دليل أحجام البكرات ذات الحواف من حديد الدكتايل ودليل التركيب 2025

البكرات ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل عبارة عن أطوال مسبقة الصنع من أنابيب حديد الدكتايل ذات طرف أو طرفين من الحواف المصبوبة بشكل متكامل. وهي توفر المرونة أثناء التركيب - مما يسمح بسهولة التزاوج مع الصمامات والتجهيزات والمعدات - مع الحفاظ على القوة ومقاومة التآكل التي تجعل من حديد الدكتايل معيار الصناعة للمياه ومياه الصرف الصحي والحماية من الحرائق وخطوط أنابيب العمليات الصناعية.

الوجبات السريعة الرئيسية:

• براعة في الحجم: تتوفر البكرات من DN 50 (2 بوصة) إلى DN 1200 (48 بوصة) بأطوال تتراوح من 1 قدم إلى 20 قدم، مع تفاوتات دقيقة في الأبعاد لضمان قابلية التبادل.

• الامتثال للمعايير: تم تصنيعها وفقًا لمعيار ANSI/AWWA C115/A21.15 للفلنجات الملولبة وC110/C153 للبكرات المصبوبة بشكل متكامل، ومع EN 1092-2 / ISO 2531 للأسواق العالمية.

• تقييمات الضغط: التصنيف الشائع هو 150 رطل لكل بوصة مربعة (الفئة 150) أو 250 رطل لكل بوصة مربعة أو 300 رطل لكل بوصة مربعة مع معادلات PN16 وPN25 المترية - تختلف أنماط البراغي اختلافًا كبيرًا بين معايير ANSI وPN.

• أفضل ممارسات التثبيت: يعد التبطين المناسب للخندق ومحاذاة الشفة واختيار الحشية وتسلسل عزم الدوران للبراغي أمورًا بالغة الأهمية للخدمة الخالية من التسرب.

• الحماية من التآكل: تعمل الطلاءات الخارجية من البيتومين أو الإيبوكسي، بالإضافة إلى الملاط الأسمنتي الداخلي أو البطانات الإيبوكسية على إطالة عمر الخدمة في التربة أو السوائل العدوانية.

القسم 1: نظرة عامة ومعايير

1.1 ما هي البكرة ذات الحواف؟

A بكرة ذات حواف (وتسمى أيضًا قطعة توصيل ذات حواف) هي قطعة أنابيب حديدية مسبقة الصنع من حديد الدكتايل ذات طرف أو طرفين ذوي حواف. وهي تغني عن الحاجة إلى اللحام الميداني أو تثبيت حواف مفكوكة على الأنبوب، مما يقلل من وقت التركيب ويضمن دقة الأبعاد التي يتم التحكم فيها في المصنع.

1.2 المواد ودرجات حديد الدكتايل

البكرات ذات الحواف مصبوبة من حديد الدكتايل المطابق ل ASTM A536 الرتبة 65-45-12، التي توفر قوة شد لا تقل عن 65 كيلو باسكال وصلابة صدمية تبلغ 45 قدم رطل عند درجة حرارة - 30 درجة مئوية، مع بنية مجهرية من الجرافيت العقدي لمقاومة ممتازة لليونة والإجهاد.

1.3 المعايير المطبقة

• ANSI/ AWWA C115/A21.15: يحدد أطراف الحافة الملولبة وأبعاد الحافة الملولبة للبكرات حتى 250 رطل لكل بوصة مربعة.

• ANSI/AWA C110/A21.10: يحكم التركيبات ذات الحواف المصبوبة بشكل متكامل (فئة 150-250 رطل لكل بوصة مربعة) بأطوال أطول وجهاً لوجه.

• ANSI/AWA C153/A21.53: يغطي البكرات المدمجة المصبوبة بشكل متكامل من الفئة 350 رطل لكل بوصة مربعة بأبعاد مخفضة وجهاً لوجه.

• EN 1092-2 (PN10-PN25) & ISO 2531/7186: المعادلات الأوروبية والدولية، وتحديد أنماط المسامير المترية وأنواع الأوجه ومتطلبات التفاوت لقابلية التشغيل البيني العالمي.

وغالبًا ما يحافظ المصنعون على الامتثال المزدوج (AWWA + EN/ISO) وشهادة الطرف الثالث (على سبيل المثال، WRAS، DVGW) لخدمة أسواق أمريكا الشمالية والأسواق الدولية.

