واشر فلنج چیست؟

واشرهای فلنج برای ایجاد یک آب‌بندی استاتیک بین دو سطح فلنج در شرایط عملیاتی مختلف با فشارها و دماهای متغیر استفاده می‌شوند. واشر فضاهای میکروسکوپی و ناصافی‌های سطوح فلنج را پر کرده و سپس آب‌بندی‌ای را ایجاد می‌کند که به منظور جلوگیری از نشت مایعات و گازها طراحی شده است. نصب صحیح واشرهای بدون آسیب و سطوح فلنج بدون آسیب، الزامی برای اتصال فلنج بدون نشت است.

اگر از نظر فنی امکان‌پذیر بود که فلنج‌ها را به طور کامل صاف و هموار و تحت همه شرایط عملیاتی کاملاً سازگار با یکدیگر تولید کنیم، نیازی به واشر نبود. اما در عمل این امکان وجود ندارد، زیرا اتصالات فلنج تحت هر شرایطی باید ساخته شوند. در عمل نمی‌توان از ناخالصی‌های کوچک و کثیفی‌های اندک جلوگیری کرد و بنابراین استفاده از واشر ضروری است.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

انواع واشرها

مواد مورد استفاده برای واشرها را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

• غیر فلزی
• نیمه فلزی
• فلزی

واشرهای غیر فلزی

این واشرها معمولاً از مواد ترکیبی ورقه‌ای ساخته می‌شوند و در کاربردهای کلاس فشار پایین با فلنج‌های تخت و فلنج‌های با سطح برجسته استفاده می‌شوند. واشرهای غیر فلزی از الیاف آرامید، الیاف شیشه، الاستومر، تفلون® (PTFE)، گرافیت و غیره ساخته می‌شوند. واشرهای نوع تمام‌سطح برای استفاده با فلنج‌های تخت مناسب هستند. واشرهای نوع حلقه‌تخت برای استفاده با فلنج‌های با سطح برجسته مناسب هستند.

 ASME B16.21شامل انواع، اندازه‌ها، مواد، ابعاد، تلرانس‌های ابعادی و علامت‌گذاری برای واشرهای تخت غیر فلزی می‌شود.

واشرهای نیمه فلزی

این واشرها ترکیبی از مواد فلزی و غیر فلزی هستند. قسمت فلزی برای ارائه استحکام و انعطاف‌پذیری و قسمت غیر فلزی برای تأمین قابلیت انطباق و آب‌بندی طراحی شده است. واشرهای نیمه فلزی پرکاربرد شامل واشرهای مارپیچی، پروفیل کام و انواع مختلف واشرهای گرافیت تقویت‌شده با فلز هستند.

واشرهای نیمه فلزی برای تقریباً همه شرایط عملیاتی و کاربردهای دما و فشار بالا طراحی شده‌اند و در فلنج‌های با سطح برجسته، نر و ماده، و زبانه و شیار استفاده می‌شوند.

ASME B16.20  شامل مواد، ابعاد، تلرانس‌های ابعادی و علامت‌گذاری برای واشرهای فلزی و نیمه فلزی می‌شود.

واشرهای فلزی

این واشرها از یک یا ترکیبی از فلزات به شکل و اندازه‌ی مورد نیاز ساخته می‌شوند. واشرهای فلزی پرکاربرد شامل واشرهای نوع حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی (RTJ) هستند. آنها همیشه بر روی فلنج‌های ویژه، همراه با شکل‌ها و مواد مناسب، که تأمین کننده‌ی مهره‌بندی خوب و قابل اطمینان با انتخاب صحیح پروفیل‌ها و مواد هستند، استفاده می‌شوند.

واشرهای حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی برای مهره‌بندی توسط “تماس خطی اولیه” یا عملیات wedging بین فلنج متصل و واشر طراحی شده‌اند. با اعمال فشار بر رابط مهره از طریق نیروی بولت، فلز “نرم‌تر” واشر وارد ساختار میکروفاین مواد فلنج “سخت‌تر” می‌شود و مهره‌بندی بسیار محکم و کارآمدی ایجاد می‌کند.

