فلنج لوحة الأنابيب هو هيكل فلنج خاص يدمج لوحة الأنابيب مع الفلنج، ويستخدم بشكل أساسي في توصيل حزم الأنابيب مع الهيكل في معدات مثل المبادلات الحرارية وأوعية الضغط، حيث يجمع بين وظيفتي دعم حزم الأنابيب وعزل الوسط. تتمثل ميزته الرئيسية في تصميم متكامل بلوحة الأنابيب والفلنج، مما يحقق عزل الضغط بين مسار الأنابيب ومسار الغلاف، بالإضافة إلى تثبيت حزم الأنابيب. سيتم شرح ذلك من حيث الهيكل والأداء والتطبيقات أدناه:

التصميم الهيكلي ومبدأ العمل

المكونات الأساسية

هيكل لوحة الأنابيب:

يبلغ سمكها عادةً من 10 إلى 100 مم (يُحدد وفقًا لضغط الجهاز وقطر الأنبوب)، وتكون المواد المستخدمة غالبًا Q345R و 16MnDR (درجات حرارة منخفضة) و 304/316L (مقاومة للتآكل)؛

تحتوي السطح على فتحات أنابيب (مرتبة بشكل مثلث/مربع)، ويمكن معالجة أخاديد التمدد أو أخاديد الإغلاق داخل الفتحات، وذلك لتثبيت أنابيب التبادل الحراري (مثل التمدد أو اللحام أو استخدام كل من التمدد واللحام).

حلقة الفلنج:

ملحومة أو مزورة بشكل متكامل على حافة لوحة الأنابيب، لتشكيل سطح ضغط الإغلاق، والأشكال الشائعة هي السطح المستوي (FF) والسطح المقعر والمحدب (MFM)، بينما تستخدم الأسطح الحلقية (RJ) في ظروف الضغط العالي؛

تحتوي حلقة الفلنج على فتحات البراغي، ويتم توصيلها بفلنج الهيكل من خلال البراغي، مما يحقق إغلاق الجهاز.

هياكل إضافية (اختيارية):

فلنج لوحة أنابيب برقبة: تمتد حافة لوحة الأنابيب لتشكل رقبة مخروطية (تشبه فلنج اللحام بالرقبة)، مما يحسن من مقاومة التعب، وهو مناسب للظروف عالية الضغط (PN≥40)؛

لوحة أنابيب مبطنة: يتم لحام طبقة مقاومة للتآكل (مثل Inconel 625) على سطح لوحة الأنابيب، وهي مناسبة للوسائط شديدة التآكل (مثل حمض النتريك المركز وحمض الهيدروفلوريك).

مبدأ العمل

تُعد لوحة الأنابيب جزءًا أساسيًا من المبادل الحراري، حيث تتصل من جانب بحزمة الأنابيب (مسار الأنابيب)، ومن الجانب الآخر بحلقة الفلنج وفلنج الهيكل (مسار الغلاف) من خلال البراغي؛

يتم نقل ضغط الوسط من خلال حلقة الفلنج إلى البراغي، ويعتمد على حشية الإغلاق (مثل حشية ملفوفة معدنية أو حشية ثمانية الأضلاع) لتحقيق عزل مسار الأنابيب ومسار الغلاف، وفي الوقت نفسه تدعم لوحة الأنابيب حزمة الأنابيب لمقاومة اهتزازات السوائل.

الخصائص الرئيسية للمنتج

1. المزايا الميكانيكية والهيكلية

دعم عالي القوة: يتم حساب سمك لوحة الأنابيب وفقًا لـ GB/T 151 "المبادلات الحرارية"، ويمكنها تحمل فرق الضغط بين مسار الأنابيب ومسار الغلاف (ΔP≥10MPa)، مثل ظروف العمل في المكثف عالي الضغط حيث يكون ضغط مسار الأنابيب 16MPa وضغط مسار الغلاف 6MPa؛

مقاومة الإجهاد الناتج عن فرق درجات الحرارة: يمكن للتصميم المتكامل بلوحة الأنابيب والفلنج أن يخفف من تشوه فرق درجات الحرارة بين حزمة الأنابيب والهيكل (مثل فرق درجات الحرارة ≥80 ℃ في المبادل الحراري البخاري)، مما يقلل من خطر تشقق لوحة الأنابيب.

2. خصائص الإغلاق ومقاومة التآكل

تصميم إغلاق متعدد:

اتصال لوحة الأنابيب بأنابيب التبادل الحراري: يتم استخدام عملية اللحام القوي + التمدد (معدل تسرب اللحام <0.1٪)؛

سطح إغلاق الفلنج: يتم استخدام حشية معدنية حلقية في ظروف الضغط العالي، وضغط الإغلاق ≥60MPa، وهو مناسب للوسائط السامة والقابلة للاشتعال والانفجار (مثل مبادل حراري غاز البترول المسال).

توافق المواد المرن:

مبادل حراري صناعة الكيماويات من الفحم: لوحة الأنابيب مصنوعة من 15CrMoR (مقاومة للتآكل بالهيدروجين عالي الحرارة) + حلقة فلنج مصنوعة من Q345R؛

معدات تحلية المياه المالحة: يتم لحام طبقة من الفولاذ المقاوم للصدأ 6٪ Mo (N08367) على لوحة الأنابيب، وحلقة الفلنج مصنوعة من 316L، ومقاومة لتآكل أيون الكلور (تركيز Cl - ≥20000ppm).

3. سهولة التركيب والصيانة

تركيب نمطي: يمكن تركيب فلنج لوحة الأنابيب بشكل كامل، ويتم توصيله بفلنج الهيكل من خلال البراغي، مما يزيد من كفاءة التركيب بنسبة 30٪ مقارنة باللحام الميداني (مثل تركيب مبادل حراري أنبوبي كبير)؛

إمكانية الصيانة: يمكن إزالة حزمة الأنابيب وتنظيفها بعد فك البراغي، ويمكن تلميع سطح لوحة الأنابيب ميكانيكيًا (خشونة السطح Ra≤1.6μm)، مما يقلل من خطر الترسب.

4. المزايا من حيث التكلفة والتخصيص

تحسين المواد: يمكن استخدام مواد مختلفة بلوحة الأنابيب وحلقة الفلنج (مثل لوحة أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ + حلقة فلنج من الفولاذ الكربوني)، مما يقلل من تكلفة الفلنج المصنوعة بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ بنسبة 25٪ - 40٪؛

تصميم حسب الطلب: يمكن تصميم لوحات أنابيب غير قياسية وفقًا لـ GB/T 151 و ASME VIII Div.1 (مثل لوحات أنابيب بيضاوية الشكل وحلقية الشكل)، لتناسب هياكل المعدات الخاصة.

مقارنة بأنواع الفلنج الأخرى

مجالات التطبيق

صناعة طاقة الرياح	صناعة السفن	صناعة الآلات
صناعة الطاقة النووية	صناعة حقول النفط	صناعة المواد الكيميائية