معرض الخمسة الكبار



فلنجة داعمة من البلاستيك المقوى بالألياف.

فلنجة داعمة من البلاستيك المقوى بالألياف.

الفلنجات تتغـــــلب على حجم الأنابيب

18/10/2018

سوف تشارك رينيرت-ريتز* في جناح بي إم سي جلف في معرض الخمسة الكبار. وسوف تركز الشركة على مشكلة حجم الأنابيب، وكيفية حل هذه المشكلة، وغيرها من الأمور التي تتعلق بالفلنجات الخاصة.

على مدى آلاف السنين، استخدمت الأنابيب لإمداد أو تفريغ السوائل. وفي كل عصر من العصور، يتم تحديد المواد على حسب توفرها وعلى حسب أحدث التكنولوجيا السائدة، بدءًا من أنظمة الصرف الصحي الحجرية تحت الأرض التي تعود إلى العصر 3.800 قبل الميلاد إلى أنابيب المياه الخشبية والأنابيب المصنوعة من الحديد المصبوب التي ظهرت في العصور الوسطى. 
وقد سادت الأنابيب المصنوعة من حديد الصب في عام 1873، وتم طرح «أحجام الفلنجات القياسية باعتبارها أبعادًا قياسية» في 1882، وذلك من قبل الاتحاد الألماني للمتخصصين في الغاز والمياه بالتعاون مع رابطة المهندسين الألمان. 
وفي عام 1927، تم طرح فكرة ترتيب فتحات البراغي على الفلنجات بطريقة نظامية على المحورين الرئيسيين بغض النظر عن المادة المستخدمة، وأن تكون الأعداد قابلة للقسمة على أربعة1. هذا الأمر ظل ساريًا حتى اليوم وتم تحــديــده في الوقـــت الحالي في أوروبا من قبل 1092 2EN.
وفي الثلاثينات، كانت المواد الخام المستخدمة حتى ذلك الحين هي الحديد المصبوب، والفولاذ، والأشغال الحجرية وغيرها، ثم تم استكــمال المجموعة بأول مواد تنتج اصطناعيًا وهي مادة الـ PVC، و HDPE أو LDPE3. وعلى ضوء ذلك، وبشكل متناظر مع الأنابيب المعروفة، تم إرساء الأبعاد ومعايير الجودة لهذه الأنابيب المبتكرة بشكل تدريجي للتحول إلى معايير قياسية بهدف تأكيد أهميتها لصناعة الأنابيب. على سبيل المثال، كانت أول معايير قياسية تم وضعها للأنابيب المصنوعة من الـ PVC الصلب (اليوم تعرف باسم PVC-U) في عام 1941. وأصبح البولي إيثلين محور الاهتمام لتصنيع الأنابيب في الخمسينيات، ثم أصبح قياسيًا لأول مرة في عام 1960 مع معايير الأنابيب 80754/8074 DIN لأنابيب HDPE، و 80732/8075 DIN لأنابيب LDPE. 
وعلى مر السنين، تم تطوير مادة HDPE مع تحسن جهد الكسر بالزحف في عدة خطوات، لتصبح اليوم هذه المادة واحدة من المواد الرئيسية في أسواق توريد المياه وإدارة المخلفات. 
ويمكن تقسم البولي إيثيلين المستخدمة إلى ثلاثة أنواع: PE 63 (الجيل الأول) مع حد أدنى للجهد المطلوب 6.3 ميجاباسكل، و PE 80 (الجيل الثاني) مع حد أدنى للجهد المطلوب 8.0 ميجاباسكل، ثم 100 PE (الجيل الثالث) وهو النوع المستخدم على نطاق واسع في الوقت الحالي بحد أدنى للجهد يبلغ 10.0 ميجابكسل. إن الرقم الذي يأتي بعض الرمز PE يعد رقمًا بدون أبعاد ويتم تحديده على حسب جهد الكسر بالزحف تحت درجة ضغط داخلية عند 20 درجة مئوية بعد 50 عامًا مع المياه كوسيط للاختبار. 
