คำแนะนำเกี่ยวกับหน้าแปลนเหล็กคาร์บอนและขนาด

การระบุขนาดหน้าแปลนที่ถูกต้องเป็นหนึ่งในงานที่สำคัญที่สุดในการออกแบบระบบท่อ การบำรุงรักษา และการจัดซื้อ ขนาดหน้าแปลนที่ไม่ตรงกันอาจทำให้เกิดการรั่วไหล ระบบขัดข้อง และทำให้ต้องหยุดทำงานซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง หน้าแปลนเหล็กคาร์บอนเป็นหนึ่งในประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในท่ออุตสาหกรรมเนื่องจากมีความแข็งแรง ความสามารถในการจ่าย และใช้งานได้หลากหลาย แต่มีหลายขนาด ระดับแรงดัน และประเภทหน้าที่ต้องระบุอย่างถูกต้องก่อนการติดตั้งหรือเปลี่ยนใดๆ คู่มือนี้จะอธิบายทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับวิธีการบอกขนาดหน้าแปลนบนหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน รวมถึงขนาดหลักในการวัดและมาตรฐานที่ใช้บังคับ

อะไรเป็นตัวกำหนดขนาดหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน

"ขนาด" ของหน้าแปลนไม่ใช่การวัดเพียงครั้งเดียว แต่เป็นการรวมกันของพารามิเตอร์หลายมิติที่ร่วมกันกำหนดว่าหน้าแปลนทั้งสองเข้ากันได้และเหมาะสมกับบริการที่กำหนดหรือไม่ หน้าแปลนเหล็กคาร์บอนที่ผลิตตามมาตรฐาน ASME B16.5 และ ASME B16.47 เป็นหน้าแปลนที่พบมากที่สุดในท่ออุตสาหกรรม และมีขนาดระบุไว้อย่างแม่นยำภายในเอกสารเหล่านั้น

ตัวระบุขนาดหลักสำหรับหน้าแปลนเหล็กคาร์บอนประกอบด้วยขนาดท่อที่กำหนด (NPS) พิกัดระดับความดัน เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมของสลักเกลียว จำนวนและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูสลักเกลียว เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของหน้าแปลน ความหนาของหน้าแปลน และเส้นผ่านศูนย์กลางของรู การทำความเข้าใจพารามิเตอร์แต่ละตัวและวิธีการโต้ตอบของพารามิเตอร์เหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการระบุหน้าแปลนที่แม่นยำในภาคสนามหรือระหว่างการออกแบบทางวิศวกรรม

ขนาดท่อที่กำหนด: จุดเริ่มต้นสำหรับการระบุหน้าแปลน

ขนาดท่อที่กำหนด (NPS) เป็นขนาดแรกและเป็นขนาดพื้นฐานที่สุดที่ใช้อธิบายหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่า NPS เป็นการกำหนดมาตรฐาน และไม่สอดคล้องกับการวัดทางกายภาพใดๆ บนหน้าแปลนโดยตรง สำหรับท่อขนาด 14 นิ้วขึ้นไป NPS จะเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเป็นนิ้ว แต่สำหรับขนาดที่ต่ำกว่า 14 นิ้ว NPS เป็นเพียงข้อมูลอ้างอิงที่ระบุเท่านั้น

เพื่อกำหนด NPS ของ หน้าแปลนเหล็กคาร์บอน เมื่อไม่มีเอกสารประกอบ วิธีการที่เชื่อถือได้มากที่สุดคือการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของหน้าแปลน จากนั้นจึงอ้างอิงโยงกับตารางขนาดหน้าแปลนมาตรฐาน การผสมผสาน NPS และคลาสความดันแต่ละรายการจะให้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นการจับคู่ค่าที่วัดได้ของคุณกับตารางจะเป็นการยืนยันขนาดที่ระบุ ตัวอย่างเช่น หน้าแปลน NPS 4 Class 150 มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 9.00 นิ้ว ในขณะที่หน้าแปลน NPS 4 Class 300 มีขนาด 10.75 นิ้ว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระดับความดันนั้นส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อขนาดทางกายภาพของหน้าแปลน แม้จะมีขนาดท่อที่ระบุเท่ากันก็ตาม

