สลักเกลียวสำหรับหน้าแปลน: คู่มือการเลือกตาม ASME B16.5 และ EN 1092

บทนำเกี่ยวกับข้อกำหนดการยึดหน้าแปลน

ข้อต่อหน้าแปลนเป็นที่แพร่หลายในระบบท่อในอุตสาหกรรมกระบวนการ พลังงาน เคมี และการเดินเรือ ความสมบูรณ์ของรอยต่อเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการเลือกและติดตั้งสลักเกลียวและนัตที่ถูกต้องอย่างยิ่ง คู่มือนี้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิคในการเลือกสลักเกลียวสำหรับหน้าแปลนที่สอดคล้องกับ ASME B16.5 (ทั่วไปในอเมริกาเหนือและน้ำมันและก๊าซทั่วโลก) และ EN 1092 (มาตรฐานยุโรป) เราครอบคลุมความแตกต่างของมิติ การเลือกวัสดุ (ASTM A193 B7, B8, B16) คำแนะนำแรงบิดและแรงขัน และข้อผิดพลาดทั่วไปที่ควรหลีกเลี่ยง

ASME B16.5 กับ EN 1092: ขนาดหน้าแปลนและขนาดสลักเกลียว

แม้ว่ามาตรฐานทั้งสองจะกำหนดขนาดหน้าแปลน แต่ก็แตกต่างกันในพิกัดแรงดัน-อุณหภูมิ ประเภทหน้าแปลน และรูปแบบรูสลักเกลียว การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการเลือกความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางสลักเกลียวที่ถูกต้อง

ASME B16.5

ASME B16.5 ครอบคลุมหน้าแปลนตั้งแต่ NPS 1/2 ถึง NPS 24 ในคลาสแรงดัน 150, 300, 400, 600, 900, 1500 และ 2500 ขนาดสลักเกลียวระบุโดยเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ (เช่น 3/4 นิ้ว) และจำนวนสลักเกลียว สลักเกลียวทั่วไปมีเกลียว UNC (หยาบ) สำหรับขนาดสูงสุด 1 นิ้ว และเกลียว 8UN สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า มาตรฐานมีตารางสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมสลักเกลียว จำนวนสลักเกลียว และเส้นผ่านศูนย์กลางรูสลักเกลียว

EN 1092

EN 1092-1 ครอบคลุมหน้าแปลนตั้งแต่ DN 10 ถึง DN 4000 ในรหัส PN (PN 2.5 ถึง PN 400) ขนาดสลักเกลียวเป็นเมตริก (เช่น M16, M20) พร้อมระยะพิทช์เกลียวตาม ISO 261 รูปแบบรูสลักเกลียวแตกต่างจาก ASME; ตัวอย่างเช่น หน้าแปลน DN 100 PN 16 มี 8 รูสำหรับสลักเกลียว M16 ในขณะที่หน้าแปลน NPS 4 Class 150 ที่เทียบเท่ามี 8 รูสำหรับสลักเกลียว 5/8 นิ้ว ความยาวสลักเกลียวต้องคำนึงถึงความหนาของหน้าแปลน ความหนาของปะเก็น และความสูงของนัต

ตารางเปรียบเทียบ

เมื่อเลือกสลักเกลียว ให้ตรวจสอบมาตรฐานหน้าแปลนและคลาสแรงดันเสมอ สำหรับระบบผสม (เช่น หน้าแปลน ASME กับท่อ EN) ให้ปรึกษารหัสที่เกี่ยวข้องหรือใช้อะแดปเตอร์

การเลือกวัสดุ: B7, B8, B16 สำหรับงานหน้าแปลน

การเลือกวัสดุสลักเกลียวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิปฏิบัติการ แรงดัน สภาพแวดล้อมการกัดกร่อน และข้อกำหนดของรหัส ASTM A193 ครอบคลุมวัสดุสลักเกลียวเหล็กอัลลอยและสแตนเลส เกรดทั่วไปที่สุดคือ B7, B8 และ B16

ASTM A193 Grade B7

B7 เป็นเหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัม (4140 หรือ 4142) ที่ผ่านการอบชุบเพื่อให้มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับอุณหภูมิตั้งแต่ -40°F ถึง 1000°F (-40°C ถึง 538°C) B7 เป็นวัสดุหลักสำหรับข้อต่อหน้าแปลนทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่ไม่กัดกร่อนหรือกัดกร่อนเล็กน้อย มีความต้านทานแรงดึงที่ดีเยี่ยม (125 ksi ขั้นต่ำ) และใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงกลั่น โรงงานเคมี และการผลิตไฟฟ้า

