หน้าแปลน FF กับ RF ต่างกันอย่างไร: คู่มือ JIS 10K และ ASME

ปั๊มจากญี่ปุ่นมาถึงโรงงาน ในตาราง nozzle schedule เขียนว่า "JIS 10K 100A FF" แต่สเปกท่อของโรงงานกำหนดหน้าแปลน ASME B16.5 Class 150 แบบ RF และตัวเรือนปั๊มเป็นเหล็กหล่อ คำถามที่ตามมาทันทีคือ หน้าแปลนแบบ Flat Face (FF) ขันติดกับหน้าแปลนแบบ Raised Face (RF) ได้หรือไม่ และต้องใช้ปะเก็นแบบไหน

คำตอบสั้น ๆ คือ ให้จับคู่ FF กับ FF และ RF กับ RF อย่าขันหน้าแปลนเหล็กแบบ RF เข้ากับหน้าแปลนเหล็กหล่อแบบ FF ให้เปลี่ยนฝั่งเหล็กเป็น FF แทน FF และ RF บอกรูปทรงของผิวที่สัมผัสปะเก็น FF เรียบตลอดถึงขอบนอก ส่วน RF มีวงนูนอยู่ด้านในแนวรูโบลท์ ผิวหน้าแปลนยังเป็นตัวกำหนดว่าต้องใช้ปะเก็นแบบไหน ก่อนสั่งของจึงต้องเช็กผิวหน้าและวัสดุของหน้าแปลนฝั่งตรงข้ามก่อนเสมอ

บทความนี้อธิบายวิธีที่แบบญี่ปุ่นเรียก FF และ RF ความต่างของผิวหน้าแปลนตาม JIS B 2220 กับ ASME B16.5 การจับคู่ที่ใช้ได้ ตารางปะเก็น JIS 10K และรายการตรวจสอบ พร้อมคำถามที่ส่งถามซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นได้

รูปที่ 1: Flat Face (FF) เทียบกับ Raised Face (RF)

ความต่างอยู่ที่พื้นที่ของหน้าแปลนที่ปะเก็นสัมผัส หน้าแปลน RF รวมแรงจากโบลท์ไว้ที่วงแคบ ๆ

FF (ผิวเรียบ)

RF (ผิวนูน)

ชื่อเรียกใน JIS

zenmen-za (全面座)

heimen-za (平面座)

รูปทรงผิวหน้า

เรียบทั้งหน้า ถึงขอบนอกของหน้าแปลน

มีวงนูนอยู่ด้านในแนวรูโบลท์ (สูง 1–5 mm ใน JIS)

ตำแหน่งที่ปะเก็นสัมผัส

ถึงขอบนอกถ้าใช้ปะเก็นเต็มหน้า หรืออยู่ด้านในแนวโบลท์ถ้าใช้ปะเก็นวงแหวน

เฉพาะบนวงนูนเท่านั้น

ปะเก็น

ปะเก็นเต็มหน้า (มีรูโบลท์) หรือปะเก็นวงแหวน

ปะเก็นวงแหวน (พอดีอยู่ในแนวโบลท์)

แรงกดบนปะเก็นเมื่อแรงรัดโบลท์เท่ากัน

ต่ำกว่า (แรงกระจายบนพื้นที่กว้าง)

สูงกว่า (แรงกระจุกบนพื้นที่แคบ)

สถานะใน JIS B 2220

เป็นแบบมาตรฐานของ 5K และ 10K ส่วน 16K และ 20K เลือกได้ถึง 600A

เป็นแบบมาตรฐานของ 16K ขึ้นไป และเลือกใช้กับ 5K และ 10K ได้ด้วย

งานที่พบบ่อย

น้ำและอากาศความดันต่ำ วาล์วและปั๊มเหล็กหล่อ ท่อพลาสติกหรือท่อบุผิว

ไอน้ำ น้ำมัน ของไหลอันตราย ท่ออุณหภูมิสูงและความดันสูง

ข้อควรระวัง

ปะเก็นเต็มหน้าทำให้กันก๊าซรั่วได้ยาก

ถ้าขันกับหน้าแปลนเหล็กหล่อแบบ FF หน้าแปลนอาจถูกดัดจนแตก

หัวข้อ "สถานะใน JIS B 2220" อ้างตามหมายเหตุในตารางขนาด JIS B 2220:2012 ที่คัดลอกอยู่ในแคตตาล็อกปะเก็นของ Nichias ส่วน "งานที่พบบ่อย" เป็นแนวปฏิบัติทั่วไป ไม่ใช่ข้อกำหนดของมาตรฐาน