وللانتقال إلى مواد أخرى ووصلات بين الأنابيب، جاءت فلنجات الربط لتكون الخيار الوحيد المتوفر في ذلك الوقت. وتم تطوير الفلنجات السائبة القياسية التي تتيح الربط مع فلنجات مماثلة بنفس الحجم مثل تلك المستخدمة في أنظمة الأنابيب الفولاذية. وتطلبت عمليات لحام البولي إيثلين استخدام فلنجات سائبة وهو ما تم تطويره آنذاك على سبيل المثال وفق الفلنجات الفولاذية القياسية (شكل 1).
الفلنجات وأبعاد الأنابيب
تستخدم فلنجات الربط لتوفير وصلات محكمة ولكن قابلة للفصل بين مقاطع الأنابيب. ويضمن ضغط التواصل السليم للأسطح الحلقية للفلنجات على الحشوات المتجاورة تحقيق الإحكام للنظام. 
وعادة ما يتم ربط الفلنجات بالبراغي وتمريرها عبر الفتحات الموجودة في سطح الفلنجة. وتتكون وصلات الفلنجات من وحدتين، حشوة تماثل السطح المحكم، وعدد معين من البراغي مع صواميل وفلكات. 
ويوجد موديلان من الفلنجات الثابتة، والسائبة. وعادة ما تكون الفلنجات الثابتة إما موجودة في الصب خلال عملية تصنيع أنابيب الحديد المصبوب (أنابيب بفلنجات: قطع F أو قطع FF) أو يمكن لحامها للجانب الأمامي من الأنابيب كتجهيز منفصل. 
أما الفلنجة السائبة فتكون سائبة على الأنبوب وتتطلب استخدام مكون إضافي، وهو جزء قاعدة أو عنق لحام، بحيث يمكن الربط بالفلنجة. وعلى خلاف الفلنجة الثابتة، يمكن وضعها على خط مع نمط الفتحات على فلنجات نظيرة للتركيب. 
وعند تصميم نظام الأنابيب، فإنه يجب الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الضغط ودرجة الحرارة والوسيط وتدفق الكتل، في حين يساعد تدفق الكتل والحد الأقصى المقبول من خسارة الضغط على تحديد المقطع المستعرض المطلوب للأنابيب. 
ونظرًا لأنه لا يمكن تصنيع أنبوبة لكل قطر داخلي محسوب، فإنه تم وضع أحجام قياسية اسميه للأنابيب. وعلى ضوء هذا القطر، يمكن تصميم الأنابيب والفلنجات حسب مستويات الضغط الذي كان يتم تحديده مسبقًا. وهذا يعني أنه يمكن تحديد أبعاد ربط الفلنجة بوضوح على حسب حجم الأنبوبة DN ومستوى الضغط PN. 
وفي ألمانيا، وضعت 1092 DIN EN أبعاد وتصميمات للفلنجات تناسب أحجام الأنابيب الاسمي 25 DN إلى 4000 NPS ولمستويات الضغط 2.5 PN إلى 400 PN مع الأخذ في الاعتبار أكبر قطر خارجي D، وقطر الدائرة K، وعدد فتحات البراغي وقطرها. 
ويأتي القطر الاسمي والضغط الاسمي رقم بدون أبعاد ويعد معلمًا رقميًا لمكون نظام الأنابيب ويستخدم لأغراض المرجعية. وترتبط هذه الأرقام بشكل غير مباشر مع الحجم المادي للفتحات أو القطر الخارجي للربط بالميلمتر أو الحد الأقصى للضغط المسموح بالبار، مع الأخذ في الاعتبار الجمع بين الخصائص الميكانيكية والمحيطية للمكون. 
وعادة ما يتم تصنيع أنابيب HDPE حسب معايير 8075/8074 DIN على سبيل المثال باستخدام عملية السحب الفراغي. وهنا يتم تشكيل الكتلة البلاستيكية لمادة HDPE المنتجة في عملية سحب حلقي من خلال معايرة فراغية للحصول على القطر الخارجي. 
كما يتم تحقيق السمك الجداري المطلوب عبر تنسيق دقيق بين إضافات المواد وسرعة السحب. ويأتي بعد القطر الخارجي المحدد وفق هذه العملية بعض الأرقام المفضلة المعروفة كسلسلة رينارد حسب 36 ISO أو 40657 ISO أو 3238 DIN. 
وبهذه الطريقة، يمكن تحديد سمك الجدار المناسب للأنابيب من خلال تحديد سلسلة الأنابيب S والتي تعني معدل معين للقطر الخارجي/سمك الجدار (معدل البعد القياسي) في كل حالة. 
