نیرو جهت سفت نمودن پیچ های فلنج

جهت دستیابی به یک اتصال بی نقص و آب بندی شده در فلنج ، گسکت باید بدرستی انتخاب و نصب شود. بعلاوه نیروی پیچ ها نیز باید باید بدرستی انتخاب شده و مجموع نیروی وارد شده بر فلنج از طریق  پیچ ها نیز باید بدرستی و یکسان بر روی سطح آب بندی فلنج توزیع شود.

به همراه نیروی گشتاور سفت کردن (اعمال نیروی بارگذاری جهت بستن بوسیله چرخاندن مهره ها ) کششی صحیح پیچ نیز میباید مد نظر قرار گیرد.

سفت نمودن صحیح یک پیچ یعنی استفاده درست و بهینه از خصوصیات کشسانی یک پیچ. در صورتیکه عمل سفت نمودن بدرستی انجام شود، یک پیچ درست مانند یک فنر عمل میکند. در هنگام سفت نمودن، یک نیروی گشتاور محوری بر روی پیچ اعمال میگردد، البته این نیروی معکوس ، برابر  نیروی فشارش بر روی اجزاء آب بندی مونتاژشده (مثلا: فلنج وگسکت) اعمال میگردد. میتوان این عمل را "نیروی بارگذاری کششی"  (Pre-load) نامید.

انتخاب راه کارهای سفت نمودن پیچ فلنج ها نیازمند تجربه است. استفاده موفقیت آمیز ازهر شیوه ای نیازمند صلاحیت و شایستگی در هر دو مورد ابزاری که استفاده میشود و کسی که کار را انجام میدهد میباشد. چکیده زیر معروفترین تکنیک ها را که برای سفت کردن پیچ فلنج ها نیاز میباشد را نشان میدهد.

ابزار جهت سفت نمودن پیچ های فلنج

Manual Wrench : آچار ترک نام عمومی ابزار دستی  است که برای بدقت سفت نمودن پیچ و مهره ها و اعمال  نیروی گشتاور دقیق استفاده میگردد. این آچار اجازه میدهد که کاربر نیروی گشتاور را (Torque) در حال سفت کردن پیچ و مهره ها اندازه گیری نموده  و آن را با ویژگی های مطلوب منطبق نماید.

Impact Wrench : اغلب ابزاری است بادی و یا برقی جهت اعمال نیروی گشتاور کنترل شده برای بستن پیچ ها و مهره ها.
Hammer Wrench  -  Slugging Wrench : همانطور که از اسم آن پیداست ، آچاری است که برای اعمال نیروی بیشتر میتوان توسط ضربه چکش به سر آچار نیروی گشتاور بیشتری به مهره یا پیچ وارد کرد.
Hydraulic Bolt Tensioner : ابزاری هیدرولیکی است جهت کشیدن پیچ های بسیار بزرگ و پر تعداد، بدین صورت که مانند جک عمل نموده و با کشیدن پیچ ها بطرف بالا نیروی بسیار پرقدرتی را بر روی پیچ ها، فلنج و گسکت بین دو فلنج ، بصورت همزمان و کنترل شده تحت فشار بسیار زیاد قرار میدهد و این فشار را بصورت دقیقا مساوی بر روی پیچ های فلنج توزیع مینماید.
Hydraulic Bolt Wrench : ابزاری هیدرولیکی است که جهت اعمال نیروی گشتاور بسیار قوی که بیشتر جهت بستن پیچ و مهره های بزرگ که از نظر تعداد زیاد میباشند ،  مانند پیچ و مهره های  فلنج های قطور استفاده میگردد.

 

موردی پیدا نشد.

 

اتلاف نیروی گشتاور

از دست رفتن نیروی گشتاور، ذاتا درهر اتصال پیچی اتفاق می افتد. عوامل ترکیبی شل شدن پیچ ها ، ( حدودا ۱۰% در ۲۴ ساعت اولیه بعد از نصب اتفاق میافتد) جمع شدگی گسکت ها، لرزش در سیستم، انبساط حرارتی و اثرات ارتجاعی در هنگام سفت کردن پیچها منجر به اتلاف نیرو نهایتا شل شدن پیچ میگردد. هنگامی که اتلاف نیرو به غایت میرسد، فشار داخلی فرا تر از نیروی نگاه دارنده (پیچ ها ) رفته و موجب تکان خوردن گسکت در محل آب بندی شده و نشت آغاز شده و یا انفجار اتفاق می افتد.