2. نطاقات حجم البكرة وأبعادها

تتوفر مكبات ذات حواف من حديد الدكتايل بأحجام أنابيب اسمية من DN 50 (2 بوصة) حتى DN 1600 (64 بوصة) لاستيعاب معظم أنظمة أنابيب المياه والصرف الصحي والحماية من الحرائق والأنابيب الصناعية. عادةً ما تأتي البكرات بأطوال مصنعة في المصنع من 1 قدم (0.3 م) حتى 20 قدم (6 م)، مع أطوال أطول مصنوعة حسب الطلب حسب الطلب. يتم نشر الأطوال القياسية الدنيا والقصوى للأطوال القياسية للأحجام الشائعة (2 ″- 12″) في كتالوجات الشركات المصنعة؛ على سبيل المثال، تتراوح البكرات 3 ″- 8″ من 1 قدم إلى 19 قدم و6 بوصة، بينما تتراوح البكرات 10 ″- 12″ من 1 قدم إلى 15 قدم و6 بوصة.

تتبع تفاوتات الأبعاد في القطر الخارجي (OD) والطول وجهاً لوجه مع AWWA C110/A21.10 و ANSI B16.1:

• تحمّل OD:: ± 0.05 بوصة (2 بوصة - 8 بوصة)، ± 0.06 بوصة (10 بوصة - 12 بوصة)، تزداد بالنسبة للأحجام الأكبر.

• تحمل الطول وجهاً لوجه:: ± 0.06 بوصة لجميع المقاسات المدرجة لضمان قابلية التبادل.

الجدول 2-1: أبعاد البكرة ذات الحواف النموذجية

بيانات مأخوذة من كتالوجات U.S. Pipe وAMERICAN.

3. أنماط حفر الشفة وتقييمات الضغط

تستخدم البكرات ذات الحواف أوجه شفة مثقوبة حسب ANSI/AWWA C110 أو EN 1092-2، مع أنماط ثقوب مسامير مثقوبة مرتبطة بفئة الضغط. ANSI Class 150 (≈150 psi) والفئة 300 (≈300 psi) تتوافق مع التصنيفات المترية PN16 وPN25 على التوالي.

• ANSI/AWWA C110 فئة 150: دائرة البرغي ونمط الثقب وفقًا للمعيار ANSI B16.1؛ على سبيل المثال، تستخدم شفة 6 بوصة ثمانية ثقوب مقاس 3⁄4 بوصة على دائرة برغي مقاس 9.50 بوصة.

• معيار ANSI B16.42 الفئة 300: حفر أثقل - دائرة مسامير أكبر ومسامير أكثر - لتحمل 300 رطل لكل 6 بوصة مربعة؛ لـ 6 بوصة مربعة وثمانية ثقوب مقاس 7⁄8 بوصة على دائرة مسامير مقاس 10.88 بوصة مربعة.

• EN 1092-2 PN16: نمط الحفر المتري - على سبيل المثال، يستخدم DN 150 ثمانية ثقوب M16 على دائرة مسمار 225 مم؛ عادةً ما يكون وجه الحافة مسطحًا (FF) مع حشية كاملة الوجه.

• EN 1092-2 EN 1092-2 PN25: تصميم مشابه لـ PN16 ولكن مع ثقوب M20 على دائرة مسامير مقاس 241 مم؛ سمك شفة أكثر سمكًا للتعامل مع 25 بار (≈362 رطل لكل بوصة مربعة).

الجدول 3-1: أنماط حفر الشفة حسب الحجم والفئة

BC = قطر دائرة البرغي. تم تجميع البيانات من النشرات الفنية ل McWane وUS Pipe.

4. أنواع التوصيلات وطرق التوصيل

يمكن أن تنتهي البكرات ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل بمجموعة متنوعة من أنواع الوصلات للربط مع الأنابيب أو التركيبات أو المعدات:

4.1 شفة × طرف عادي (PE)

أحد الطرفين ذو حواف حسب ANSI/AWWA C110 أو C115؛ والطرف الآخر ذو طرف عادي ليناسب الوصلات التي تعمل بالدفع (Tyton®) أو الوصلات الميكانيكية. تعمل هذه البكرة الهجينة على تبسيط عمليات الانتقال من الصمامات ذات الحواف إلى أنابيب الضغط المدفونة.

4.2 شفة × وصلة ميكانيكية (MJ)

يحتوي أحد طرفيها على شفة مصبوبة بشكل متكامل بينما يتم تجهيز الطرف الآخر بمقبس MJ وغدة وحشية MJ وفقًا لـ AWWA C111. بكرات MJ شائعة في أنابيب المياه المدفونة التي تتطلب انحرافًا وسهولة الصيانة.