วิธีวัดขนาดหน้าแปลนหลักอย่างแม่นยำ

เมื่อมีการติดตั้งหรือถอดหน้าแปลนออกจากเอกสารประกอบแล้ว การวัดทางกายภาพเป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการบอกขนาดหน้าแปลน ใช้เวอร์เนียคาลิเปอร์หรือไมโครมิเตอร์ภายนอกที่ปรับเทียบแล้วเพื่อความแม่นยำ ควรทำการวัดต่อไปนี้อย่างเป็นระบบ:

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก/O.D. (OD)

วัดทั่วทั้งหน้าของหน้าแปลนจากขอบด้านนอกด้านหนึ่งไปยังขอบด้านนอกด้านตรงข้าม โดยผ่านตรงกลาง นี่คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของหน้าแปลน บันทึกค่านี้เป็นนิ้วหรือมิลลิเมตรแล้วเปรียบเทียบกับตารางมาตรฐานอ้างอิงของคุณ การวัดเดี่ยวนี้เมื่อรวมกับจำนวนรูโบลต์ที่อธิบายไว้ด้านล่าง มักจะเพียงพอที่จะจำกัด NPS และคลาสให้เหลือความเป็นไปได้หนึ่งหรือสองรายการ

เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมโบลท์ (BCD)

เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมโบลต์คือเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมจินตภาพที่ผ่านศูนย์กลางของรูโบลต์แต่ละรู หากต้องการวัด ให้วัดจากศูนย์กลางของรูสลักหนึ่งรูถึงศูนย์กลางของรูสลักที่อยู่ตรงข้ามกัน หากรูไม่ตรงข้ามกันโดยตรง ซึ่งเกิดขึ้นกับรูโบลต์เป็นจำนวนคี่ ให้วัดจากศูนย์กลางของรูหนึ่งถึงจุดกึ่งกลางระหว่างรูสองรูที่อยู่ติดกันข้ามหน้าแปลน และใช้การแก้ไขทางเรขาคณิต BCD เป็นตัวระบุที่มีความน่าเชื่อถือสูงเมื่อรวมกับจำนวนรูโบลต์และเส้นผ่านศูนย์กลาง

จำนวนรูสลักเกลียวและเส้นผ่านศูนย์กลาง

นับจำนวนรูโบลต์ทั้งหมดรอบหน้าหน้าแปลน การรวมกันของ NPS และคลาสความดันแต่ละอันมีจำนวนรูโบลต์ที่ระบุ จากนั้นวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูสลักเกลียวเดี่ยวโดยใช้คาลิเปอร์ภายใน ค่าทั้งสองนี้รวมกันทำให้การระบุตัวตนแคบลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หน้าแปลน NPS 6 Class 150 มีรูโบลต์ 8 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.88 นิ้ว ในขณะที่ NPS 6 คลาส 300 มีรูโบลต์ 12 รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.88 นิ้ว — เส้นผ่านศูนย์กลางรูเดียวกันแต่นับต่างกัน ทำให้ทั้งสองรูแตกต่างกันอย่างชัดเจน

เส้นผ่านศูนย์กลางเจาะ

เจาะคือช่องเปิดด้านในที่ท่อเชื่อมต่ออยู่ วัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของรูที่ด้านหน้าของหน้าแปลน มิตินี้ช่วยยืนยันความเข้ากันได้ของกำหนดการไปป์ ตัวอย่างเช่น หน้าแปลนคอเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน จะมีรูที่ตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของท่อเชื่อมต่อ ซึ่งจะแตกต่างกันไปตามกำหนดเวลา (ความหนาของผนัง) นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับหน้าแปลนคอเชื่อมซึ่งรูจะต้องตรงกับท่อทุกประการเพื่อให้แน่ใจว่ารอยเชื่อมเรียบลื่นและปราศจากการรั่วซึม

ตารางอ้างอิงขนาดหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน

ตารางต่อไปนี้แสดงขนาดที่สำคัญสำหรับหน้าแปลนเหล็กคาร์บอนทั่วไปตาม ASME B16.5 Class 150 ซึ่งเป็นระดับแรงดันที่พบบ่อยที่สุดในท่ออุตสาหกรรมทั่วไป:

ระดับความดัน: เหตุใดจึงเปลี่ยนขนาดทางกายภาพของหน้าแปลน

หน้าแปลนเหล็กคาร์บอนภายใต้ ASME B16.5 ผลิตขึ้นในระดับแรงดันเจ็ดระดับ: 150, 300, 600, 900, 1500 และ 2500 ระดับแรงดันจะไม่ประทับตราในตำแหน่งที่มองเห็นได้บนทุกหน้าแปลน ดังนั้นการรู้ว่าจะส่งผลต่อขนาดอย่างไรจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการระบุเมื่อมีเครื่องหมายสึกหรอหรือขาดหายไป

เมื่อระดับความดันเพิ่มขึ้น หน้าแปลนจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและหนักขึ้นที่ NPS เดียวกัน เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพิ่มขึ้น ความหนาของหน้าแปลนเพิ่มขึ้น และอาจเพิ่มจำนวนรูโบลต์เพื่อกระจายแรงจับยึดที่สูงขึ้นตามที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น หน้าแปลน NPS 4 Class 150 มีน้ำหนักประมาณ 7.5 ปอนด์ ในขณะที่หน้าแปลน NPS 4 Class 2500 ของวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอนชนิดเดียวกันมีน้ำหนักมากกว่า 50 ปอนด์ หากคุณกำลังทำงานกับหน้าแปลนที่ไม่ปรากฏชื่อ และดูเหมือนว่าหนาหรือหนักผิดปกติตามขนาดรู ควรสงสัยและยืนยันระดับแรงดันที่สูงกว่าโดยการวัดอย่างระมัดระวังโดยเทียบกับตารางขนาดเฉพาะคลาส

ประเภทของหน้าแปลนและผลกระทบต่อขนาด

นอกเหนือจากพารามิเตอร์ด้านมิติแล้ว ประเภทผิวหน้าของหน้าแปลนเหล็กคาร์บอนยังเป็นปัจจัยความเข้ากันได้ที่สำคัญ ประเภทใบหน้าที่พบบ่อยที่สุดคือ:

• ใบหน้ายก (RF): ประเภทที่พบบ่อยที่สุด โดยมีพื้นที่เป็นวงกลมยกขึ้นรอบๆ รู ซึ่งเป็นที่ตั้งของปะเก็นที่นั่ง หน้ายกมีความสูงเฉพาะ (1/16 นิ้วสำหรับคลาส 150 และ 300; 1/4 นิ้วสำหรับคลาส 600 ขึ้นไป) ซึ่งต้องคำนึงถึงขนาดท่อแบบหันหน้าเข้าหากัน
• หน้าแบน (FF): หน้าแปลนทั้งหมดเป็นแบบเรียบไม่มีส่วนที่ยกขึ้น ใช้เมื่อผสมพันธุ์กับเหล็กหล่อหรือหน้าแปลนเหล็กดัดเพื่อป้องกันการแตกร้าวจากการรับน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอ ขนาดรูโบลต์และ OD ยังคงเหมือนเดิมกับ RF สำหรับ NPS และคลาสเดียวกัน
• ข้อต่อแบบแหวน (RTJ): มีร่องกลึงบนใบหน้าที่รับปะเก็นวงแหวนโลหะ ใช้ในบริการแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง ขนาดของร่องจะต้องตรงกับปะเก็นแหวนอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึก
• ลิ้นและร่อง (T&G): หน้าแปลนคู่จะมีด้านหนึ่งมีวงแหวนยกขึ้น (ลิ้น) และอีกด้านมีร่องที่เข้ากัน (ร่อง) สิ่งเหล่านี้จะต้องจับคู่เข้าด้วยกันเสมอและไม่สามารถจับคู่กับหน้าแปลนแบนหรือยกขึ้นได้

เมื่อระบุหน้าแปลนเพื่อทดแทนหรือผสมพันธุ์ ให้ตรวจสอบประเภทหน้าด้วยสายตาก่อนสั่งเปลี่ยนเสมอ การติดตั้งหน้าแปลนยกเข้ากับหน้าแบนหรือระบบ RTJ โดยไม่มีการปรับเปลี่ยนจะส่งผลให้การซีลล้มเหลว ไม่ว่ามิติอื่นๆ จะมีความแม่นยำเพียงใด