وإذا أخذنا في الاعتبار خصائص المواد المستخدمة ومعامل (عامل أمان) التشغيل (حسابات)، فإنه يتم تحديد الأنابيب على حسب فئة الضغط. 
ووفقًا لهذه المعايير، فإن تصنيف أنابيب HDPE يجب أن يحتوي على معلومات عن المادة المستخدمة (قيمة الجهد)، والمقاييس المصاحبة، فضلا عن القطر الخارجي وسلسلة الأنابيب S أو معدل البعد القياسي. ومن ثم يتم تحديد القطر الداخلي أو الحجم القياسي الاسمي الفعلي للأنابيب بشكل غير مباشر فقط، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند حساب شبكات الأنابيب واختيار الفلنجات. 
كما يجب إيلاء أهمية خاصة لتصنيف الأنابيب (وتجهيزات الأنابيب) خلال التخطيط، ويظهر ذلك من خلال تسمـــــية أنابيب HDPE حسب معاييـــــــــــــر9 2-12201 DIN EN أو 10 2-1555 DIN EN على سبيل المثال. ويتم تحديد الأقطار الخارجية الاسمي للأنابيب إلى حجم الأنابيب الاسمي DN/OD. ويعد الحجم الاسمي رقمًا يشير إلى حجم أجزاء الأنابيب. ويتماثل ذلك مع حجم التصنيع بالميلمتر ويرتبط بالقطر الخارجي. على سبيل المثال، يتوافق القطر الخارجي الاسمي بحجم 250 مم مع حجم الأنابيب الاسمي 250 DN/OD مع القطر الداخلي المحسوب أو حجم الأنابيب الاسمي 204.6 مم في الموديل المتوافق مع معدل القطر القياسي 11. لذا يصبح من المهم معرفة حجم الأنابيب الاسمي محل المناقشة.
وصلات الفلنجات البلاستيكية
كما ذكر أعلاه، فإن أول وصلة فلنجات للأنابيب البلاستيكية كان تتكون من فلنجات سائبة وقواعد لحام. وفي نفس الوقت، فإن الفلنجات السائبة تتوفر بتصميمات مختلفة وتصنّع من مواد مثل الحديد المجلفن والفولاذ الذي لا يصدأ مع غلاف بلاستيكي ودهان بلاستيكي أو تتكون من بلاستك بالكامل أو بدون تقوية بالألياف. 
ويمكن ربط كل أنبوب أو قاعدة لحام مع فلنجة سائبة بحجم معين (حجم الأنابيب الاسمي). على سبيل المثال فإن أنابيب 250 DN/OD أو dn 250 مم تتطلب فلنجة سائبة 250 DN. ومع هذه الفلنجة، يمكن خلق وصلة الفلنجة مع الصمام أو فلنجة لأنبوبة من الحديد المصبوب أو الفولاذ مع حجم أنابيب اسميه 250 DN. وعليه يكون من البديهي أن نمط الثقوب متماثل وفق مستوى الضغط لكل من وصلتي الفلنجة. 
الشكل 4 يوضح بأن أبعاد الفلنجة 250 DN يتوافق ولكن القطر الداخلي للنظامين مختلفين ويقفز في القطر الداخلي لحجم الأنابيب الاسمي. بالإضافة إلى ذلك، فإنه تم تصميم قاعدة اللحام PE وفق الفلنجة الفولاذية، ونظرًا للخصائص المكيانيكية لـ HDPE، فإنه ستظهر سلوك مختلف تحت الضغط، خاصة في حالة الأبعاد dn 200 مم أو 200 DN/OP (حجم الفلنجة 200 DN) فأعلى. 
وفي حالة أنظمة الأنابيب تحت ضغط داخلي في ضغط تشغيل المكونات المسموح به PFA، فإن قد يحدث مشكلة خاصة في حالة الجمع بين قاعدة اللحام – الفلنجة السائبة. 
إن القوى المتولدة بسبب الضغط الداخلي العالي تؤدي إلى تشوه القاعدة (شكل 2) وهو ما يؤدي بدوره إلى إزاحة القاعدة وبالتالي خفض السطح المحكم. 
