หน้าแปลน – Flange

เราเป็นผู้นำเข้า และจัดจำหน่าย อุปกรณ์ยูพีวีซี ท่อยูพีวีซี uPVC วาล์วยูพีวีซี uPVC วาล์วทองเหลือง วาล์วเหล็กหล่อ วาล์วสแตนเลส SANKING, KITZ, KISTLER, ERA, CENIT ฯลฯ

งานระบบประปาและท่อ

หน้าแปลน โดยทั่วไป หมายถึง ขอบหรือปากของข้อต่อที่ยกนูนขึ้นมา ทำหน้าที่ เพิ่มความแข็งแรงให้กับ ท่อที่เชื่อมต่อแบบหน้าแปลน

หน้าแปลน สามารถใช้เป็นแผ่นหน้าจาน (Plate) หรือแบบแหวน (Ring) ที่สร้างการเชื่อมต่อกับปลายท่อ (เช่น Closet Flange ที่ใช้ยึดติดกับพื้นห้องน้ำและเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำ) ส่วนหน้าแปลนบอด (Blind Flange) เป็นแผ่นจานสำหรับปิดส่วนปลายของท่อ (สิ้นสุดปลายท่อ) โดยใช้ชุดน็อตยึดติดระหว่างข้อต่อหน้าแปลน 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน

หน้าแปลนทั่วไปที่ใช้ในงานประปา ได้แก่ หน้าแปลน Surrey หรือ Danzey, หน้าแปลน York flange, Sussex, Essex การใช้งานเช่น หน้าแปลน Surrey และ York ใช้ต่อด้านบนของถังเก็บน้ำร้อน

หน้าแปลนท่อ

หน้าแปลนใช้สำหรับเชื่อมต่อท่อเข้าด้วยกัน และอื่นๆ เช่น วาล์ว, ข้อต่อ, ตัวกรอง และถังแรงดัน สุดท้ายเมื่อเสร็จงาน จะปิดด้วยหน้าแปลนบอด (Blind Flange)

หน้าแปลนเชื่อมต่อกันด้วยสลักเกลียว และการปิดการซึมด้วยการใช้ปะเก็นหรือวิธีการอื่นๆ อาจรวมถึงวิธีการทางกลเพื่อช่วยลดการรั่วไหล เช่น ฝาครอบหน้าแปลน (Spray Flanges) รวมถึงอุตสาหกรรมที่มีการมีสารไวไฟ, สารระเหยง่าย, สารที่เป็นพิษ, สารกัดกร่อน อุปกรณ์ป้องกันหน้าแปลน (Flange guards) ช่วยเพิ่มระดับการป้องกันและความปลอดภัย

ประเภทหน้าแปลน

ขอบคุณรูปภาพจาก Piping Analysis

มาตรฐานหน้าแปลน

มีมาตรฐานหน้าแปลนที่แตกต่างกันมากมายทั่วโลก เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานและความสามารถในการเปลี่ยนทดแทนกันได้ โดยได้รับการออกแบบให้เป็นขนาดมาตรฐาน โดยมาตรฐานหน้าแปลนทั่วไป ได้แก่ ASA/ASME (สหรัฐอเมริกา), PN/DIN (ยุโรป), BS10 (อังกฤษ/ออสเตรเลีย) และ JIS/KS (ญี่ปุ่น/เกาหลี)

มาตรฐานหน้าแปลนสหรัฐอเมริกา คือ ASME B16.5 (ส่วน ANSI หยุดเผยแพร่ B16.5 ในปี ค.ศ.1996) หน้าแปลน ASME B16.5 มีขนาดสูงสุด 24″ และรับแรงดัน Class 2,500 หน้าแปลนที่มีขนาดใหญ่กว่า 24″ จะอยู่ใน ASME B16.47

ส่วนใหญ่ มาตรฐานหน้าแปลนที่เปลี่ยนทดแทนกันได้ จะเป็นมาตรฐานท้องถิ่น ส่วนใหญ่จะสอดคล้องกับมาตรฐาน ISO อย่างไรก็ตาม บางมาตรฐานหน้าแปลนในท้องถิ่นอย่างยังคงแตกต่างกัน

ตัวอย่างการเลือกใช้ เช่น มาตรฐานหน้าแปลน ASME จะใช้งานได้กับ มาตรฐานหน้าแปลน ISO

นอกจากนี้ หน้าแปลนจำนวนมากในแต่ละมาตรฐานยังแบ่งออกตาม ระดับความดัน (Pressure Classes) ซึ่งช่วยให้หน้าแปลนสามารถรับแรงดันที่แตกต่างกันได้