ASTM A193 Grade B8

B8 เป็นสแตนเลสออสเทนนิติก (Type 304) ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูง มีจำหน่ายใน Class 1 (อบอ่อน) และ Class 2 (ชุบแข็ง) B8 Class 2 มีความแข็งแรงสูงกว่า (125 ksi ขั้นต่ำ) แต่จำกัดอุณหภูมิสูงสุด 800°F (427°C) B8 เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน เช่น การเดินเรือ กระบวนการเคมี และอุตสาหกรรมอาหาร อย่างไรก็ตาม มันไวต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นของคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 140°F (60°C)

ASTM A193 Grade B16

B16 เป็นเหล็กโครเมียม-โมลิบดีนัม-วาเนเดียมที่ออกแบบมาสำหรับงานอุณหภูมิสูงถึง 1100°F (593°C) มีความต้านทานการคืบสูงกว่า B7 และมักใช้ในระบบไอน้ำและการใช้งานแรงดันสูง B16 มีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำ 110 ksi นอกจากนี้ยังใช้ในงานอุณหภูมิต่ำถึง -20°F (-29°C)

เกณฑ์การเลือก

• อุณหภูมิ: สำหรับอุณหภูมิสูงกว่า 800°F ให้ใช้ B16 สำหรับงานอุณหภูมิต่ำมาก ให้พิจารณา A320 L7 (เหล็กกล้าคาร์บอนอุณหภูมิต่ำ)
• การกัดกร่อน: ในงานที่มีซัลไฟด์ (NACE MR0175/ISO 15156) ให้ใช้ B7M (B7 ที่ปรับเปลี่ยนด้วยความแข็งควบคุม) หรือ B8M (สแตนเลส 316)
• ความแข็งแรง: B7 และ B8 Class 2 มีความแข็งแรงสูงกว่า B16 สำหรับหน้าแปลนแรงดันสูง B7 เป็นเรื่องปกติ
• การปฏิบัติตามรหัส: ASME B31.3 และ ASME Section VIII กำหนดให้ใช้วัสดุสลักเกลียวตาม A193 สำหรับหน้าแปลนรับแรงดัน

คำแนะนำแรงบิดและแรงขันสำหรับข้อต่อหน้าแปลน

แรงขันที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการรั่วไหลและความเสียหายของหน้าแปลน แรงขันทำได้โดยการใช้แรงบิด แรงดึง หรือแรงไฮดรอลิก แรงขันเป้าหมายควรเพียงพอที่จะอัดปะเก็นและรักษาการซีลภายใต้สภาวะการทำงาน

การคำนวณแรงบิด

สมการแรงบิดพื้นฐานคือ: T = K × F × D โดยที่ T = แรงบิด (N·m หรือ ft-lb), K = ค่า nut factor (ไม่มีหน่วย โดยทั่วไป 0.15-0.25 สำหรับเกลียวหล่อลื่น), F = แรงขันที่ต้องการ (N หรือ lb), D = เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสลักเกลียว (m หรือ in) ตัวอย่างเช่น สลักเกลียว B7 ขนาด 3/4" ที่มี K=0.20 และแรงขันเป้าหมาย 30,000 lb ต้องการ T = 0.20 × 30,000 × 0.75 = 4,500 in-lb (375 ft-lb)

แนวทางแรงขัน

แรงขันทั่วไปสำหรับสลักเกลียวหน้าแปลนคือ 40-60% ของความแข็งแรงครากของสลักเกลียว สำหรับ B7 (ความแข็งแรงคราก 105 ksi) สลักเกลียว 3/4" (พื้นที่รับแรงดึง 0.334 in²) มีแรงคราก 35,070 lb ที่แรงขัน 50% เป้าหมายคือ 17,535 lb ควรปรึกษาความเค้นซีลที่แนะนำจากผู้ผลิตปะเก็นเสมอ

ลำดับการขัน

ใช้รูปแบบการขันไขว้ (รูปแบบดาว) ในหลายรอบ: 30%, 60%, 100% ของแรงบิดสุดท้าย สำหรับหน้าแปลนขนาดใหญ่ ให้ใช้เครื่องดึงไฮดรอลิกเพื่อความแม่นยำ

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการยึดหน้าแปลนและวิธีหลีกเลี่ยง

