ลักษณะการติดตั้งวาล์วกับระบบท่อ(Body End Connections)
การออกแบบวิธีการเชื่อมต่อวาล์วเข้ากับระบบท่อมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี ซึ่งนอกจากพิจารณาในปัจจัยด้านอุณหภูมิ, ความดันและอัตราการไหลของไหลภายในระบบท่อแล้วยังต้องคำนึงปัจจัยอื่นๆ พร้อมกันไปด้วย เช่น คุณสมบัติทางเคมีในด้านการกัดกร่อน เป็นต้น แต่ที่สำคัญต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้สอดรับกับการเชื่อมต่อระบบท่อด้วย สำหรับการออกแบบในอุดมคติแล้วรูปแบบการเชื่อมต่อและชนิดวัสดุของทั้งวาล์วและระบบท่อที่เชื่อมต่อนั้นต้องเป็นชนิดเดียวกัน แต่ในความเป็นจริงมักเป็นอีกเรื่องหนึ่ง
กฏทั่วไปของการออกแบบรูปแบบการเชื่อมต่อปลายตัวเรือนวาล์วที่มีขนาดเล็กกว่า 2 นิ้ว สามารถใช้ข้อต่อชนิดเกลียว (Threaded Connection) ได้ สำหรับวาล์วที่มีขนาดตั้งแต่ 2 นิ้วขึ้นไปใช้เป็นข้อต่อหน้าแปลน (Flanged Connection) ซึ่งกฏเกณฑ์ดังกล่าวนี้เป็นที่ยอมรับในทางปฏิบัติในภาคอุตสาหกรรมปิโตรเลียมเนื่องจากต้องคำนึงถึงการฟุ่งกระจายและอันตรายจากการรั่วไหลของไหลในระบบท่อแต่ในขณะเดียวกันหากของไหลดังกล่าวเป็นน้ำ เราสามารถใช้ระบบข้อต่อแบบเกีลยวได้กับท่อขนาดถึง 4 นิ้วเนื่องจากถึงแม้เกิดการรั่วไหลของน้ำเกิดขึ้นก็ไม่เป็นอันตรายเหมือนเช่นของไหลปิโตรเลียม วิธีการเชื่อมต่อปลายตัวเรือนวาล์วเข้าระบบท่อที่เรามักพบเจอ พอแบ่งออกได้ 4 ประเภท คือ
1. ข้อต่อเกลียว (Threaded End Connections) มักจะพบข้อต่อเกลียวบนปลายทั้ง 2 ด้านของวาล์วที่มีขนาดเล็ก 1.5 นิ้ว (DN 40) ลงมา (ดูรูปที่ 16) โดยการขึ้นเกลียวส่วนใหญ่เป็นไปตามมาตรฐาน National Pipe Thread (NPT) ดังในรูปที่ 18 และใช้มาตรฐาน National Hose Thread (NHT) สำหรับงานดับเพลิง หรือใช้มาตรฐาน Garden Hose Thread (GHT) สำหรับงานสวนซึ่งคงไม่เกี่ยวกับเรางานชั่งตวงวัดตามข้อกำหนดของกฎหมาย แต่ด้วยข้อจำกัดในการรองรับความดันด้วยระบบเกลียวทำให้ข้อต่อประเภทนี้โดยทั่วไปแล้วจะทนแรงดันสูงไม่เกินชั้นทนแรง ANSI Class 600 อีกทั้งไม่เหมาะสมกับของไหลในกระบวนการที่มีความกัดกร่อนสูง วาล์วข้อต่อแบบเกลียวปกติแล้วจะมีขนาดเล็กและเบาสะดวกต่อการติดตั้งเพราะเราต้องหมุนทั้งท่อและวาล์ว สุดท้ายราคาถูก