ตัวอย่างการเลือกใช้ เช่น มาตรฐานหน้าแปลน ASME 150 จะไม่สามารถใช้ได้กับ มาตรฐานหน้าแปลน ASME 300

แรงดันตาม Class จะมีความแตกต่างกัน ตามความดัน และอุณหภูมิ สำหรับวัสดุหน้าแปลนที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีแรงดัน Class พิเศษสำหรับท่อที่ใช้สำหรับโรงงานแปรรูป, สถานีผลิตไฟฟ้า ตามที่บริษัท, ผู้รับเหมาจัดซื้อและก่อสร้างทางวิศวกรรม (EPC) ต้องการโดยเฉพาะ

ภาพตัด ใบหน้า หน้าแปลน และการเชื่อมต่อ

Face Types : Flat Face, Raised Face, Lap Joint, Ring Joint, Male & Female, Tongue & Groove

Flange Types : Welding Neck Flange, Slip on Flange, Socket Weld Flange, Lap Joint Flange, Threaded Flange, Blind Flange

ขอบคุณรูปภาพจาก savree

มาตรฐานหน้าแปลน ASME (U.S.)

ข้อกำหนดชั้นแรงดันตามการผลิต

หน้าแปลนแต่ละแบบผลิตขึ้นตามขนาดมาตรฐาน (Dimensions) ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่

หน้าแปลนแบบ Flat-Face Flanges ได้แก่ Class 125, 250

หน้าแปลนแบบ Ring-Joint, Tongue and Groove, and Raised-Face Flanges ได้แก่ Class 150, 300, 400, 600, 900, 1500 และ 2500

หน้าแปลนท่อที่ผลิตตามมาตรฐาน เรียกว่า ASME B16.5 หรือ ASME B16.47 และ MSS SP-44 โดยทั่วไปจะทำจากวัสดุที่ได้จากการหลอม (Forged Materials) และมีพื้นผิวที่มีการกลึง

มาตรฐาน ASME B16.5 หมายถึง ขนาดของท่อ (NPS) ตั้งแต่ 1⁄2″ ถึง 24″ และ มาตรฐาน B16.47 ตั้งแต่ 26″ ถึง 60″

รูปแบบหน้าแปลนพื้นฐาน ได้แก่ Weld Neck, Slip-On, Lap Joint, Socket Weld, Threaded และแบบ Blind

ข้อกำหนดชั้นแรงดันตามมาตรฐาน

มาตรฐานหน้าแปลน B16.5 ได้แก่ Class 150, 300, 400, 600, 900, 1500 และ 2500

มาตรฐานหน้าแปลน B16.47 ได้แก่ Class 75, 150, 300, 400, 600, 900

อย่างไรก็ตาม Class แรงดันดังกล่าวนี้ ไม่ได้สอดคล้องกับ แรงดันสูงสุดในหน่วย PSI ซึ่งความดันสูงสุด PSI จะขึ้นอยู่กับวัสดุของหน้าแปลน และอุณหภูมิแทน

ตัวอย่างความดันสูงสุด เช่น สำหรับหน้าแปลน Class 150 = 285 psi และสำหรับหน้าแปลน Class 300 = 740 psi ซึ่งหน้าแปลน Class ทั้งสองแบบนี้ เป็นวัสดุเหล็กกล้าคาร์บอน ASTM a105 และมีอุณหภูมิต่ำกว่า 100°F เหมือนกัน

ประเภทของปะเก็น (Gasket) และน็อต (Bolt) จะมีการกำหนดมาตรฐาน บางครั้งจะอ้างอิงจาก ASME Boiler and Pressure Vessel Code (B & PVC) ซึ่งหน้าแปลนที่มี Gasket และ Bolt ประเภทนี้ จะได้รับการยอมรับโดย ASME Pipe Codes เช่น ASME B31.1 Power Piping และ ASME B31.3 Process Piping

ข้อกำหนดมาตรฐานตามวัสดุและการใช้งาน

วัสดุที่ทำหน้าแปลนตาม ASME: SA-105 เป็นข้อกำหนด เหล็กกล้าคาร์บอน สำหรับงานท่อ

วัสดุที่ทำหน้าแปลนตาม ASME: SA-266 ป็นข้อกำหนด เหล็กกล้าคาร์บอน สำหรับส่วนประกอบถังแรงดัน (Pressure Vessel)

วัสดุที่ทำหน้าแปลนตาม ASME: SA-182 ป็นข้อกำหนด หน้าแปลนท่อเหล็กหลอม (Alloy-Steel) ที่รีดขึ้นรูป, ข้อต่อ และวาล์ว ที่ใช้งานอุณหภูมิสูง