کلید حل کاهش این عوامل ، استفاده کردن از گسکت مناسب میباشد. در هنگام نصب ، با نزدیک کردن  فلنج ها به یکدیگر، به آهستگی و بصورت موازی از حداقل چهار پیچ برای سفت کردن استفاده کنید. در پایین، ترتیب  صحیح سفت کردن پیچ ها که حاصل آن موجب کاهش هزینه های نگهداری و افزایش ایمنی میباشد آورده شده.

همچنین ضخامت مناسب گسکت بسیار حائز اهمیت است. چرا که ،هر چه گسکت ضخیم تر باشد میزان جمع شدگی  به مرور بیشتر شده که نتیجه از دست رفتن نیرو و شل شدن پیچ ها خواهد شد. در استاندارد ASME برای سطح برجسته محل آب بندی فلنج ها یک ضخامت  ۱٫۶mm توصیه شده است.  گسکت های نازک تر قابلیت بارگذاری بیشتری داشته و از این رو دارای فشار های داخلی بیشتری را تحمل میکنند.

 گریسکاری موجب کاهش اصطحکاک میشود

گریسکاری و روانکاری توسط مایعات روغنی موجب کاهش اصطحکاک در هنگام سفت نمودن شده ،خراب شدن دنده ها و بریدن پیچ ها را در هنگم نصب کاهش داده و موجب طول عمر پیچ میگردد.اختلاف ضریب اصطحکاک ، در مقدار بارگذاری اولیه که در یک نیروی گشتاور خاص بدست آمده اثر گذار است. اصطحکاک بیشتر، منجربه کاهش نیروی گشتاور دراعمال نیروی اولیه (بارگذاری اولیه) میگردد. لازم است که مقدار ضریب اصطحکاک پیش بینی شده توسط سازندگان روان سازها شناخته شده ، تا مقدار نیروی گشتاور لازم بدرستی ایجاد گردد.

روان ساز ها یا همان ترکیبات ضد گیرپاژ باید درهر دو قسمت داخلی رزوه مهره ها و قسمت روی رزوه پیچ ها استفاده گردد.

 ترتیب سفت کردن پیچ فلنج ها

در اولین مرحله، اندکی پیچ اول را سفت نموده و سپس مستقیما آن پیچی که در زاویه ۱۸۰ درجه مقابل آن قراردارد را بعنوان پیچ دوم سفت نمایید. بعد یک ۴/۱  دور حرکت دورانی نموده و در موقعیت ۹۰ درجه سومین پیچ را نیز سفت کرده و سپس پیچ مقابل آن در زاویه ۱۸۰ درجه را سفت نمایید. این ترتیب را تا سفت شدن همه پیچ ها ادامه دهید. در هنگام سفت نمودن یک فلنج چهار پیچ ، از الگوی صلیب استفاده کنید.

 

آماده سازی پیچ فلنج

جهت دستیابی به یک آب بندی بدون نقص در اتصال یک فلنج تمام اجزاء باید درست باشد. شناخته شده ترین عامل ایجاد نشت درگسکت ها ، فرآیند نصب غیر صحیح میباشد. قبل از آغاز فرآیند پیچ کردن، انجام مراحل مقدماتی زیرموجب اجتناب از مشکلات خواهد شد:

سطح برجسته آب بندی فلنج را بررسی نمایید. سطح باید تمیزبوده و عاری از هر گونه برآمدگی ، حفره ، جای ضربه و خراشیدگی عمقی باشد.

تمام پیچ فلنج ها و مهره ها را بازرسی چشمی نمایید و از سالم بودن رزوه ها اطمینان حاصل کنید. پیچ و مهره های معیوب فلنج را تعمیر و یا تعویض کنید.
هر گونه برآمدگی را از روی رزوه ها بزدایید.
رزوه های پیچ و مهره ها را گریسکاری کرده و طرف همجوار مهره را نیز که با سطح فلنج یا واشر تماس خواهد داشت را نیز گریس کاری نمایید.
واشرهای سخت کاری شده در بیشتر کاربردها توصیه شده است.
گسکت های نو نصب کنید و اطمینان یابید که گسکت بدرستی در مرکز فلنج قرار گرفته. از دوباره استفاده نمودن گسکت های کهنه و یا بکار بردن چند تایی آنها اجتناب کنید.
تنظیم مربوط به گسکت ها را در استاندارد ASME B31.3 در فرآیند لوله کشی بررسی نمایید
... سطح برجسته آب بندی فلنج باید به اندازه ۱/۱۶” در فوت موازی بوده  و سوراخ های پیچ فلنج باید طوری تنظیم شوند که حداکثر به اندازه ۱/۸” انحراف داشته باشد.

موقعیت مهره ها را طوری تنظیم کنید که رزوه های پیچ ۲ یا ۳ رزوه بیرون تر از مهره بوده و دیده شود.

