أن تكلف المواد المتميزة، مثل ASTM A182 F316، ما بين 20 إلى 30% أكثر لأنها توفر القوة ومقاومة التآكل اللازمة للتطبيقات ذات الضغط العالي. تتطلب حواف الفئة 600 جدرانًا أكثر سمكًا وأقطارًا خارجية أكبر وفتحات براغي أكثر، مما يؤدي إلى استخدام مواد أكبر من الفئة 300 بما يصل إلى 50%. 

بالإضافة إلى ذلك، فإن توافر المواد بشكل أكثر صرامة، وفترات التسليم الأطول، ودقة تحمّلات التصنيع تزيد من تكاليف الإنتاج. كما أن المعالجات الحرارية المكثفة ومراقبة الجودة الصارمة تزيد من سعرها المرتفع.

تكاليف المواد

• توفر المواد الخام:إن ندرة المواد عالية الجودة تؤدي إلى زيادة التكاليف.
• متطلبات الحجمقد تؤدي عمليات الإنتاج الأكبر إلى تقليل تكاليف الوحدة ولكنها أقل شيوعًا بالنسبة للفئات المتخصصة.

اعتبارات التثبيت

1. جمتطلبات الطلب

تختلف الحشيات بشكل كبير بين حواف الفئة 300 والفئة 600 بسبب متطلبات الضغط ودرجة الحرارة:

• الصف 300:تستخدم عادةً حشوات ناعمة، مثل المطاط أو المواد غير المعدنية، وهي مناسبة للضغوط ودرجات الحرارة المنخفضة.
• الصف 600:تتطلب حشوات عالية الأداء مثل الجرافيت المضغوط مع إدراج الفولاذ المقاوم للصدأ أو PTFE الموسع، والمصممة للتعامل مع الضغوط ودرجات الحرارة الأعلى.

إرشادات التركيب: استخدم دائمًا حشية جديدة، وتأكد من وضعها في المنتصف بشكل صحيح بين الشفاه، وتأكد من أنها نظيفة وخالية من التلف لمنع التسربات والحفاظ على الختم المناسب.

2. مواصفات البراغي

تختلف متطلبات البراغي بشكل كبير بين حواف الفئة 300 والفئة 600 لاستيعاب تصنيفات الضغط الأعلى:

• عدد البراغي:غالبًا ما تتطلب حواف الفئة 600 عددًا أكبر من البراغي لتوزيع الضغوط الأعلى بالتساوي.
• قطر البراغي:عادةً ما يتم تحديد أقطار البراغي الأكبر لفلنجات الفئة 600 للتعامل مع الأحمال المتزايدة.
• درجة الترباس:تستخدم مسامير الفئة 600 درجات أقوى ومعالجة حرارياً، مثل ASTM A193 Grade B7، مقارنة بمسامير الدرجة الأقل المستخدمة في الفئة 300.

3. متطلبات عزم الدوران

تزداد متطلبات عزم الدوران مع ارتفاع فئات الحواف بسبب الحواف الأكثر سمكًا والحشيات الأقوى. يضمن تطبيق عزم الدوران المناسب وجود ختم خالٍ من التسرب:

• عملية تطبيق عزم الدوران:قم بربط البراغي على شكل نجمة أو صليب، مع زيادة عزم الدوران تدريجيًا على دفعات لضمان الضغط الموحد.
• قيم عزم الدوران المحددة:غالبًا ما تتطلب حواف الفئة 600 عزم دوران أكبر بمقدار 25–50% من حواف الفئة 300، اعتمادًا على حجم البراغي ونوع الحشية.
• بعد التثبيت:أعد فحص البراغي وإعادة إحكامها بعد وصول النظام إلى درجة حرارة التشغيل لمعالجة أي استرخاء أو ضغط على الحشية.

إرشادات التقديم

يعتمد الاختيار بين الفئة 300 والفئة 600 على ظروف التشغيل.

تطبيقات الصف 300

• أنظمة الضغط المعتدل
• أنابيب عملية قياسية
• الاستخدام الصناعي العام
• شروط الخدمة المشتركة

تطبيقات الصف 600

• أنظمة الضغط العالي
• خدمات العمليات الحرجة
• ظروف التشغيل القاسية
• متطلبات الخدمة الخاصة

لماذا تختار LONGAN لتلبية احتياجاتك من الشفة؟

لونجان هو اسم موثوق به في تصنيع الشفاه، حيث يقدم حرفية لا مثيل لها وتكنولوجيا متقدمة لتلبية متطلبات خطوط الأنابيب المتنوعة.

مزايا إنتاجنا

• التصنيع المرن تتكيف العمليات لتحقيق الكفاءة والتسليم السريع.
• نظام إدارة 6S تلتزم بمعايير الجودة وبيئات العمل الرائدة في الصناعة.
• اجتماعات ما قبل الإنتاج المُحسّنة ضمان التنفيذ الخالي من العيوب، وتعزيز الجودة والإنتاجية ورضا العملاء.

لجميع احتياجاتك من الفلانشات من الفئة 150 أو الفئة 300 أو ANSI 600تضمن شركة LONGAN حلولاً موثوقة وعالية الجودة. سواء كانت مكونات قياسية أو متطلبات مخصصة، فإننا نوفر اتصالات مستقرة مصممة خصيصًا لنظام خطوط الأنابيب الخاص بك.

دع شركة LONGAN تكون شريكك في بناء البنية التحتية لخطوط الأنابيب الآمنة والفعالة!

مرجع

1. اختبار التسرب التجريبي لشفة RFWN فئة 300 مقاس 16 بوصة مع عزم انحناء خارجي وبدونه؛ جورج بيبل، ت. فاث، و. بالمر؛ 2001 (https://www.researchgate.net/publication/291440904)
2. تحليل العناصر المحدودة لإجهاد التلامس في وصلات الشفة من الفئة 600؛ مين يونغ لي، دو هيونغ جونغ، وبيونغ تاك كيم؛ 2017 (https://www.researchgate.net/publication/312078397)