4.3 شفة × شفة (FF)

كلا الطرفين ذو حواف - مثالي للأنابيب فوق الأرض ووصلات المضخات ورؤوس الحماية من الحرائق. تضمن بكرات FF أقصى قدر من التحكم في المحاذاة وسهولة التفكيك.

4.4 الشفاه الملولبة (C115)

بالنسبة للأحجام الأصغر (2 ″- 6″)، يمكن ربط الشفاه السائبة من ANSI B16.1 على أطراف الأنابيب وفقًا لـ AWWA C115؛ وهي مناسبة عند التزاوج مع الصمامات أو المعدات الملولبة. تتجنب هذه الطريقة اللحام ولكن لا يوصى بها للخدمات المدفونة بسبب التآكل المحتمل للولب.

5. أفضل ممارسات التثبيت

إن التركيب السليم للبكرات ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل ضروري لضمان خدمة خالية من التسرب وموثوقية طويلة الأجل.

1. إعداد الخنادق والفرش
   حفر الخندق وفقًا للمعيار C600 من AWWA C600، مع توفير طبقة موحدة من المواد الحبيبية (الرمل أو حصى البازلاء) بسمك 4 بوصات (100 مم) على الأقل تحت الأنبوب.
   يجب أن يكون الخندق عريضًا بما فيه الكفاية (أنبوب OD + 24 بوصة) للسماح للعمال بوضع الفرش وضغطه دون الإخلال بالأنبوب.
   يجب وضع الحشوة الجانبية في طبقات ≤ 6 بوصة وضغطها بكثافة لا تقل عن 90 % Standard Proctor لمنع التحميل النقطي على الأنبوب.

2. محاذاة الشفة
   استخدم موزعات الشفة ودبابيس الانجراف لمحاذاة فتحات المسامير بدقة، وتجنب المحاذاة الخاطئة التي يمكن أن تضغط على أوجه الشفة والحشيات.
   افحص المسافة وجهًا لوجه حسب تفاوتات التفاوت المسموح بها في ANSI/AWA C110 (± 0.06 بوصة) للتأكد من طول البكرة قبل التثبيت بالبراغي.

3. اختيار الحشية وتركيبها
   حدد مادة الحشية على أساس الخدمة: EPDM للمياه الصالحة للشرب (- 40 درجة مئوية إلى + 120 درجة مئوية)، NBR للزيوت (- 30 درجة مئوية إلى + 100 درجة مئوية)، وPTFE للمواد الكيميائية (- 200 درجة مئوية إلى + 260 درجة مئوية).
   افحص الحشيات بحثًا عن وجود تلف؛ قم بتوسيطها على وجه الحافة وضع طبقة خفيفة من مادة تشحيم معتمدة (مثل شحم السيليكون) لمنع القرص وضمان ضغط موحد.

4. اختيار البراغي والتشحيم
   استخدم مسامير عالية القوة (ASTM A193 من الدرجة B7 أو A307 من الدرجة B) بمقاسات حسب جداول ANSI B16.1 أو EN 1092-2، مع مطابقة الثقوب المحفورة (على سبيل المثال، مسامير ¾ ″ للفئة 150، M16 ل PN16).
   ضع مادة مانعة للتزييت أو مادة تشحيم ثنائي كبريتيد الموليبدينوم على اللولبات وتحت رؤوس البراغي لتحقيق عزم دوران دقيق ومنع التشقق.

5. تسلسل عزم الدوران
   أحكم ربط البراغي بنمط نجمي (متقاطع) على ثلاث مراحل: 30 % من عزم الدوران النهائي، ثم 60 %، ثم 100 %.
   بالنسبة للمسمار ¾ ¾، يكون عزم الدوران النموذجي 150-175 نيوتن متر؛ وبالنسبة للمسمار M16، 200-220 نيوتن متر - ولكن اتبع دائمًا توصيات الشركة المصنعة للحشية.

6. الاختبار الهيدروستاتيكي وإعادة العزم
   بعد التجميع، قم بإجراء اختبار هيدروستاتيكي عند 1.5 × الضغط التصميمي (على سبيل المثال، 150 رطل لكل بوصة مربعة × 1.5 = 225 رطل لكل بوصة مربعة) لمدة ساعتين على الأقل، وفقًا ل AWWA C600.
   بعد الاختبار، أعد ضبط عزم دوران جميع البراغي إلى 100 % من عزم الدوران النهائي بعد خفض ضغط الخط، ثم مرة أخرى بعد 24 ساعة لتعويض زحف الحشية.

