أنواع الفوانيس وتطبيقاتها

تلعب الشفاه دورًا أساسيًا في أنظمة الأنابيب، مما يتيح توصيلات آمنة ودائمة بين مختلف الأنابيب والصمامات والمكونات الأخرى. من بين أنواع الشفات المختلفة المستخدمة في التطبيقات الصناعية، الأكثر شيوعا هي تلك التي تحددها معايير ASME B16.5: لحام العنق، انزلاق على، مقبس اللحام، Lap Joint، ملولبة، و عمى الشفة. وتقوم كل واحدة من هذه الشفات بوظائف محددة ويتم اختيارها بناءً على متطلبات نظام الأنابيب المعني. وَفِي هٰذِهِ ٱلْمَقَالَةِ، نَسْتَعْرِضُ كُلًّا مِنْهَا أنواع الشفة بالتفصيل، بما في ذلك بناؤها ومزاياها وسيناريوهات الاستخدام الأفضل.

شفاه الرقبة اللحامية

إن شفاه الرقبة اللحامية يتم التعرف عليه على نطاق واسع من خلال المحور المستدق الطويل الذي ينتقل تدريجيًا إلى سمك الأنبوب أو التركيب. هذا التصميم يخدم غرضا هاما: توفير تعزيز للتطبيقات الضغط العالي، تحت الصفر، ودرجة الحرارة المرتفعة. يضمن الاستدقاق الانتقال السلس بين الشفة والأنبوب، مما يقلل بشكل كبير من احتمال حدوث اضطراب وتآكل في المفصل. وهذا مفيد بشكل خاص في الأنظمة التي تعاني من الانحناء المتكرر أو توسع الخط، والتي يمكن أن تؤدي إلى فشل المفاصل.

شفاه الرقبة اللحامية

يتم تجويف شفاه عنق اللحام لمطابقة القطر الداخلي لأنبوب التزاوج، لضمان عدم وجود قيود على تدفق المنتج. وهذا يقلل أيضا من أي اضطراب محتمل في المفصل. وعلاوة على ذلك، تقوم هذه الشفات بتوزيع الضغط بشكل موحد من خلال المحور المستدق، مما يعزز من قوتها ومتانتها. ونتيجة لذلك، تعتبر شفاه عنق اللحام مثالية للأنظمة التي تتطلب موثوقية عالية، مثل خطوط أنابيب النفط والغاز ومحطات الطاقة. يتم لحامها في الأنبوب أو التركيب باستخدام الاختراق الكامل على شكل V، وضمان اتصال قوي وآمن.

انزلق على شفاه

إن انزلق على شفاه  هو نوع آخر من أنواع الشفة شائع الاستخدام، والمعروف ببساطته وفعاليته من حيث التكلفة. في حين أنه يوفر قوة أقل من شفة عنق اللحام، فإنه مناسب للأنظمة التي لا تتطلب نفس المستوى من مقاومة الضغط. وتبلغ قوة الانزلاق على الشفة تحت الضغط الداخلي ما يقرب من ثلثي قوة شفة عنق اللحام، ويبلغ عمر الإرهاق لها حوالي ثلث عمر الأخير. وَتُوصَلُ ٱلشَّفِيَةُ بِالأنبوبِ بِوَاسِطَةِ لُحَمَتَيْنِ: احِدَةٌ فِي ٱلْخَارِجِ وَاحِدَةٌ فِي دَاخِلِهَا.

تتطلب عملية الاتصال فجوة (يشار إليها بـ "X" في الرسم البياني)، وهي عادة سمك جدار الأنبوب بالإضافة إلى 3 مم. تمنع هذه الفجوة واجهة الشفة من التلف أثناء اللحام. أحد العيوب الرئيسية للانزلاق على الحافة هو أنه يتطلب لحام الأنبوب أولاً، يليه التركيب. بالإضافة إلى ذلك، بسبب تصميمه، لا يمكن استخدامه مع تجهيزات المرفق أو وصلة القدم، التي تفتقر إلى النهايات المستقيمة اللازمة للانزلاق إلى الحافة.

 انزلق على شفاه

فتحة مقبس شفاه

تم تصميم الشفافات في الأصل للاستخدام في أنظمة الأنابيب ذات الضغط العالي الأصغر، وهي مشابهة للشفافات ذات الضغط الانزلاقي ولكن مع زيادة القوة. وقوة الاستاتيكية الخاصة بها مماثلة لتلك الخاصة بشفات الانزلاق على، ولكن قوة التعب الخاصة بها أكبر بنسبة 50 ٪، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تواجه ضغطًا متذبذبًا أو تحميلاً دوريًا. يتم الربط بين الشفة والأنبوب باستخدام لحام فيتي واحد على الجزء الخارجي من الشفة. ومع ذلك، قبل اللحام، من الضروري ترك فجوة صغيرة (حوالي 1/16"أو 1.6 ملم) بين الشفة والأنابيب.