واشرهای نیمه فلزی پرکاربرد

در زیر شما می‌توانید توضیح کوتاهی از تعدادی از واشرهای نیمه فلزی که به طور گسترده استفاده می‌شوند، بیابید.

واشرهای حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی

مفهوم ساخت واشرهای حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی توسط Flexitallic در سال 1912 به وجود آمد، که آغاز دوران جدیدی در مهره‌بندی ایمن و مؤثر بود. هدف اصلی از این توسعه، دماها و فشارهای فزاینده‌ای بود که توسط اپراتورهای پالایشگاهی در نیمه اول قرن بیستم استفاده می‌شد.

ضرورت داشتن واشری با قابلیت بازیابی نمی‌تواند به طور زیادی تأکید شود. تأثیرات نوسانات فشار و دما، تفاوت دمایی در سطح فلنج، همراه با رهایش تنش بولت و رفتار کریپ، نیاز به واشری با انعطاف‌پذیری و بازیابی مناسب برای حفظ مهره‌بندی حتی تحت این شرایط مختلف خدمات را دارد. واشر حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی، راهکار مهندسی دقیقی برای حل این مشکلات است که شرایط دما و فشار دقیقی را در اتصالات فلنج و موارد مشابه برآورده می‌کند و در مقابل تقریباً هر نوع محیط خورنده و سمی معروف، مقاومت خاصی دارد. واشر حلقه‌ای با مفتول-مفتول جوشی، شرایط دقیقی از نظر دما و فشار را در اتصالات فلنج و موارد مشابه برآورده می‌کند و در برابر هر نوع محیط خورنده و سمی معروف، مقاومت دارد.

spiral wound gasket بر اساس خصوصیات مکانیکی نوار دور زدای فلزی، به جای خصوصیات فشاری مواد gasket ‌های سنتی، ساخته می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که این نوع gasket برای بارهای پایین یا نوسانی بولت مناسب باشد. نوارهای تنظیم کننده یا پرکننده معمولاً از گرافیت ساخته می‌شوند، اگرچه مواد دیگری مانند تفلون® (PTFE) هم ممکن است استفاده شوند، اما پیچ‌ها همیشه از جنس فولاد ضد زنگ هستند. برای کارایی این نوع گسکت، نوار باید به حدی فشرده نشود که باعث بیرون ریزی جوش‌ها شود. به همین دلیل یکی از دو نوع کنترل فشار به طور معمول استفاده می‌شود.

پس از تکمیل gasket ، آن به یک حلقه فولادی با ضخامت خاص وارد می‌شود. وقتی gasket در فلنج قرار می‌گیرد و بار بولت اعمال می‌شود، بسته شدن فلنج توسط حلقه فولادی بیرونی gasket کنترل می‌شود. برای بهبود امتیاز فشاری spiral wound gasket ، ممکن است یک حلقه فولادی به داخل اضافه شود. این اقدام یک محدودکننده فشار اضافی فراهم می‌کند و برای حفاظت از پیچ‌های gasket و جلوگیری از فرسایش فلنج، یک حاجب حرارتی و ضد خوردگی ایجاد می‌کند. معمولاً مواد حلقه داخلی با مواد پیچ فلزی یکسان انتخاب می‌شود.

ASME B16.20 که شامل spiral wound gasket است، در موارد زیر استفاده از حلقه داخلی فلزی جامد را مشخص می‌کند: کلاس فشار 900، سایزهای لوله‌های نامی 24 و بزرگتر، کلاس فشار 1500 از سایزهای لوله‌های نامی 12 و بزرگتر، کلاس فشار 2500 از سایزهای لوله‌های نامی 4 و بزرگتر و تمام گسکت‌های پر کننده PTFE. همچنین در همین استاندارد، نحوه مشخص شدن یک spiral wound gasket نیز توضیح داده شده است که در زیر یک تصویر از آن قابل مشاهده است.