6. اعتبارات الوزن والمناولة

إن فهم الوزن والمناولة الآمنة للبكرات ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل ذات الحواف المطاطية أمر حيوي للخدمات اللوجستية وتخطيط السلامة في الموقع.

1. الوزن لكل قدم حسب الحجم والفئة
   الأوزان التقريبية (بما في ذلك الحافة) لبكرات ANSI Class 150 هي: 4 × 10 أقدام = 180 رطل؛ 6 × 10 أقدام = 320 رطل؛ 8 × 10 أقدام = 500 رطل.
   تزن البكرات من الفئة 300 من نفس الحجم حوالي 15 % أكثر بسبب الجدران الأكثر سمكًا (على سبيل المثال، 6 × 10 أقدام × 370 رطل).

2. الرفع والحبال
   استخدم عروات رفع أو حبال الرفع المصنفة بعامل أمان 2 × عامل أمان؛ تجنب الرفع بالشفة وحدها لمنع تلف وجه الشفة وفتحات المسامير.
   ضع الرافعات أسفل ماسورة الأنبوب، بعيدًا عن الطلاء والحشوات؛ قم بحماية الطلاء بحشوة لمنع التآكل.

3. احتياطات السلامة
   تتطلب منطقة خلوص لا تقل عن 2 متر حول الأحمال المرفوعة؛ تأكد من خلو جميع الأفراد أثناء الرفع والوضع.
   افحص الرافعات، والأغلال، وعوارض الموزعة قبل كل عملية رفع؛ ضع علامة على المعدات بتواريخ الفحص وفقًا للمادة 29 CFR 1910.184 من قانون السلامة والصحة المهنية في إدارة السلامة والصحة المهنية.

4. التخزين والتكديس
   قم بتخزين البكرات على أرض مستوية مع وجود عدّادات خشبية؛ لا تكدس أكثر من ثلاثة أعالي لمنع انقلابها أو تلف الطلاء.
   قم بتغطية الغطاء بقماش مشمع مسامي للحماية من الأشعة فوق البنفسجية والرطوبة؛ وحافظ على تدفق الهواء لمنع التكثيف تحت الغطاء.

7. الطلاء والتبطين والحماية من التآكل

البكرات ذات الحواف المصنوعة من حديد الدكتايل محمية داخليًا وخارجيًا لمقاومة التآكل في بيئات مختلفة:

1. الطلاءات الخارجية

   • الطلاء الأسفلتي (البيتوميني): طبقة مانعة للتسرب رقيقة بسماكة 1 مل توضع وفقًا للمعيار C151 من AWWA C151 للحماية من التآكل من جانب التربة ودخول الرطوبة.

   • غلاف من البولي إيثيلين: غلاف بلاستيكي يعزل الأنبوب ماديًا عن التربة المسببة للتآكل؛ وغالبًا ما يستخدم في البيئات شديدة العدوانية.

   • الإيبوكسي والإيبوكسي المرتبط بالاندماج (FBE): توفير حواجز أكثر سمكاً وأكثر مناعة؛ تتطلب تجهيز السطح بالرمل للالتصاق؛ تستخدم في الحالات التي تتطلب عمراً تشغيلياً طويلاً (> 50 سنة).

   • البولي يوريثان والبولي يوريا: طلاء مرن ومقاوم للأشعة فوق البنفسجية للمناطق فوق سطح الأرض أو مناطق الرذاذ؛ يوضع بسماكة 5-15 مللي متر.

2. البطانات الداخلية

   • الملاط الأسمنتي (AWWA C104): سُمكه ¼ سُمك قابل للدوران؛ معامل الخشونة C≈120؛ يوفر حاجزًا متينًا ضد تآكل مياه الشرب.

   • الأسمنت الأسفلتي: تستخدم حيثما تكون هناك حاجة إلى مقاومة كيميائية للهيدروكربونات؛ وأقل شيوعًا لمياه الشرب.

   • إيبوكسي: 0.01-0.02 بوصة سميكة؛ أكثر سلاسة (C≈140)، مثالية لمياه الصرف الصحي أو السوائل العدوانية كيميائياً؛ يجب أن تستوفي معايير NSF/ANSI 61 لأنظمة الشرب.