นอกจากนี้ หน้าแปลนจำนวนมากที่ใช้ มาตรฐานอุตสาหกรรม บางกรณีอาจใช้ได้กับงาน ASME

ส่วนประกอบหน้าแปลน

ขอบคุณรูปภาพจาก theprocesspiping

มาตรฐานหน้าแปลน European (EN / DIN)

ประเทศในยุโรปส่วนใหญ่ติดตั้งหน้าแปลนตามมาตรฐาน DIN EN 1092-1 (หน้าแปลนสเตนเลส หรือเหล็กหลอม) คล้ายกับมาตรฐานหน้าแปลน ASME

รูปแบบหน้าแปลนพื้นฐาน เช่น Weld neck flange, Blind Flange, Lapped Flange, Threaded Flange (ใช้เกลียว ISO7-1 แทนเกลียว NPT) Weld On Collar, Pressed Collars และ Adapter Flange เช่น หน้าแปลนแบบข้อต่อตรง (GD Press)

รูปแบบต่างๆ ของมาตรฐานหน้าแปลน EN 1092-1 (European Norm / Euronorm) ได้ระบุมาตรฐานตามชนิดหน้าแปลน ดังนี้

ชนิดหน้าแปลน	มาตรฐาน EN	มาตรฐาน DIN
Weld-neck flange	Type 11	DIN 2627 – DIN 2638
Blind flange	Type 05	DIN 2527
Threaded flange	Type 12	DIN 2558, DIN 2565 – DIN 2569
Flat flange	Type 01	DIN 2573, DIN 2576
Lapped flange	Type 02 and Type 04	DIN 2641, DIN 2642, DIN 2655, DIN 2656

มาตรฐานหน้าแปลน EN1092-1 เหล็กและสแตนเลส มีประเภทหน้าสัมผัส Raised หรือ None Raised Faces ที่แตกต่างกัน ตามรูปแบบ ดังตารางด้านล่าง

รูปแบบ (Form) : ประเภทของหน้าสัมผัส	DIN EN 1092-1
Without raised face	Form A
Raised face (Rz = 160 mechanical turned)	Form B1
Raised race (Rz = 40 mechanical turned)	Form B1
Raised face (Rz = 16 mechanical turned)	Form B2
Tongue ตามที่ระบุ DIN2512	Form C
Groove ตามที่ระบุ DIN 2512	Form D
Male ตามที่ระบุ DIN 2513	Form E
Female ตามที่ระบุ DIN 2513	Form F
Female according to DIN 2514	Form G
Male according to DIN 2514	Form H

มาตรฐานหน้าแปลนในประเทศอื่นๆ

หน้าแปลนส่วนที่เหลือจะถูกผลิตขึ้นตามมาตรฐาน ISO ของวัสดุ, แรงดัน ฯลฯ ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานท้องถิ่น เช่น DIN, BS และอื่นๆ

หน้าแปลนแบบกะทัดรัด (Compact flanges)

เนื่องจาก หน้าแปลนแบบ Compact มีขนาดที่เพิ่มขึ้น ทำให้ค่อนข้างหนัก และซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการจัดซื้อ, ติดตั้ง และบำรุงรักษาสูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หน้าแปลนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นใช้งานยาก และต้องใช้พื้นที่มากขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ มีขั้นตอนการจัดการ และการติดตั้งที่ยากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการติดตั้งระยะไกล เช่น แท่นขุดเจาะน้ำมัน

Applications of compact flanges

ต้นทุนเริ่มต้นของหน้าแปลนแบบ Compact ที่มีประสิทธิภาพสูงตามทฤษฎี ย่อมมีราคาสูงกว่า หน้าแปลนแบบปกติอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจาก ความคลาดเคลื่อนที่น้อย, การออกแบบ และการติดตั้งที่ซับซ้อนกว่า ตัวอย่างเช่น หน้าแปลนแบบ Compact มักใช้กับงาน น้ำมัน และก๊าซ, แท่นยึดติดพื้นทะเล (Sea-Riser), งานเกี่ยวกับความเย็น และงานที่เกี่ยวกับแช่แข็ง (Cryogenics), การฉีดแก๊ส (Gas Injection), งานอุณหภูมิสูง และการใช้งานนิวเคลียร์

ขอบคุณรูปภาพจาก acxshop

ขอบคุณข้อมูล
– en.wikipedia.org/wiki/Flange
– theprocesspiping.com/flanges
– piping-world.com/piping-flanges
– savree.com/encyclopedia/flange-faces