การอ่านเครื่องหมายหน้าแปลนและแสตมป์ความร้อน

หน้าแปลนเหล็กคาร์บอนส่วนใหญ่ที่ผลิตตามมาตรฐาน ASME จะมีเครื่องหมายประทับหรือยกขึ้นที่ขอบด้านนอกหรือด้านหน้าของดุมหน้าแปลน การเรียนรู้ที่จะอ่านเครื่องหมายเหล่านี้เป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการบอกขนาดหน้าแปลนโดยไม่ต้องทำการวัดทางกายภาพ ลำดับการมาร์กทั่วไปเป็นไปตามรูปแบบนี้:

• เกรดวัสดุ: สำหรับหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน ชื่อทั่วไป ได้แก่ A105 (สำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิสูง) และ A350 LF2 (สำหรับการให้บริการที่อุณหภูมิต่ำ) สิ่งนี้จะปรากฏเป็นอันดับแรกในสตริงการทำเครื่องหมาย
• ระดับความดัน: ทำเครื่องหมายเป็น "CL150," "300#" หรือสัญลักษณ์ที่คล้ายกัน ขึ้นอยู่กับแบบแผนของผู้ผลิต
• กรมอุทยานฯ: ขนาดท่อที่ระบุ โดยทั่วไปจะเป็นตัวเลขธรรมดา เช่น "4" หรือ "6"
• มาตรฐาน: อ้างอิงถึงมาตรฐานการควบคุม เช่น "B16.5" หรือ "ASME B16.47 Series A"
• หมายเลขความร้อน: รหัสตรวจสอบย้อนกลับที่เชื่อมโยงหน้าแปลนกับรายงานการทดสอบวัสดุ (MTR) ซึ่งมีความสำคัญสำหรับภาชนะรับความดันและการใช้งานบริการที่สำคัญ

หากเครื่องหมายถูกบดบังบางส่วนด้วยสี การกัดกร่อน หรือความเสียหายทางกล ให้ทำความสะอาดพื้นผิวหน้าแปลนด้วยแปรงลวดหรือตัวทำละลายก่อนที่จะพยายามอ่านตราประทับ ในกรณีที่การทำเครื่องหมายอ่านไม่ออกโดยสิ้นเชิง การวัดขนาดเต็มรวมกับการตรวจสอบวัสดุผ่านการทดสอบความแข็งหรือ PMI (การระบุวัสดุที่เป็นบวก) คือขั้นตอนที่เหมาะสม

ข้อผิดพลาดทั่วไปเมื่อระบุขนาดหน้าแปลนเหล็กคาร์บอน

แม้แต่วิศวกรระบบท่อและเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงที่มีประสบการณ์ก็ยังทำผิดพลาดเมื่อระบุขนาดหน้าแปลนภายใต้แรงกดดันด้านเวลา ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ การสมมติว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเจาะเท่ากับ NPS ซึ่งไม่ถูกต้องสำหรับขนาดท่อที่ต่ำกว่า 14 นิ้ว ข้อผิดพลาดทั่วไปอีกประการหนึ่งคือการจับคู่หน้าแปลนโดยใช้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเพียงอย่างเดียวโดยไม่ตรวจสอบระดับความดัน หน้าแปลนทั้งสองสามารถมี OD เดียวกันได้ แต่อยู่ในประเภทความดันที่แตกต่างกันโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมโบลต์ต่างกัน ทำให้เข้ากันไม่ได้ การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางรูโบลต์มากกว่าขนาดของโบลต์ก็ทำให้เกิดความสับสนเช่นกัน รูโบลต์จะมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางโบลต์เล็กน้อยเสมอเพื่อให้สามารถจัดตำแหน่งได้ ดังนั้นรูโบลต์ขนาด 0.88 นิ้วจึงยอมรับโบลต์ขนาด 3/4 นิ้ว ไม่ใช่โบลต์ขนาด 7/8 นิ้ว การยืนยันข้อมูลจำเพาะของโบลต์จริงจากมาตรฐาน ไม่ใช่แค่เส้นผ่านศูนย์กลางรูเท่านั้น ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการใช้ตัวยึดที่ถูกต้องในระหว่างการประกอบกลับคืน