2. ข้อต่อหน้าแปลน (Flanged End Connections) ถูกใช้กับวาล์วที่มีขนาดใหญ่ตั้งแต่ 2 นิ้วขึ้นไป (DN 50) เพราะสะดวกในการติดตั้งโดยไม่ต้องหมุนทั้งวาล์วและท่อในการประกอบเข้าด้วยกัน ข้อต่อหน้าแปลนโดยทั่วไปสามารถรองรับอุณหภูมิและความดันภายในระบบท่อสูงจนถึง 815 °C (1500 °F) โดยอาศัยแรงยึดด้วย Blots & Nuts กดอัดหน้าแปลนของวาล์วและหน้าแปลนของระบบท่อที่ราบเรียบ (Flat Face) เข้าด้วยกันโดยมีประเก็นคั่นกลางเพื่อซีลหน้าสัมผัสโลหะทั้ง 2 (ดูรูปที่ 17 ก.) มาตรฐานของหน้าแปลนประจำวาล์วชนิดนี้จะถูกผลิตตามมาตรฐาน ANSI B16.5 หรือ API 6A การเลือกใช้หน้าแปลนจึงต้องพิจารณาถึงชนิดลักษณะการใช้งาน วัสดุที่เลือกใช้ทำหน้าแปลน อุณหภูมิและความดันสูงสุดที่ใช้งาน แต่อย่างไรก็ตามถึงแม้ข้อต่อหน้าแปลนจะมีข้อดีสำหรับการติดตั้งหรือถอดวาล์วออกจากระบบท่อก็ตามแต่หน้าแปลนเองก็ไม่เหมาะและไม่สามารถรองรับภาระแรงที่กระทำเป็นวงรอบ (มีจังหวะแรงกระทำและจังหวะหยุดกระทำสลับกัน; cyclic load) หรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงเป็นวงรอบขึ้นๆลงๆ หากต้องใช้งานในลักษณะดังกล่าวให้ไปพิจารณาเลือกใช้ข้อต่อวาล์วแบบเชื่อมโลหะ (Weld End Connection)
ข้อต่อหน้าแปลนของวาล์วชนิดนี้แบ่งเป็น 2 ลักษณะคือ
แบบ “Integral Flange” คือเป็นข้อต่อหน้าแปลนที่ถูกหล่อเป็นชิ้นเนื้อเดียวกับตัวเรือนวาล์ว (Body) ดูรูปที่ 17
ข. หน้าแปลนหน้ายก (Raised-Face Flanged Connection)
แบบ “Separable Flange” จะเป็นหน้าแปลนแยกต่อกันเคลื่อนไปมาบนกระดุม (Hub) ของตัวเรือนวาล์ว ดูรูปที่ 19 หน้าแปลนของตัวเรือนวาล์วจึงไม่สัมผัสของไหลโดยตรง หน้าแปลนชนิดนี้สามารถถูกใช้เพื่อแก้ไขปัญหาการติดตั้งวาล์วเข้าไปในระบบท่อที่เดินท่อไม่ได้แนวตรง (Alignment) ด้วยการยอมให้ตัวของหน้าแปลนได้ระดับหนึ่งประกอบกับหน้าแปลนชนิดนี้ทนแรงดันไม่สูงมากนัก เช่น วาล์วขนาด 4 นิ้วลงมา ทนแรงดันได้ ANSI Class 150-600 (PN 16- PN 100), วาล์วขนาด 6-8 นิ้ว ทนแรงดันได้ ANSI Class 150-300 (PN 16- PN 40) เป็นต้น ข้อระวังหากเราต้องใช้หน้าแปลนแบบนี้ก็คือการคลายตัวได้ง่ายหากกวดน๊อตหน้าแปลนไม่แน่นเพียงพอ
3. ข้อต่อเชื่อม (Weld End Connection) เมื่อไหร่ที่นึกถึงหรือต้องการป้องกันการรั่วซึม 100% เต็มในระบบท่อจะด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม ด้านความปลอดภัย เป็นต้น ขอให้นึกถึงข้อต่อแบบเชื่อมเนื่องจากเป็นข้อต่อวาล์วที่ออกแบบให้เชื่อมโลหะตัวเรือนวาล์วเข้ากับระบบท่อ หรือในกรณีระบบที่มีแรงดันสูงๆ ตั้งแต่ ANSI Class 900 (PN 160) ขึ้นไป