وتساعد هذه الفجوة، المعروفة باسم إزالة القاع، على تقليل الضغوط المتبقية التي يمكن أن تؤدي إلى التشقق أثناء عملية اللحام. على الرغم من أن شفة شفة المقابس تتميز بمقاومة إجهاد فائقة مقارنة بالشفة الانزلاق، إلا أنها عرضة للتآكل، خاصة في أنظمة الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وذلك بسبب الفجوة التي تتشكل بين الأنبوب والشفة. وينبغي النظر بعناية في هذه المسألة عند اختيار هذا النوع من الشفة.

فتحة مقبس شفاه

شفاه المفاصل

الشفاه المشتركة اللفافة تشبه الشفاه المرفوعة من حيث أبعادها، ولكنها تختلف في غياب الوجه المرفوع. بدلا من ذلك، يتم استخدامها جنبا إلى جنب مع "نهاية الجذع المشتركة"، التي تتناسب مع الشفة. تم تصميم هذا النوع من الشفة للتطبيقات التي تكون فيها القدرة على تدوير الشفة حول الأنبوب مهمة. هذه الميزة الدوارة تجعل من السهل محاذاة فتحات المسامير المتقابلة. في حين أن شفة الوصلة اللفافة مناسبة وتسمح بالتركيب السهل، إلا أن قدرتها على الاحتفاظ بالضغط ليست أفضل بكثير من تلك الموجودة في شفة الانزلاق.

في الواقع، لا يتجاوز عمر التعب واحد على عشرة فقط من شفة عنق اللحام. ومع ذلك، فإنه يوفر مزايا محددة، مثل القدرة على استخدام شفات من الفولاذ الكربوني غير مكلفة مع أنابيب مقاومة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، بما أن الشفة لا تتصل مباشرة بالسوائل الموجودة داخل الأنبوب، فهي مثالية للأنظمة المعرضة للتآكل أو التآكل، حيث يمكن إنقاذ الشفة وإعادة استخدامها.

شفاه خيطية

تم تصميم الشفاه الملولبة لتثبيتها في أنبوب، مما يلغي الحاجة إلى اللحام. وهذا يجعلها مثالية في التطبيقات التي لا يكون اللحام فيها ممكنا أو مرغوبا فيه. تستخدم الشفّات الملولبة بشكل عام في الأنابيب الأصغر حجمًا، وتوجد بشكل شائع في الأنظمة التي تكون فيها سهولة التركيب أمرًا بالغ الأهمية.

ومع ذلك، فإن الشفات الملولبة ليست مناسبة للأنابيب ذات سمك الجدار الرقيق، لأن قطع الخيوط في أنبوب رقيق الجدران يمكن أن يعرض سلامتها للخطر. لضمان اتصال آمن، يتطلب الأمر أنابيب ذات جدران سميكة (على الأقل الجدول 80). تستخدم الشفاه الملولبة عادة في الأنظمة ذات متطلبات الضغط ودرجة الحرارة المنخفضة، كما هو الحال في أنابيب المياه أو الغاز. كما يمكن استخدامها مع لحامات الغلق لزيادة الأمان في تطبيقات الضغط العالي.

شفاه خيطية

فلانج العمياء

الشفّات العمياء هي شفّات صلبة ليس لها ثقب، وهي مصممة لسدّ نهايات أنظمة الأنابيب والصمامات وأوعية الضغط. يتم استخدامها في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز، وتوليد الطاقة، والمعالجة الكيميائية. فلانج العمياء مفيدة بصفة خاصة في الحالات التي يلزم فيها إغلاق مؤقت، أو عندما يتوقع حدوث توسع في المستقبل. هذه الشفات مجهدة بشكل كبير، خاصة في الأحجام الأكبر، بسبب الضغط الداخلي وتحميل الترباس التي يجب أن تتحملها. الضغوط الأساسية التي تعمل على الشفّات العمياء هي ضغوط الانحناء بالقرب من المركز.

فلانج العمياء

على الرغم من هذه الضغوط، فإن الشفّات العمياء مناسبة للتطبيقات ذات الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية. وبما أنه يمكن تكييف الشفّات العمياء لتلبية الاحتياجات المحددة للنظام، فإنها تقدم حلًّا مرنًا وموثوقًا به لشبكات الأنابيب المختلفة.

خاتمة

ويلعب كل نوع من أنواع الشفة دورا فريدا في شبكة الأنابيب، واختيار الشفة المناسبة أمر حاسم لضمان التركيب الآمن والفعال. سواء كنت تتعامل مع تطبيقات الضغط العالي، الأنظمة التي تتطلب فك متكرر، أو الحالات التي لا يكون اللحام فيها خيارا، فهم خصائص كل نوع من الشفة هو المفتاح لاتخاذ الخيار الصحيح. بدءًا من شفة عنق اللحام القوية إلى شفة العمى متعددة الاستخدامات، يقدم كل نوع مزايا متميزة مصممة خصيصًا للاحتياجات المختلفة في أنظمة الأنابيب الصناعية.