3. الحماية الكاثودية

   • الأنودات القربانية أو أنظمة التيار المتأثر يمكن تطبيقها على التربة شديدة التآكل؛ التصميم وفقًا ل NACE SP0169 للحفاظ على إمكانات الأنابيب أقل من -0.85 فولت CSE.

8. مراقبة الجودة والاختبار

تضمن مراقبة الجودة الصارمة أن تفي كل بكرة ذات حواف بمتطلبات الأداء:

1. اختبار الضغط الهيدروستاتيكي
   يتم اختبار كل بكرة وفقًا ل AWWA C600 عند 1.5 ضعف ضغطها المقدر (على سبيل المثال، الفئة 150 عند 150 رطل لكل بوصة مربعة واختبار عند 225 رطل لكل بوصة مربعة) لمدة ساعتين على الأقل للتحقق من سلامة الختم.

2. فحص الأبعاد
   يقاس التفاوت المسموح به في الطول العمودي، والطول المواجه للوجه وقطر دائرة البرغي وموقع ثقب البرغي وفقًا لمواصفات ANSI/AWA C110 وEN 1092-2 (± 0.06″ للأبعاد الحرجة).

3. الاختبار الميكانيكي

   • الشد والصدمات: المصبوبات مطابقة للمواصفة ASTM A536 من الدرجة ASTM A536 65-45-12، مع قوة شد ≥ 65 كيلو باسكال و ≥ 45 قدمًا -45 رطلًا من صدمات تشاربي في-نوتش عند درجة حرارة -30 درجة مئوية.

   • الصلابة: تم اختباره على 187-255 HB للمصفوفة الصحيحة.

4. الفحص غير التدميري (NDE)
   رسم خرائط السُمك بالموجات فوق الصوتية وفحص الجسيمات المغناطيسية للكشف عن العيوب تحت السطح؛ وهو أمر بالغ الأهمية للبكرات ذات الأقطار الكبيرة وفئات الضغط العالي.

5. التحقق من الطلاء والتبطين
   تضمن قياسات السُمك عن طريق اختبار الطاحونة واختبار العطلات أن الطلاءات الخارجية والداخلية تفي بمعايير السُمك والاستمرارية المحددة.

9. دليل الاختيار وأمثلة التطبيق

اختر البكرة ذات الحواف المناسبة بناءً على ظروف الخدمة والضغط وتكلفة دورة الحياة:

9.1 توزيع المياه البلدية

• المقاسات: DN 100-DN 600 (4 ″- 24″) مشترك.

• الفئة: PN16/C150 مع تبطين بالملاط الأسمنتي وطلاء خارجي أسمنتي.

• مشترك: شفة × طرف عادي للانتقال إلى أنابيب رئيسية قابلة للدفع.

9.2 الحماية من الحرائق

• المقاسات: دن 50-دن 300 (2 ″- 12″).

• الفئة: AWWA C153 فئة 350 (350 رطل/بوصة مربعة) مع بطانة إيبوكسية؛ حشيات EPDM مقاومة للحريق.

• مشترك: شفة × شفة لتوصيلات المضخة والصمام.

9.3 أنابيب العمليات الصناعية

• المواد الكيميائية: بطانة داخلية من مادة PTFE للسوائل العدوانية؛ بطانة خارجية من مادة FBE لبيئات المصانع الكيميائية.

• الفئة: ANSI 300/PN25 من ANSI 300/PN25 للبخار عالي الضغط أو السوائل الهيدروليكية.

• مشترك: وصلة شفة × وصلة ميكانيكية حيث يلزم عزل الاهتزاز.

9.4 مياه الصرف الصحي والصرف الصحي

• الحجم: DN 150 - DN 1200 (6 ″- 48″).

• الفئة: PN10/C150 مع بطانة بيتومينية؛ حشيات مصنفة للمواد الصلبة السائلة.

• مشترك: شفة × طرف عادي إلى خطوط أنابيب قابلة للدفع بالخرز.

جدول المقارنة: أحجام البكرات الشائعة

*الأوزان تشمل الحافة؛ قد تختلف الأوزان الفعلية حسب الشركة المصنعة.

المراجع:

• معايير جمعية الأشغال المائية الأمريكية (AWWA)
• ASTM A536 - المواصفات القياسية لمسبوكات حديد الدكتايل
• شفة - ويكيبيديا
• ISO 2531:2009 - أنابيب حديد الدكتايل والتجهيزات والملحقات والوصلات الخاصة بها لتطبيقات المياه
• معايير NACE الدولية للتحكم في التآكل