• ความยาวสลักเกลียวไม่ถูกต้อง: สั้นเกินไปทำให้เกลียวเข้าไม่พอ ยาวเกินไปอาจชนก้น ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีเกลียวโผล่พ้นนัตอย่างน้อย 1-2 เส้น
• ขันแน่นเกินไป: ทำให้ปะเก็นแตก หน้าแปลนบิดเบี้ยว หรือสลักเกลียวแตก ใช้ประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้ว
• ขันไม่แน่นพอ: ทำให้รั่วซึม ปฏิบัติตามแรงขันที่แนะนำ
• ผสมวัสดุ: โลหะต่างชนิดอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบกัลวานิก ใช้วัสดุที่เข้ากันได้ (เช่น B7 กับนัต 2H)
• ละเลยการหล่อลื่น: เกลียวแห้งเพิ่มแรงเสียดทานและลดแรงขัน ใช้สารป้องกันการยึดติดหรือน้ำมันหล่อลื่นตามผู้ผลิต
• ใช้สลักเกลียวซ้ำ: ควรเปลี่ยนสลักเกลียวหลังการถอดประกอบ โดยเฉพาะถ้าเคยครากแล้ว

โซลูชัน LOKRON สำหรับการยึดหน้าแปลน

LOKRON (Suzhou Fulida) จัดหาสลักเกลียวความแข็งแรงสูงและนัตหกเหลี่ยมหนักที่ได้รับการรับรองตาม ASTM A193 (B7, B8, B8M, B16) และ A194 (2H, 8, 8M) ผลิตภัณฑ์ของเราผลิตตามขนาด ASME B16.5 และ EN 1092 พร้อมการตรวจสอบย้อนกลับวัสดุตาม EN 10204 3.1 อย่างสมบูรณ์ เรายังมีความยาวพิเศษ สารเคลือบ (เช่น ชุบสังกะสี, PTFE) และการปฏิบัติตาม NACE MR0175 สำหรับงานที่มีซัลไฟด์ ไม่ว่าคุณต้องการสต็อกมาตรฐานหรือโซลูชันทางวิศวกรรม LOKRON รับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือ

คำถามที่พบบ่อย

1. ความแตกต่างระหว่างสลักเกลียวและโบลท์หกเหลี่ยมสำหรับหน้าแปลนคืออะไร?

สลักเกลียวมีเกลียวทั้งสองด้านและใช้กับนัตสองตัว ทำให้ประกอบและถอดข้อต่อหน้าแปลนได้ง่ายกว่า โบลท์หกเหลี่ยมมีหัวด้านหนึ่งและใช้นัตตัวเดียว สลักเกลียวเป็นที่นิยมสำหรับหน้าแปลนเพราะให้แรงขันสม่ำเสมอมากกว่าและมีโอกาสเกิดการเสียดสีน้อยกว่า

2. จะกำหนดความยาวสลักเกลียวที่ถูกต้องสำหรับหน้าแปลนได้อย่างไร?

ความยาวสลักเกลียว = ความหนาหน้าแปลน (ทั้งสองด้าน) + ความหนาปะเก็น + ความสูงนัต (สองตัว) + ระยะพิทช์เกลียว 2-3 เส้นสำหรับส่วนที่โผล่ ดูตาราง ASME B16.5 หรือ EN 1092 สำหรับความยาวมาตรฐาน

3. สามารถใช้สลักเกลียว B7 ในสภาพแวดล้อมทางทะเลได้หรือไม่?

B7 ไม่ทนต่อการกัดกร่อน จะเป็นสนิมในสภาพแวดล้อมทางทะเล ใช้ B8 (สแตนเลส 304) หรือ B8M (สแตนเลส 316) เพื่อความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า หรือใช้สารเคลือบป้องกัน

4. ควรใช้แรงบิดเท่าใดสำหรับสลักเกลียว B7 ขนาด 1 นิ้วบนหน้าแปลน Class 300?

แรงบิดขึ้นอยู่กับประเภทปะเก็นและแรงขันที่ต้องการ ค่าทั่วไปคือ 500-600 ft-lb สำหรับเกลียวหล่อลื่น ปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตปะเก็นและใช้ประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้วเสมอ

5. สลักเกลียว LOKRON ได้รับการรับรอง PED หรือไม่?

ใช่ LOKRON มีใบรับรอง PED 2014/68/EU และสามารถจัดหาสลักเกลียวพร้อมใบรับรองการตรวจสอบ EN 10204 3.1 สำหรับการใช้งานอุปกรณ์รับแรงดัน

สรุป

การเลือกสลักเกลียวที่ถูกต้องสำหรับข้อต่อหน้าแปลนต้องเข้าใจมาตรฐานหน้าแปลน (ASME B16.5 หรือ EN 1092) เลือกวัสดุที่เหมาะสม (B7, B8, B16) ตามสภาวะการใช้งาน และใช้แรงบิดและแรงขันที่ถูกต้อง หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดทั่วไปโดยปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมและใช้ตัวยึดที่ได้รับการรับรอง LOKRON นำเสนอสลักเกลียวและนัตที่ครอบคลุมพร้อมการตรวจสอบย้อนกลับและการปฏิบัติตามมาตรฐานสากล