Gasket کمپروفیل

Gasket های کمپروفیل یا “شیاردار” در تمامی برنامه های صنعتی خود را ثابت کرده اند. این Gasket ها در نیروگاه های صنعتی و در مدارهای اصلی در نصب های هسته ای یافت می شوند. اینها بین فلنج ها یا در واحدهای گرم کننده در نصب های هسته ای استفاده می شوند. صنایع پتروشیمی نیز از این Gasket ها بهره مند می شوند، زیرا این Gasket ها در برنامه هایی که فشارها و دماهای بالا حفظ می شوند و در نتیجه بارهای بولت بالایی کنترل می شوند، استفاده می شوند.

Gasket های کمپروفیل از یک هسته فلزی (معمولا استیل ضد زنگ) با شیارهای هم محور در هر دو طرف با مواد آب بندی شده تشکیل شده اند. لایه های آب بندی (بسته به وظیفه خدماتی) می توانند گرافیت، PTFE (تفلون®)، CAF یا فلز (مانند آلومینیوم یا نقره) باشند. کمپروفیل ها می توانند بدون لایه های آب بندی استفاده شوند تا یک آب بندی عالی فراهم کنند اما خطر آسیب به سطوح فلنج – به ویژه در بارهای نشست بالا – وجود دارد. لایه های مهر و موم سطوح فلنج را از آسیب حفاظت می کنند علاوه بر اینکه یک آب بندی مؤثر فراهم می کنند.

Gasket های Jacketed فلزی

Gasket های Jacketed فلزی، همانطور که از نامش پیداست، از یک پوسته خارجی فلزی به همراه ماده پر کننده فلزی یا غیر فلزی تشکیل شده‌اند. ماده پر کننده به Gasket انعطاف و ارتجاع می‌دهد، در حالی که پوسته فلزی مواد پر کننده را محافظت کرده و در برابر فشارها، دماها و خوردگی مقاومت می‌کند.

این Gasket ها به طور سنتی برای برنامه های گرم کننده، پمپ ها و شیرها استفاده می‌شوند، با این وجود ویژگی های ارتجاع و بازیابی این Gasket ها محدود است. Gasket های Jacketed فلزی نیازمند سطوح فلنج صاف، بار بولت بالا و صافی فلنج برای ایجاد آب بندی موثر هستند.

انواع مختلفی از Gasket های Jacketed فلزی موجود هستند. در منوی اصلی ” Gasket ها”، لینکی به ابعاد Gasket های دو لایه Jacketed شده را خواهید دید. در این نوع، ماده پر کننده به طور کامل توسط دو قطعه پوسته فلزی تحت پوشش داخلی و خارجی قرار دارد که هر دو قطر داخلی و خارجی و هر دو سطح تماس را پوشش می‌دهد.

Gasket فلزی برای فلنج‌های RTJ

Gasket نوع حلقه‌ای ابتدا برای استفاده در صنعت نفت توسعه یافت که در آن برنامه‌های فشار/دما بالا نیازمند یک آب بندی با کیفیت بالا بودند. آن‌ها به طور اصلی در زمینه نفت در تجهیزات حفاری و کامل سازی استفاده می‌شوند. Gasket ‌های نوع حلقه‌ای نیز به طور معمول بر روی شیرها و مونتاژهای لوله‌کشی استفاده می‌شوند، همراه با برخی از مفاصل مخصوص انتقال فشار با امانت بالا.

پرکاربردترین نوع، حلقه نوع R است که به دقت در حدود تحمل‌های تولید شده ماشینی می‌شود و با استانداردهای مربوط هماهنگ می‌شود تا نصب صحیح در فلنج‌های نوع API 6B و ASME B16.5 حلقه‌ای امکان‌پذیر باشد.