إن الترتيب الخاص للفلنجات السائبة وقاعدة اللحام مع سطح تلامس صغير لنقل القوة يميل إلى هذا التأثير. ولا يمكن الحصول على معلومات دقيقة عن متى يفشل الجمع بين الفلنجات السائبة وقاعدة اللحام وفق الحالة المذكورة أعلاه. حتى في الملحق 311 الجزء الثاني من 1-2210 DVS عن قواعد اللحام، فإن هناك إشارة فقط بأن أبعاد قاعدة اللحام لا تتيح الوصول إلى نتائج بخصوص قوتها أو قوة وصلة الفلنجات. 
لقد تم التعامل مع مشكلة حجم الأنابيب الاسمي على مدى العديد من السنوات من قبل كارل-ألبرت رينيرت، مؤسس رينيرت كيه جي (عرفت لاحقًا باسم رينيرت ريتز). 
وكانت النتيجة هذه ما يعرف بالفلنجات الخاصة، التي يتم حفرها داخل القاعدة مع فلنجات دعامة من الفولاذ (شكل 3). 
وقد نشرت يوروبلاست في أوبيرهاوسن- الشركة الرائدة في تصنيع الأنابيب البلاستيكية- هذا النوع الخاص من الفلنجات في كتيبها الفني لأول مرة في عام 1980.
ومازالت الفلنجات الخاصة مستخدمة على نطاق واسع حتى الآن، مع الأخذ في الاعتبار أن نفس حجم الفلنجة المتوافق مع الفلنجة السائبة المتماثلة لا يستخدم لأبعاد هذه الأنابيب، والنتيجة أن الفلنجة الثابتة فقط قد تنشأ عن وصلة الفلنجة السائبة، ولكن حجم الأنابيب الاسمي يكون أصغر قليلا. 
لذا فإن دائرة الفتحات K هي الأقرب إلى قطر الأنابيب الخارجي. ولتوزيع قوة الربط على الجانب الخلفي من القاعدة وبالتالي ضمان قوة ومتانة الفلنجة، فإنه يجب استخدام فلنجة فولاذية خاصة مع نفس نمط الفتحات. هذا الحل يساعد أيضًا على منع أي عيوب في عملية الجمع بين الفلنجة السائبة-قاعدة اللحام، خاصة تحدب القاعدة. 
هذا يعني أنه لا يجب استخدام وصلات فلنجات متوافقة مع فئة الضغط فقط، بل وصلات أنابيب PE للصمامات المصنوعة من الحديد المصبوب أو الفولاذ، ويصبح بالإمكان إيجاد أنابيب فلنجات بنفس الحجم الاسمي (ترتبط بالقطر الداخلي)، وهذا يتيح استخدام صمامات أصغر. 
على سبيل المثال، فإنه يمكن ربط صمام DN 200 بأنابيب 250 DN/OD أو dn 250 مم بمعدل بعد قياسي 11 مع قطر داخلي 204.6 مم، باستخدام فلنجة خاصة 250 d / 200 DN ومعدل بعد قياسي 11. هنا تتيح الفلنــجة الســائـبة مع قاعدة اللحـام استـخــدام صمــام بـبعـــد 250 DN (الشكل 4 و5). 
ولكن في حالة الحاجة إلى وصلة فلنجة متوافقة ومحكمة دائمًا- والذي قد يكون من الصعب استخدام حل الفلنجة الخاصة أو يتطلب الأمر حرية لربطة الفلنجة السائبة- فإن رينيرت ريتز قد وفرت حلا متوافق مع الأنابيب البلاستيكية في مجموعة منتجاتها. 
ومنذ نهاية فترة التسعينيات، ظهرت موديلات الفلنجات عالية الأداء التي يمكن تصميمها خصيصًا لاستخدامات معينة حتى 25 بار وفي بعض الاستخدامات حتى 2000 DN/OD. وتتميز هذه الفلنجات المتوافقة مع الأنابيب البلاستيكية بأنه يتم توفير قاعدة اللحام والفلنجة الداعمة كوحدة واحدة وتتوافق مع بعضها البعض. 
وتتشابك الفلنجة الداعمة المصممة خصيصًا بطريقة إيجابية مع ظهر القاعدة على سطح تلامس كبير الحجم مباشرة عند قطر الأنبوبة كما تدعم القاعدة عند القطر الخارجي (شكل 6). 
