รูปแบบหน้า Facing ของหน้าแปลน
หน้าแปลน เป็นอุปกรณ์สำคัญในระบบท่ออุตสาหกรรม โดยหนึ่งในปัจจัยที่มีผลต่อความแข็งแรง ความแนบสนิท และความปลอดภัยของข้อต่อคือ “ผิวหน้าของหน้าแปลน (Flange Facing)” ซึ่งถูกออกแบบมาให้เหมาะกับลักษณะการใช้งานและแรงดันที่แตกต่างกัน
บทความนี้จะอธิบายผิวหน้าของหน้าแปลนแต่ละประเภทที่ใช้กันทั่วไป พร้อมข้อดี ข้อจำกัด และแนวทางการเลือกใช้งานที่เหมาะสม
1. หน้าแปลนชนิดผิวหน้ายก (Raised Face – RF)
หน้าแปลนชนิดนี้ถูกเรียกว่า “หน้าแปลนผิวหน้ายก” เนื่องจากพื้นผิวสำหรับรับปะเก็นถูกยกขึ้นเหนือรูสลักเกลียว หน้าแปลนชนิดนี้สามารถใช้งานกับปะเก็นหลายแบบร่วมกัน รวมถึงแบบ flat ring sheet และแบบที่มีส่วนประกอบเป็นโลหะ เช่น ปะเก็นวงแหวน ปะเก็นแบบ double jacketed
จุดประสงค์ของหน้าแปลนชนิดผิวหน้ายกคือเพื่อรวมแรงดันบนบริเวณรับประเก็นที่มีขนาดเล็กกว่า ซึ่งทำให้ข้อต่อสามารถรับแรงดันได้มากขึ้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและความสูงตามมาตรฐาน ASME B16.5 ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันและเส้นผ่าศูนย์กลาง ระดับแรงดันของหน้าแปลนกำหนดความสูงของผิวหน้าที่ยกขึ้น
ผิวหน้าของหน้าแปลนโดยทั่วไปตามมาตรฐาน ASME B16.5 คือ 125 – 250 μin Ra (3 to 6 μm Ra)
ความสูงของผิวหน้ายก
- คำอธิบายต่อไปนี้ใช้ได้กับผิวหน้าของหน้าแปลนเกือบทุกชนิด ยกเว้นแบบแลปจอยท์ (Lap joint flange):
- ในชั้นแรงดันระดับ 150 และ 300 ความสูงของผิวหน้ายกจะอยู่ที่ประมาณ 1.66 มม.
ในชั้นแรงดันระดับ 400, 600, 900, 1500 และ 2000 ความสูงของผิวหน้ายกจะอยู่ที่ประมาณ 6.4 มม.
2. ผิวหน้าแบนหรือผิวหน้าเรียบ (Flat Face – FF)
ผิวหน้าของแปลนบริเวณที่รับปะเก็นจะเรียบเสมอเป็นผิวเดียวตลอดหน้าจาน เรียกกันทั่วไปว่า “หน้าเรียบ” หรือ “หน้าแบน” หน้าแปลนเหล็กหล่อ Class 125 หรือหน้าแปลนที่ทำจากวัสดุอื่นๆที่มีความเปราะ ผิวหน้าของหน้าแปลนจะเป็นแบบ Flat Face ซึ่งควรใช้ปะเก็นขนาดเต็มหน้าจาน เพื่อป้องกันการเกิดแรงบิดและการแตกร้าวขณะกวดน็อตให้แน่น และต้องไม่ใช้กับผิวหน้าแปลนชนิดยก
3. ผิวหน้าแบบลิ้นและร่อง (Tongue and Groove – TG)
ผิวหน้าชนิดลิ้นและร่องต้องเข้ากันได้ บนหน้าแปลนอันหนึ่งจะมีแหวนที่ยกขึ้น (raised ring หรือ tongue) ขณะที่หน้าแปลนคู่กันมีส่วนที่เป็นร่อง (groove) อยู่บนผิวหน้า
หน้าแปลนลิ้นและร่องมีทั้งแบบใหญ่และแบบเล็ก ต่างกับผิวหน้าชนิดตัวผู้และตัวเมียตรงที่เส้นผ่าศูนย์กลางภายในของชนิดลิ้นกับร่องไม่ถูกยืดต่อกับฐานหน้าแปลน ดังนั้นจึงยึดปะเก็นทั้งภายในและภายนอกเส้นผ่าศูนย์กลาง หน้าแปลนที่มีชนิดผิวหน้าแบบลิ้นและร่องนี้มักใช้กับตัวครอบปั๊ม (pump cover) และวาล์วบอนเนต (valve bonnet)
ข้อต่อที่ใช้หน้าแปลนชนิดลิ้นและร่องนี้มีข้อดีตรงที่มีการจัดระเบียบได้เองและทำให้ต่อได้แนบสนิท ข้อต่อที่ทำเป็นแบบบังใบนี้รักษาองศาการอุ้มรับได้ดี และไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อระดับใหญ่ๆ แต่อย่างใด
ผิวหน้าของหน้าแปลนทั่วไป เช่น RTJ, T&G และ F&M ไม่ควรนำมาใช้เชื่อมต่อร่วมกัน เนื่องจากผิวหน้าสำหรับเชื่อมต่อของหน้าแปลนนั้นไม่เข้ากัน และไม่มีปะเก็นชนิดใดที่ช่วยเชื่อมได้
4. ผิวหน้าแปลนแบบตัวผู้และตัวเมีย (Male-and-Female – M&F)
ผิวหน้าแปลนตัวผู้จะมีบริเวณที่ถูกยืดขึ้นกว่าหน้าแปลนธรรมดา ส่วนผิวหน้าแปลนตัวเมียจะมีร่องลึกลงไปสำหรับต่อเข้าคู่กัน
ผิวหน้าแปลนตัวเมียจะมีความลึก 3/16 นิ้ว ส่วนตัวผู้จะสูง 1/4 โดยทั้งคู่จะมีพื้นผิวที่เรียบเสมอ เส้นผ่าศูนย์กลางด้านนอกของผิวหน้าตัวเมียจะทำหน้าที่รองรับและยึดปะเก็น
ข้อดีและข้อเสียของผิวหน้าแปลนชนิด T&G และ M&F
- ข้อดี: มีคุณสมบัติในการเชื่อมต่อให้แนบสนิทได้ดี มีการวางตำแหน่งและการกดติด (compression) สำหรับวัสดุที่ใช้สำหรับยึดติดที่แม่นยำมากขึ้น
- ข้อเสีย: ราคาค่อนข้างแพง และไม่ได้หาซื้อได้สะดวกทั่วไป ผิวหน้ายกหาซื้อได้ง่ายกว่า มีความยากกว่าในการหาประเก็นเนื่องจากประเก็นส่วนใหญ่เป็นประเก็นสำหรับแบบหน้ายกและหน้าเรียบ
