ข้อมูลอ้างอิงแฟลนจ์

ข้อกำหนดหน้าแปลนถูกกำหนดอย่างไร?

หน้าแปลนเป็นวิธีต่อแบบใช้โบลต์สำหรับเชื่อมต่อท่อ วาล์ว และอุปกรณ์ ASME B16.5 ครอบคลุมหน้าแปลนตั้งแต่ NPS 1/2 ถึง NPS 24 ในชั้นความดัน (pressure class) 150, 300, 400, 600, 900, 1500 และ 2500 แต่ละชั้นมีขนาดเฉพาะของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกหน้าแปลน ความหนา เส้นผ่านศูนย์กลางวงโบลต์ รูโบลต์ และเส้นผ่านศูนย์กลางหน้าสัมผัสยก (raised face)

พิกัดความดัน-อุณหภูมิกำหนดความดันใช้งานสูงสุดที่ยอมให้ ณ อุณหภูมิหนึ่ง ๆ หน้าแปลน Class 150 เหล็กกล้าคาร์บอน (A105) มีพิกัด 19.6 bar ที่ 38°C แต่เหลือเพียง 10.2 bar ที่ 300°C ชั้นที่สูงขึ้นรองรับความดันสูงขึ้น: Class 300 ให้พิกัดประมาณสองเท่าของ Class 150 พิกัดนี้อิงตามชิ้นส่วนที่อ่อนแอที่สุด — ไม่ว่าจะเป็นหน้าแปลน โบลต์ หรือปะเก็น

ชนิดหน้าสัมผัสของหน้าแปลนมีผลต่อการซีล: Raised Face (RF) พบมากที่สุดสำหรับงานทั่วไป, Ring-Type Joint (RTJ) ให้การซีลแบบโลหะต่อโลหะสำหรับงานความดันสูง และ Flat Face (FF) จำเป็นเมื่อเชื่อมต่อกับหน้าแปลนเหล็กหล่อ การเลือกปะเก็นต้องเหมาะสมกับชนิดหน้าสัมผัสและสภาพการใช้งาน (อุณหภูมิ ความดัน ของไหล)

Formula: เส้นผ่านศูนย์กลางวงโบลต์ = OD − 2 × ระยะขอบ ระยะห่างโบลต์ = π × BCD / จำนวนโบลต์ ความยาวโบลต์ขั้นต่ำ = 2 × ความหนาหน้าแปลน + ปะเก็น + ความสูงนัต พื้นที่สัมผัสปะเก็น = π/4 × (OD² − ID²) ของปะเก็น

ตัวอย่างการคำนวณ

หน้าแปลน NPS 4 Class 150 RF (ASME B16.5): OD หน้าแปลน = 228.6 mm, ความหนา = 22.4 mm, BCD = 190.5 mm, รูโบลต์ 8 รู ขนาด Ø19 mm, ขนาดโบลต์ = 5/8" (M16), เส้นผ่านศูนย์กลางหน้าสัมผัสยก = 157.2 mm, น้ำหนัก ≈ 6.8 kg ความดันใช้งานสูงสุดที่ 38°C = 19.6 bar (เหล็กกล้าคาร์บอน A105)

เมื่อใดควรใช้เครื่องคำนวณนี้

• ออกแบบระบบท่อและต้องการขนาดหน้าแปลน (OD, วงโบลต์, รูโบลต์) สำหรับแบบจัดวางและการวิเคราะห์ความเค้น
• สั่งซื้อหน้าแปลนและต้องการยืนยันว่าขนาดที่ระบุตรงตามมาตรฐาน ASME B16.5
• คำนวณความยาวโบลต์ที่ต้องใช้จากความหนาหน้าแปลนและขนาดปะเก็น
• เลือกขนาดปะเก็นจากเส้นผ่านศูนย์กลางหน้าสัมผัสยกและขนาดวงโบลต์

ข้อผิดพลาดที่ควรหลีกเลี่ยง

• เลือกชั้นความดันจากพิกัดที่อุณหภูมิห้องโดยไม่ตรวจค่าลดพิกัดที่อุณหภูมิใช้งาน — หน้าแปลน Class 150 พิกัด 19.6 bar ที่ 38°C ลดลงเหลือ 10.2 bar ที่ 300°C
• ต่อหน้าแปลนแบบหน้าสัมผัสยก (raised face) เข้ากับหน้าแปลนหน้าเรียบ (เหล็กหล่อ) โดยไม่ปาดหน้าสัมผัสยกออก — ทำให้เกิดโมเมนต์ดัดที่อาจทำให้หน้าแปลนเหล็กหล่อแตกร้าว
• ใช้ความยาวโบลต์มาตรฐานโดยไม่คำนึงถึงความหนาปะเก็น แหวนรอง และการขบเกลียวของนัต — โบลต์ที่สั้นเกินไปให้การขบเกลียวไม่เพียงพอ
• ละเลยลำดับการขันโบลต์หน้าแปลน — การขันแบบสุ่มทำให้ปะเก็นถูกกดอัดไม่สม่ำเสมอจนเกิดการรั่ว ให้ใช้รูปแบบดาวอย่างน้อย 3 รอบเสมอ

