الفرق بين شفة الأنبوب المنزلقة وشفة عنق اللحام

تُعد الفلانشات مكونًا أساسيًا في أنظمة خطوط الأنابيب، حيث تلعب دورًا حاسمًا في ضمان توصيلات آمنة بين الأنابيب والصمامات والمعدات الأخرى. من بين أنواع الفلانشات العديدة المستخدمة في صناعات مثل النفط والغاز والبتروكيماويات ومحطات الطاقة ومعالجة المياه، تُعد فلنشات الانزلاق (SO) ولنشات عنق اللحام (WN) من أكثرها استخدامًا. ورغم أن كليهما يؤديان وظائف متشابهة، إلا أن تصميمهما وتطبيقهما وأدائهما يختلفان اختلافًا كبيرًا. ستقدم هذه المقالة مقارنة شاملة لهذين النوعين من الفلانشات، مع تسليط الضوء على طرق اللحام، والمواد المستخدمة، ومعدلات الضغط، وطرق التوصيل، والتكاليف، والأداء العام.


فهم فلنشات الانزلاق (SO)


فلانش الانزلاق، المعروف أيضًا باسم فلنشات اللحام المسطح بعنق اللحام، مصمم للانزلاق فوق الأنبوب قبل اللحام. ويتطلب لحامين: أحدهما على الجانب الخارجي والآخر على الجانب الداخلي للفلانشات. تتوافق هذه الحواف مع المعايير الدولية مثل ASME B16.5، ASME B16.47، ISO 7005-1-2011، BS 4504-3.1، وDIN EN 1092-1. خصائص حواف اللحام الانزلاقية:
نوع اللحام: لحامات حشوية من الخارج والداخل
المادة: تُصنع عادةً من صفائح فولاذية قياسية
معدل الضغط: يتراوح من 0.6 ميجا باسكال إلى 4.0 ميجا باسكال
التكلفة: تكلفة أولية أقل مقارنةً بحواف اللحام العنقية
الفحص: يتطلب فحصًا إضافيًا إذا تجاوز القطر الاسمي 250 مم
التطبيق: يُفضل استخدامه في خطوط الأنابيب ذات الضغط المنخفض إلى المتوسط حيث تكون سهولة اللحام وفعالية التكلفة أمرًا بالغ الأهمية

شفاه اللحام العنقية (WN)
تُعرف حواف اللحام العنقية عادةً بحواف اللحام التناكبي، وهي مصممة بمحور مدبب طويل يندمج بسلاسة في الأنبوب، مما يوفر اتصالًا قويًا وآمنًا. يسمح هذا التصميم بلحام تناكبي كامل الاختراق، مما يقلل من تركيز الإجهاد ويمنع التسرب. شفة عنق اللحام، والتي تُسمى أيضًا شفة المحور المدببة أو شفة المحور العالي، هي نوع من الشفة التي يمكنها نقل الضغط إلى الأنابيب، مما يضمن انخفاض تركيز الضغط العالي في أسفل الشفة. يوجد تصميمان لشفاه عنق اللحام - النوع الأول يُستخدم مع المناديل، بينما النوع الثاني، وهو نوع أطول، لا يُستخدم مع الأنابيب، بل مع مصانع المعالجة. تتكون شفة عنق اللحام من وصلة دائرية تمتد إلى ما وراء حافة المحيط. هذه الشفة، المصنوعة عادةً من التشكيل، تُلحم فعليًا بالأنابيب.

تحتوي الحافة على العديد من الثقوب المحفورة فيها، مما يُمكّن من ربط الشفة بشفة مُثبتة بمسامير. يتميز هذا التصميم بجودته العالية بفضل الصمام الهيكلي.

الفرق بين شفة التثبيت الانزلاقي وشفة عنق اللحام

1. طرق اللحام

يتطلب توصيل شفة التثبيت الانزلاقي بالأنبوب لحامات فيليه، بينما تستخدم شفة عنق اللحام لحامًا تناكبيًا كامل الاختراق. لحامات فيليه أبسط لكنها أقل متانة، بينما توفر اللحامات التناكبية قوة ومتانة فائقتين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن فحص اللحامات التناكبية بالأشعة السينية، مما يضمن جودة لحام أعلى.

2. متانة المادة

عادةً ما تُصنع شفة التثبيت الانزلاقي من صفائح فولاذية عادية، وهي كافية لتطبيقات الضغط المنخفض إلى المتوسط. في المقابل، تُصنع شفة عنق اللحام من الفولاذ المطروق، مما يجعلها أكثر مقاومة للإجهاد والتآكل والأعطال الميكانيكية.

