น็อตหน้าแปลนและน็อตหน้าแปลน

น็อตหน้าแปลนและน็อตหน้าแปลนเป็นส่วนประกอบสำคัญในการเชื่อมต่อระบบท่อและภาชนะรับแรงดัน คุณสมบัติโครงสร้างของสลักเกลียวเหล่านี้สะท้อนให้เห็นในพื้นผิวหน้าแปลนที่ผสานรวมที่หัวน็อตหรือด้านล่างของน็อต การออกแบบที่ผสานรวมนี้ผสมผสานฟังก์ชันของสลักเกลียวแบบดั้งเดิมและแหวนรองแบบแบนเข้าด้วยกัน เส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวหน้าแปลนมักจะเป็น 2.5-3 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียว ตัวอย่างเช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวหน้าแปลนของสลักเกลียว M20 ส่วนใหญ่อยู่ในช่วง 50-60 มม. ซึ่งช่วยลดแรงกดของพื้นผิวการเชื่อมต่อได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยเพิ่มพื้นที่สัมผัส ตามมาตรฐาน ASME B18.2.6 ขนาดด้านตรงข้ามหกเหลี่ยมของสลักเกลียวหน้าแปลนจะเพิ่มขึ้นประมาณ 15% เมื่อเทียบกับสลักเกลียวทั่วไปเพื่อให้ตรงกับความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของพื้นผิวหน้าแปลน

ในแง่ของการเลือกพารามิเตอร์ทางเทคนิค เกรดความแข็งแรงของสลักเกลียวหน้าแปลนโดยทั่วไปจะต้องถึง 8.8 หรือ 10.9 และความแข็งแรงในการดึงไม่น้อยกว่า 800MPa และ 1040MPa ตามลำดับ สำหรับสภาวะอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง มักใช้สลักเกลียวโลหะผสมเหล็กที่ทำจาก ASTM A193 Gr.B7 ซึ่งสามารถรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรภายใต้สภาพแวดล้อม 450℃ น็อตหน้าแปลนที่ตรงกันจะต้องเป็นไปตามหลักการจับคู่ความแข็งแรงที่เท่ากัน ข้อกำหนดทั่วไป ได้แก่ ASTM A194 Gr.2H และความแข็งจะควบคุมได้ระหว่าง HRC22-32 ในแง่ของเทคโนโลยีการชุบผิว การเคลือบ Dacromet สามารถให้การป้องกันการพ่นเกลือได้นานกว่า 1,000 ชั่วโมง ในขณะที่ความหนาของชั้นสังกะสีแบบจุ่มร้อนมักจะควบคุมไว้ที่ 50-80μm ทำให้มั่นใจได้ว่าจะทนต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งได้นานกว่า 10 ปี

สถานการณ์การใช้งานทั่วไปของตัวยึดประเภทนี้จะเน้นที่ชิ้นส่วนเชื่อมต่อที่ต้องการการปิดผนึกและความต้านทานการสั่นสะเทือนสูง ชุดน็อตหน้าแปลนมักใช้ในการเชื่อมต่อหน้าแปลนท่อในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ในท่อที่มีขนาดเกิน DN300 แผ่นหน้าแปลนแต่ละแผ่นต้องติดตั้งน็อต 16-24 ชุด และต้องควบคุมแรงพรีโหลดให้ไม่เกิน 30%-70% ของความแข็งแรงผลผลิตของวัสดุน็อต การเชื่อมต่อหน้าแปลนของอุปกรณ์หมุน เช่น กังหันและคอมเพรสเซอร์เน้นประสิทธิภาพการป้องกันการคลายตัว ในเวลานี้ เมื่อใช้ร่วมกับน็อตป้องกันการคลายตัวของ Spirax การสูญเสียแรงพรีโหลดภายใต้สภาวะการสั่นสะเทือนสามารถควบคุมได้ภายใน 5% สำหรับหน้าแปลนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีการขยายตัวเนื่องจากความร้อน จำเป็นต้องคำนวณความเครียดจากความร้อนที่อุณหภูมิการทำงานและเลือกวัสดุน็อตที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ตรงกัน ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของน็อตสแตนเลส 304 คือ 17.3×10^-6/℃ เมื่อมีความแตกต่างกับหน้าแปลนเหล็กกล้าคาร์บอน จำเป็นต้องทำการคำนวณการชดเชย

จากมุมมองของการวิเคราะห์ประโยชน์การใช้งาน ข้อได้เปรียบหลักของสลักเกลียวหน้าแปลนคือความสม่ำเสมอของการกระจายแรงสัมผัส พื้นผิวหน้าแปลนลดปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นลงประมาณ 40% ซึ่งเหมาะเป็นพิเศษสำหรับการเชื่อมต่อวัสดุที่มีความแข็งแรงต่ำ เช่น เหล็กหล่อและพลาสติก ในเวลาเดียวกัน การออกแบบแบบบูรณาการช่วยลดจำนวนชิ้นส่วนและสามารถลดเวลาในการติดตั้งลงได้ 30% เมื่อเปรียบเทียบกับชุดปะเก็นสลักเกลียวแบบดั้งเดิมในการเชื่อมต่อหน้าแปลน DN500 อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดก็ชัดเจนเช่นกัน โครงสร้างพื้นผิวหน้าแปลนเพิ่มน้ำหนักของชิ้นส่วนเดียว 20%-25% ซึ่งอาจส่งผลต่อการติดตั้งในอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่มีพื้นที่จำกัด ในแง่ของต้นทุน ราคาของสลักเกลียวหน้าแปลนที่มีข้อกำหนดเดียวกันนั้นสูงกว่าสลักเกลียวทั่วไป 15%-30% แต่ในตำแหน่งพอร์ตตรวจสอบที่ต้องถอดประกอบบ่อยครั้ง ประสิทธิภาพในการป้องกันการยึดติดของสลักเกลียวสามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้ ในการใช้งานจริง ควรสังเกตว่าข้อผิดพลาดในการจับคู่ระหว่างพื้นผิวหน้าแปลนและพื้นผิวการเชื่อมต่อควรน้อยกว่า 0.05 มม. มิฉะนั้น อาจทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดข้างเดียวและทำให้เกิดความล้มเหลวก่อนกำหนดได้