هذا يمنع تشوه القاعدة من خلال الضغط العالي، ومع استخدام حشوة مناسبة فإنه يتم توفير وصلة فلنجة محكمة ويمكن الاعتماد عليها. ويعد السطح المحكم والحشوة والبراغي والفلنجة نفسها بمثابة عناصر أساسية لنظام ربط الفلنجات. ويقود الأداء العالي لحلول فلنجات HP إلى اختيار الاسم.
ويحظى الموديل المستقبل الجديد للفلنجات الداعمة لكل من الفلنجات الخاصة وفلنجات HP من رينيرت-ريتز برواج كبير. ويتم تصنيع هذا الموديل خفيف الوزن من البلاستيك المقوى بالألياف (فلنجات HP و VP). 
وبسبب الوزن المنخفض، فإنه تم الحد من عمليات المناولة والمعالجة الإضافية على حسب الحجم. ومن المزايا الأخرى أيضًا عدم تعرض هذه الفلنجات للتآكل، مما يعني إمكانية استخدامها بدون صعوبة في البيئات الصعبة. 
إن الجمع بين الفلنجات البلاستيكية والتعزيزات الإنشائية تشكل أساس لفلنجات VP (أداء الصمام)، والتي تتميز بفتحات ممدودة في القاعدة تسهل عملية ضبط الصمام أو القاعدة خلال التركيب المتخصص. وبعد التركيب توفر فلنجات VP تحميل مسبق مستمر على البراغي بفضل تصميم الفلنجات الداعمة مع زنبرك قرصي (شكل 7). ويستمر ذلك بعد اختبارات الإحكام. 
ويمكن إحكام ربط الفلنجات في أنظمة الأنابيب البلاستيكية للصمامات والفلنجات في أنظمة أنابيب الضغط الأخرى بأمان وموثوقية مع حلول رينيرت- ريتز المتطورة التي توفر مكونات موثوقة لتحديات الفلنجات.
المراجع: 
1- كتاب إلكتروني أنابيب الحديد المصبوب 2014/05
2- فلنجات 1092 EN ووصلاتهم
3- دبليو مولر وإي آنت، تاريخ الأنابيب البلاستيكية، كتيب الأنابيب البلاستيكية، كيه آر في
4- أنابيب 8074 DIN و 8075 DIN المصنوعة من لدائن البولي إيثلين –تم سحب الوثائق
5- أنابيب 8072 DIN و 8073 DIN المصنوعة من لدائن البولي إيثلين –تم سحب الوثائق
6- الأرقام المفضلة 3 ISO، سلسلة الأرقام المفضلة
7- أنابيب البلاستيك الحراري 4065 ISO - جدول سمك الجدران العالمي
8- الأرقام المفضلة 323 DIN وسلسلة الأرقام المفضلة
9- الأنابيب البلاستيكية 12201 DIN EN للمياه والصرف والصرف الصحي تحت الضغط- البولي إيثلين
10- الأنابيب البلاستيكية 1555 DIN EN للوقود الغازي- البولي إيثلين
11- إرشادات دي ?ي إس 1-2210 ملحق 3، الأنابيب الصناعية المصنوعة من البلاستيك الحراري. التخطيط والتطبيق- أنظمة الأنابيب فوق الأرض – وصلات الفلنجات: الوصف والمتطلبات والتركيب
* منذ عام 1970، ركزت رينيرت-ريتز على تطوير منتجات عالية الجودة لخطوط الأنابيب والتي يتم بيعها في جميع أنحاء العالم. وتعد القضبان المجوفة والأعمدة الصلبة المسحوبة من البولي إيثلين والبولي بروبولين بأقطار تصل إلى 1200 مم أو 2400 مم هي محور خبرة رينيرت-ريتز. وتشكل أساس المنتجات والتجهيزات شبه مشطبة للاستخدام في أنابيب الضغط حتى 25 بار والمنتشرة في قطاعات الغاز والنفط وتوزيع المياه، فضلا عن صناعة الكيماويات. 
شركة بي إم سي جلف هي ممثل رينيرت-ريتز في المنطقة، وسوف تشارك الأخيرة في معرض الخمسة الكبار في دبي في جناح رقم 2B69.




المزيد من الأخبار



مواضيع ذات صلة