3. قدرة تحمل الضغط

تُناسب شفة التثبيت الانزلاقي خطوط الأنابيب ذات الضغوط الاسمية التي تتراوح بين 0.6 و4.0 ميجا باسكال. من ناحية أخرى، تتميز شفاه اللحام برقبة تحمل ضغوط أعلى بكثير، من 1 ميجا باسكال إلى 25 ميجا باسكال، مما يجعلها الخيار الأمثل للتطبيقات عالية الضغط.


4. التوصيل بخطوط الأنابيب


يمكن توصيل شفاه اللحام بالأنابيب المستقيمة فقط، ولا يمكن لحامها مباشرةً بوصلات الأنابيب الملحومة تناكبيًا. مع ذلك، يمكن توصيل شفاه اللحام برقبة بسلاسة بجميع وصلات الأنابيب الملحومة تناكبيًا، بما في ذلك الأكواع، والوصلات الثلاثية، والمخفضات، مما يوفر مرونة أكبر في تصميم خطوط الأنابيب.


5. اعتبارات التكلفة


التكلفة الأولية لشفاه اللحام بالأنابيب منخفضة نظرًا لسهولة تصنيعها ومتطلبات اللحام المنخفضة. ومع ذلك، فإن الحاجة إلى لحامين منفصلين وفحص إضافي يمكن أن يزيد من التكلفة الإجمالية للتركيب. تتطلب شفاه اللحام برقبة لحام تناكبي كامل الاختراق أكثر تكلفة، لكنها توفر أداءً أفضل على المدى الطويل، مما يقلل من تكاليف الصيانة واحتمالية الأعطال.


٦. عمر الخدمة والمتانة

تتميز حواف رقبة اللحام بمتانة فائقة، خاصةً في ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة. يُقلل الانتقال السلس بين محور الحافة والأنبوب من الاضطراب ويُقلل من التآكل وتقييد التدفق. في المقابل، تتميز حواف الانزلاق بعمر تعب أقصر، حوالي ثلث عمر حواف رقبة اللحام، نظرًا لضعف اتصالها واحتمالية فشل اللحام.

مادة شفة WN
تتوفر شفة الرقبة الملحومة بمجموعة متنوعة من المواد. يجب أن تستوفي هذه المواد المعايير المحددة، وأن تتوافق مع معايير ASTM أو ASME.

يُحدد سمك الشفة وقطرها الداخلي بناءً على حجم الأنبوب المُصنّع من أجله.

بالحديث عن المواد، تُعدّ سبائك الكربون خيارًا شائعًا لتصنيع هذه الشفة، نظرًا لقدرتها على مقاومة درجات الحرارة العالية. وهي متوفرة بمادتين: ASTM A 181 وASTM A 105. تتوفر الشفة بدرجات مختلفة، مثل ASME B16 47 من السلسلة "A" والسلسلة "B"، لتلبية احتياجات العملاء والقطاع الصناعي.

بالإضافة إلى هذه المادة، تُصنع شفة الرقبة الملحومة أيضًا من الفولاذ المقاوم للصدأ. تُصنع الفلانشات من مواد ASTM A182، F304، 316L، 347H، 310S، وASME B16 5، وهي مُطلية بالفولاذ المزدوج. كما يُستخدم الفولاذ المزدوج UNS S31803. إلى جانب الفولاذ المقاوم للصدأ، تُصنع فلنشات الرقبة الملحومة أيضًا من مواد أخرى متنوعة، مثل سبائك الكربون والنيكل، وغيرها.

تتوفر فلنشات الرقبة الملحومة بسبائك النيكل من Inconel 600 و625، وHastelloy C22، وC276، وغيرها من المواد.

الخلاصة
تلعب كلٌّ من فلنشات الرقبة الملحومة والمنفصلة دورًا محوريًا في أنظمة الأنابيب الصناعية، ولكن تطبيقاتهما مختلفة تمامًا. تُوفر فلنشات الرقبة الملحومة حلاً اقتصاديًا لأنظمة الضغط المنخفض إلى المتوسط، بينما تُوفر فلنشات الرقبة الملحومة قوة ومتانة ومقاومة فائقة للضغط، مما يجعلها مثالية للبيئات عالية الضغط. إن فهم هذه الاختلافات سيساعد المهندسين ومديري المشاريع على اتخاذ قرارات مستنيرة عند اختيار نوع الحافة المناسب لتطبيقهم المحدد.