วิธีตีความผลลัพธ์

• ขนาดเป็นการเปิดตารางมาตรฐานตามขนาดและคลาสที่เลือก — ยืนยันแยกต่างหากว่าคลาสความดันเพียงพอ โดยใช้พิกัดความดัน-อุณหภูมิตาม ASME B16.5 ของวัสดุหน้าแปลนที่อุณหภูมิออกแบบ
• เส้นผ่านศูนย์กลางวงโบลต์และจำนวนรูใช้ป้อนโปรแกรมเจาะ CNC และการจัดซื้อโบลต์/ปะเก็น — จำไว้ว่ารูโบลต์ตาม B16.5 คร่อมเส้นศูนย์กลาง ไม่ได้อยู่บนเส้น
• ประมาณความยาวโบลต์เป็น 2 × ความหนาหน้าแปลน + ความหนาปะเก็น + ความสูงนัต บวกเกลียวโผล่ 2-3 พิตช์ — โบลต์ที่ขบนัตไม่เต็มเป็นข้อบกพร่องที่ตรวจพบบ่อยในการออดิต
• เส้นผ่านศูนย์กลางหน้าสัมผัสยก (raised face) กำหนดพื้นที่สัมผัสปะเก็น — เลือก OD ปะเก็นให้เหมาะกับหน้าสัมผัสยก ไม่ใช่ OD หน้าแปลน
• น้ำหนักเป็นค่าประมาณจากแคตตาล็อกสำหรับงานยกและการประเมินซัพพอร์ต — น้ำหนักหน้าแปลนทุบขึ้นรูปจริงต่างกันไม่กี่เปอร์เซ็นต์ตามผู้ผลิต

มาตรฐานและเอกสารอ้างอิง

• ASME B16.5 — หน้าแปลนท่อและข้อต่อแบบหน้าแปลน (NPS 1/2 ถึง NPS 24)
• ASME B16.47 — หน้าแปลนเหล็กกล้าขนาดใหญ่ (NPS 26 ถึง NPS 60)
• ASME B16.20 — ปะเก็นโลหะสำหรับหน้าแปลนท่อ
• ASME B16.21 — ปะเก็นแบนอโลหะสำหรับหน้าแปลนท่อ
• ASME PCC-1 — แนวทางการประกอบข้อต่อหน้าแปลนโบลต์ของขอบเขตรับความดัน

คำถามที่พบบ่อย

จะเลือกคลาสความดันของหน้าแปลนที่ถูกต้องได้อย่างไร?

เริ่มจากความดันและอุณหภูมิออกแบบ เปิดตารางพิกัดความดัน-อุณหภูมิตาม ASME B16.5 สำหรับกลุ่มวัสดุหน้าแปลนของคุณ เลือกคลาสต่ำสุดที่พิกัดสูงกว่าเงื่อนไขออกแบบที่อุณหภูมิใช้งานสูงสุด เผื่อความปลอดภัยและพิจารณาสภาวะผิดปกติ/ชั่วครู่ด้วย ทั้งนี้ ข้อกำหนดของโรงกลั่นส่วนใหญ่ใช้ Class 150 เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับระบบยูทิลิตี และ Class 300 สำหรับระบบกระบวนการผลิต

อะไรเป็นสาเหตุของการรั่วที่หน้าแปลน และจะป้องกันอย่างไร?

สาเหตุที่พบบ่อย: preload ของโบลต์ไม่เพียงพอ (พบบ่อยที่สุด) การขันโบลต์ไม่สม่ำเสมอ ปะเก็นหรือหน้าสัมผัสหน้าแปลนเสียหาย การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเป็นรอบ และโบลต์คลายตัวจากแรงสั่นสะเทือน การป้องกัน: ใช้ประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้วพร้อมลำดับการขันแบบสลับฟันปลา (อย่างน้อย 3 รอบ) ตรวจหน้าสัมผัสหน้าแปลนหารอยขีดที่ลึกกว่า Ra 3.2 μm ตรวจสอบว่าชนิดปะเก็นตรงกับสภาพการใช้งาน และพิจารณาการขันโบลต์แบบควบคุมแรงดึงสำหรับจุดต่อที่สำคัญ