صرف نظر از اینکه کدام یک از روش های سفت کردن استفاده میشود، بررسی و توصیه های بالا باید انجام شوند.

توضیحات نویسنده

تجربه شخصی خودم در باره آچارهای ترک متر.

در گذشته صد ها اتصال فلنج بدون نشت را از NPS 1/2 تا NPS24   و بزرگتر را مونتاژ کرده ام و به ندرت از آچار ترک استفاده کرده ام. درعمل  اتصال فلنج های معمولی تقریبا هرگز با یک آچار ترک مونتاژ نمیشوند. سخت ترین مونتاژ ها برای من همیشه آنهایی بودند که کوچک بوده اند خصوصا فلنج های Raised Face بالای ۳۰۰Lbs ( ارتفاع برجستگی سطح آب بندی تقریبا ۶٫۴mm ) .

در ارتباط با پیشانی فلنج های NPS ½ که برای مثال کوچکتر ازفلنج NPS 6 میباشند از نظر من نامیزانی بسیار بیشتر است . در عمل من مرتبا با اتصال فلنج های مواجه شده ام ، جایی که تنظیمات با محدویت تلرانس همخوان نبود. اگر سادگی ترتیب فرآیند سفت کردن دنبال شود یک مکانیک به سرعت کارش را انجام داده و احتمالا میتواند درحال بستن پیچ ششم باشد به جای اینکه در حال کار کردن روی پیچ اول فلنج باشد. در هنگام مونتاژ فلنج از چشمان خود استفاده کنید. این نکته بسیار مهم است و احتمالا منجر به یک اتصال بودن نشت میگردد.

 جفت شدن ناصحیح یک فلنج -  پیچ ها کوتاه هستند!

تصویر زیر اتصال یک فلنج که بصورت اشتباه نصب شده است را نشان میدهد، زیرا دو پیچ بسیار کوتاه هستند و بدینسان مهره های بصورت کامل روی فلنج قرار نگرفته اند.این بدان معنی است که اتصال ممکن است که به اندازه ای که باید محکم باشد محکم نیست. فلنج ها آن چنان طراحی می شوند که ترکیب پیچ و مهره تمام نیرویی را که بر روی فلنج اعمال میشود را مهار نماید. چنانچه فقط بخشی از مهره با پیچ درگیر باشد ممکن است آنچنانکه باید قوی نباشد.

اگر شما نصاب  تجهیزات و تاسیسات میباشید، مونتاژ کردن فلنج لوله ها ، پیچ کردن درپوش دریچه ها یا دیگر پیچ های اتصالات بر روی تجهیزات یا مونتاژ ادوات دیگر، بیاد داشته باشید که کار شما تا زمانی که تمام پیچها بدرستی نصب و سفت نشده اند تمام نشده است.
بعضی از تجهیزات نیاز به فرآیندی ویژه جهت سفت نمودن پیچ ها دارند. برای مثال ، شما ممکن است که برای بستن صحیح پیچ ها برابر معیارهای خواسته شده از یک آچار ترک استفاده کنید. برای اطمینان ازاینکه پیچ ها را بنا به یک سفارش ویژه سفت مینمایید  مطمئن شوید که رویه صحیح را دنبال میکنید و از ابزار درست استفاده می کنید و اینکه شما درفرآیند مونتاژتجهیزات بدرستی آموزش دیده اید.
لوله ها ودیگر تجهیزات را برای اطمینان از اینکه فلنج ها بدرستی پیچ شده اند بعنوان بخشی از بازرسی ایمنی تاسیسات بررسی کنید.
اگر شما بی دقتی و اشتباهی را در پیچ و مهره کردن فلنج ها درتاسیسات خود مشاهده کردید آنها را گزارش کنید تا تعمیر شوند، و مطمئن شوید که تعمیرات درخواستی کامل شده اند.
تجهیزات جدید را بازرسی کنید یا تجهیزاتی که مجددا مونتاژ شده اند را بعد ازامور تعمیر و نگهداری دوباره مورد بازرسی قرار دهید تا مطمئن شوید که بدرستی نصب شده اند و قبل از راه اندازی به دقت و به درستی پیچ شده اند.

طول صحیح یک پیچ فلنج چقدر است ؟

به عنوان یک قانون طلایی : تعداد رزوه های آزادی که از سر مهره بیرون میباشند، باید ۳/۱ (سه و یک دهم )برابر قطر پیچ باشند.

 

 

ترجمه: علیرضا جربزه

منبع: http://www.epa.gov/region10/pdf/rmp/CEPPnewsMayJune2012.pdf