مبدأ ختم فم الجرس

1.  نظرة عامة على الشفاه والجرس والفم والقيمة الأساسية للختم

إن فم الجرس هو عنصر رئيسي في نظم خطوط الأنابيب لربط خطوط الأنابيب والمعدات لتمكين النقل المتوسط. يتميز بتصميم متوهج على شكل جرس في نهاية الشفة، ويستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل الهندسة البتروكيميائية، ونقل الغاز الطبيعي، ومعالجة المياه، والطاقة. يمكن أن يؤدي فشل الختم بسهولة إلى حوادث تتعلق بالسلامة وخسائر اقتصادية ؛ ولذلك، فإن توضيح مبدأ الإغلاق وإتقان تكنولوجيات الوقاية والمراقبة أمران حاسمان للتشغيل المستقر لخطوط الأنابيب.

2.  مبدأ ختم فم الجرس

يعتمد إغلاق الفم الجرس للشفاه بشكل أساسي على "منع التسرب بالضغط التلامسي"، الذي يمنع مسار اختراق الوسط من الداخل إلى الخارج من خط الأنابيب من خلال التوافق المحكم بين عنصر منع التسرب وسطح منع التسرب للشفة. تتضمن عملية الإغلاق ثلاثة عناصر أساسية: هيكل السطح المانع للتسرب، خصائص عنصر الإغلاق المانع للتسرب، وتأثير قوة ما قبل الشد. ويمكن تقسيم هذا المبدأ المحدد إلى الجوانب الثلاثة التالية:

(1) مبدأ "تناسب المطابقة" لعنصر منع التسرب

السطح المانع للتسرب فم الجرس يتبنى عادة تصميم الوجه المرفوع (RF)، وجه الذكر والأنثى (MFM)، أو تصميم اللسان والأخدود (TG). ويتعين مضاهاة أسطح منع التسرب المختلفة بعناصر منع التسرب المقابلة لتشكيل واجهة منع تسرب أولية من خلال "مضاهاة العناصر السطحية":

· الواجهة المرفوعة + الحشية المرنة: مناسبة لسيناريوهات الضغط المتوسط والمنخفض. تحت تأثير قوة ما قبل الشد، تخضع الحشية المرنة لتشوه مرن لملء الخدوش والمنخفضات الصغيرة على السطح المانع للتسرب الأملس، وتشكيل طبقة تلامس مانعة للتسرب مستمرة وسد مسار الاختراق المتوسط.

· الوجه الذكري الأنثوي/اللسان والأخاديد + حشية الكسوة المعدنية: يوفر تصميم حشية الكبس المعدني المتعدد الأذرع أو حشية الكبس المعدني "قيداً موضعي" على عنصر منع التسرب من خلال بنيته الميكانيكية، مما يمنع إزاحة الحشية في الظروف القصوى. وتستخدم الحشية المغلفة بالمعادن، مثل حشية الغرافيت المغلفة بالفولاذ المقاوم للصدأ، صلابة المعدن لضمان ملاءمة آمنة للسطح المانع للتسرب. وفي الوقت نفسه، تساعد الحشوة المرنة الداخلية، مثل الغرافيت، على ملء الثغرات الصغيرة، مما يحقق مزيجا من "الدعم الصلب والختم المرن".

(2) مبدأ "نقل الضغط" للقوة قبل التشديد

قوة ما قبل الشد هي القوة الدافعة الرئيسية للختم. وهو ينقل القوة الخارجية إلى السطح المانع للتسرب من الشفة وعنصر منع التسرب من خلال وصلة مسمار مع العملية المحددة على النحو التالي

1.  مسمار ما قبل التشديد: تطبيق قوة ما قبل الشد على مسامير ربط الشفة باستخدام مفتاح ربط عزم أو شداد هيدروليكي، مما يسبب استطالة مرنة للمسامير وتدفع أسطح منع التسرب الشفة للاقتراب من بعضها البعض.

2.  تشوه عنصر منع التسرب: تعمل قوة البتر من السطح المانع للتسرب من الشفة على عنصر منع التسرب، مما يتسبب في تعرضه لتشوه مرن أو مرن -بلاستيكي. يمكن للتشوه المرن استعادة حالة التركيب تلقائيًا عندما يتذبذب الضغط، في حين أن التشوه المرن اللدن يمكن أن يشكل "محيط إغلاق دائم" للتكيف مع المخالفات الدقيقة للسطح المانع للتسرب.

3.  تشكيل ضغط التلامس: عند تشوه عنصر منع التسرب، فإنه يخلق "ضغط تلامس" في المنطقة التي يلامس فيها السطح المانع للتسرب. إذا كان ضغط التلامس هذا يتجاوز الضغط الداخلي للوسيط في خط الأنابيب، فإن الوسيط لا يمكن أن يهرب من خلال واجهة الغلق، مما يمنع التسرب بشكل فعال. ومع ذلك، إذا كانت قوة الشد الأولية غير كافية، فإن ضغط التلامس سيكون أقل من الضغط المتوسط. في هذه الحالة، يمكن للوسط التسرب من خلال الفجوات في السطح المانع للتسرب، مما يؤدي إلى التسرب.

(3) "مضاد الاختراق" المبدأ المساعد من الخصائص المتوسطة

ويتصل أثر الختم أيضاً بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للوسيط المنقول، واختيار ومضاهاة عناصر الختم مطلوبان لتحقيق "مقاومة الاختراق":

· متوسطة اللزوجة: تتسم الأوساط ذات اللزوجة العالية بميوعة جزيئية ضعيفة وقدرة ضعيفة على الاختراق، مما يتطلب استواء أقل للسطح المانع للتسرب. تحتوي الأوساط منخفضة اللزوجة على جزيئات نفاذة للغاية، لذلك يجب استخدام عناصر الإغلاق عالية الكثافة للحد من مسارات الاختراق الجزيئي.

· التآكل المتوسط: يمكن للوسائط الأكالة أن تتآكل السطح المانع للتسرب وعناصر المانع للتسرب. وينبغي اختيار مواد مقاومة للتآكل لمنع حدوث فجوات في السطح المانع للتآكل.

3.  الاستنتاج والتوقعات

مبدأ الختم فم الجرس تركز على "منع التسرب بالضغط التلامسي"، بالاعتماد على التآزر بين سطح منع التسرب، وعنصر منع التسرب، وقوة ما قبل الربط، بينما تتأثر بالخصائص المتوسطة وظروف التشغيل. وينبغي إنشاء نظام لإدارة الحلقة المغلقة من أجل الحد بفعالية من خطر التسرب.