โดยเฉพาะของไหลในระบบท่อที่อุณหภูมิยิ่งสูงด้วยแล้วข้อต่อเชื่อมของวาล์วแทบเป็นตัวเลือกเดียวก็ว่าได้ ดังนั้นเราจะเห็นวาล์วที่มีข้อต่อเชื่อมประเภทนี้ในโรงผลิตไฟฟ้าพลังงานความร้อนซึ่งมีระบบท่อไอน้ำที่อุณหภูมิและความดันที่สูงมากระดับ Super Heat (สถานะไอล้วนๆ) สิ่งที่สำคัญมากที่สุดของวาล์วที่มีข้อต่อเชื่อมนี้ก็คือการเลือกวัสดุข้อต่อ (ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นส่วนเดียวกับตัวเรือนวาล์ว) ให้เป็นวัสดุเช่นเดียวกับวัสดุท่อที่ติดตั้งวาล์วหรือหากไม่สามารถเลือกได้ก็ต้องให้เป็นวัสดุชนิดต่างกันแต่ต้องสามารถทำการเชื่อมโลหะเข้าด้วยกันได้อันนี้ต้องใช้นักโลหะวิทยาหรือดูมาตรฐานอ้างอิง เราพอจะแบ่งข้อต่อเชื่อมตายตัวออกเป็น
· Socketweld End Connection เหมาะกับระบบท่อขนส่งของไหลที่มีอุณหภูมิและความดันสูงและมีขนาดตั้งแต่ 2 นิ้วลงมา เป็นไปตามมาตรฐาน ANSI B16.11 ลักษณะการเชื่อมต่อทำโดยสอดท่อเข้าไปในช่อง (Socket) ซึ่งทำไว้บนหน้าแปลนวาล์วแต่ต้องไม่ยันให้สุดต้องปล่อยให้มีช่องว่างเล็กน้อยเพื่อการให้ตัวเนื่องจากโลหะขยายตัวขณะทำการเชื่อมโลหะ จากนั้นทำการเชื่อมโลหะข้อต่อวาล์วเข้ากับท่อตลอดแนววงรอบที่ท่อสอดเข้ามาได้เพียงแนวเชื่อมโลหะแนวเดียว (แต่แนวเชื่อมจะมีกี่ชั้นขึ้นกับการออกแบบ) ผลที่ได้คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อกับทางเข้าวาล์วจะเสมอเรียบเท่ากันดังรูปที่ 23
· Buttweld Connection เหมาะกับระบบท่อขนส่งของไหลที่มีอุณหภูมิและความดันสูงเช่นกันแต่มีขนาดตั้งแต่ 3 นิ้วขึ้นไป ใหญ่ขึ้นมาหน่อย เป็นการเชื่อมแบบต่อชนกันระหว่างปลายด้านทางออกของวาล์วกับปลายท่อที่มาเชื่อมเข้าด้วยกันดังแสดงในรูปที่ 24 โดยอาจเจียรหน้าสัมผัสให้เป็นร่องบากลงจะเป็นรูป V-shaped, J–bevel หรือ U-bevel เพื่อรองรับแนวเชื่อมโลหะตามแต่การออกแบบแนวเชื่อมโลหะว่าให้รองรับแรงดันเท่าใด
4. ข้อต่อชนิดอื่นๆ (Other End Connection) สำหรับข้อต่ออื่นๆ ที่มีอยู่มากมาย เช่น Union End Connection ใช้เชื่อมต่อวาล์วพลาสติก หรืออาจเป็น Clamp Coupling ที่สอดรัดกับร่องที่มีขนาดและร่องลึกเข้ากับ Clamp ได้ ซึ่งข้อต่อชนิดนี้จะใช้กับระบบท่อ Stainless Steel ในงานความปลอดภัยด้านอาหารซึ่งสะดวกต่อการถอดประกอบเพื่อการทำความสะอาดวาล์วอยู่เสมอ (ดูรูปที่ 25) เป็นต้น ในบางครั้งเราจะพบเป็นแบบ Lug-Style คือมีรูหน้าแปลนให้รอย Bolts & Nuts