حلقه‌های RTJ بیضی و هشت‌ضلعی با همان اندازه حلقه می‌توانند در فلنج‌های استاندارد با شیارهای حلقه زیرین صاف متقاطع شوند. برای شیارهای قدیمی با پایین‌ترین گوشته گردان، تنها می‌توان از حلقه‌های RTJ بیضی استفاده کرد. مواد ساختمانی انتخاب می‌شوند تا با مواد فلنج هماهنگ باشند و در برابر محیط‌های خورنده و خورنده مقاوم باشند. همچنین سختی مواد حلقه‌های RTJ کمتر از سختی فلنج‌ها است تا اطمینان حاصل شود که RTJ هنگام نصب انعطاف‌پذیر و نه فلنج‌ها خم می‌شوند. حلقه‌های RTJ با ابعاد غیر استاندارد به طور خاص برای نصب در فلنج‌های طراحی شده برای یک برنامه خاص طراحی شده‌اند تا مرتبط با یک فلنج استاندارد باشد.

کاربردهای رایج

Gasket ‌های نوع Oval و Octagonal RTJ به طور طبیعی برای آب بندی کردن فشارهای تا 6250 پی‌اس‌آی براساس استاندارد ASME B16.20 و تا 5000 پی‌اس‌آی بر اساس امتیازهای فشاری API 6A طراحی شده‌اند. این Gasket ‌ها در کاربردهای معمولی با فشار و دماهای بالا مانند مونتاژ و لوله‌کاری در صنعت نفت و گاز و پالایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، این Gasket ‌ها در مخازن فشار بالا و پمپ‌ها نیز کاربرد دارند.

چگونگی عملکرد

با اعمال بار فشاری محوری، اتصالات نوع حلقه‌ای به طور پلاستیکی تغییر شکل می‌دهند و در نواحی ناهموار groove فلنج جریان می‌یابند. به دلیل اینکه منطقه تحمل بار اتصالت نوع حلقه‌ای نسبتاً کوچک است، تنش‌های سطحی بسیار بالایی بین صورت‌های مهرگذاری اتصالات نوع حلقه‌ای و groove فلنج ایجاد می‌شود. این تنش‌ها بر روی اتصالات نوع RX و BX، که اجازه آب بندی کردن فشارهای داخلی بسیار بالا را می‌دهند، به طور دیگری افزایش می‌یابد. با توجه به اینکه اتصالات نوع حلقه‌ای از فلز جامد ساخته شده‌اند، ویژگی‌های بازیابی آن‌ها ضعیف است. Gasket به وسیله بار محوری بر روی آن حفظ می‌شود.

استفاده مجدد

اتصالات نوع حلقه‌ای به طور معمول طراحی شده‌اند تا مقدار محدودی از دخالت مثبت داشته باشند، که اطمینان می‌دهد که اتصال نوع حلقه‌ای به درستی در شکاف در حال فشردگی جا می‌شود.

از استفاده مجدد آن‌ها توصیه نمی‌شود به دو دلیل:

1. 1. نشست اولیه Gasket به‌طور قابل توجهی مختل می‌شود
2. 2. هنگامی که Gasket به صورت پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد، سطح فلزی بیرونی تقویت می‌شود. این ممکن است منجر به آسیب دائمی به شکاف شود.

پوشش حفاظتی

بر اساس مشخصات API، اتصالات نوع حلقه‌ای از فلزهای آهن نرم، فولاد کم کربن و سایر مواد فروسوی از تخریب با زینک یا کادمیوم الکتروپلیش شده به ضخامت حداکثر 0.0005 اینچ محافظت می‌شوند. پوشش‌های مواد جایگزین نیز قابل تهیه است.

برای سفارش و یا خرید انواع محصولات ابزار دقیق و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع:

instrumentationtools.com