สารบัญ

1. แบบญี่ปุ่นเขียน FF และ RF อย่างไร
2. Flat Face (FF)
3. Raised Face (RF)
4. ต่อหน้าแปลน FF เข้ากับ RF ได้หรือไม่
5. ต่อหน้าแปลน JIS FF/RF เข้ากับท่อ ASME
6. ตารางอ้างอิง: ขนาดผิวหน้าแปลนและปะเก็น JIS 10K
7. พื้นที่สัมผัสปะเก็นและแรงกด: ตัวอย่างคำนวณ
8. ผิวหน้าแปลนแบบอื่น: MF, TG และ RJ
9. นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนสั่งหน้าแปลนและปะเก็น
10. ข้อจำกัดของบทความนี้
11. คำถามที่พบบ่อย
12. แหล่งอ้างอิง

แบบญี่ปุ่นเขียน FF และ RF อย่างไร

แบบและ data sheet ของญี่ปุ่นมักเขียนมาตรฐาน ระดับความดัน ขนาด และผิวหน้าแปลนต่อกันเป็นสตริงเดียว เช่น "JIS 10K 100A FF" หมายถึงหน้าแปลนตาม JIS B 2220 ระดับความดันพิกัด 10K ขนาดระบุ 100A (NPS 4) ผิวหน้าแบบ Flat Face โดย "K" คือระดับความดันพิกัดของ JIS (yobi-atsuryoku, 呼び圧力) และ "A" คือขนาดระบุเป็นมิลลิเมตร

ชื่อภาษาญี่ปุ่นอ่านผิดได้ง่าย JIS เรียก FF ว่า zenmen-za (全面座 แปลว่า "ผิวเต็มหน้า") และเรียก RF ว่า heimen-za (平面座) คำว่า heimen แปลว่า "ผิวเรียบ" แต่ heimen-za เป็นชื่อ JIS ของ ผิวนูน (RF) ไม่ใช่ผิวเรียบ ตาราง JIS มีผิวนูนสองขนาดคือ dai-heimen-za (大平面座 ผิวนูนใหญ่) กับ sho-heimen-za (小平面座 ผิวนูนเล็ก) ถ้าเขียนว่า "RF" เฉย ๆ มักหมายถึงขนาดใหญ่

บางครั้งผิวหน้าแปลนเขียนรวมกับชนิดหน้าแปลน เช่น "SOFF" หรือ "SORF" (Slip-On แบบ FF หรือ RF) และ "WN" คือ Weld Neck โรงกลั่นและโรงงานปิโตรเคมีในญี่ปุ่นมักเขียนมาตรฐาน JPI กับ class แทน เช่น "JPI 150 RF"

รูปที่ 2: คำเรียกผิวหน้าแปลนบนแบบญี่ปุ่น

คำที่อาจเจอใน nozzle schedule หรือ data sheet ของวาล์ว พร้อมความหมาย

คำที่เขียนบนแบบ	คำอ่าน	ความหมาย
全面座	zenmen-za	Flat Face (FF)
平面座／大平面座	heimen-za / dai-heimen-za	Raised Face (RF) ขนาดมาตรฐาน (ใหญ่)
小平面座	sho-heimen-za	Small Raised Face (อยู่ในภาคผนวกอ้างอิงของ JIS B 2220)
hamekomi-gata	hamekomi-gata	Male and Female (MF)
溝形	mizo-gata	Tongue and Groove (TG)
zenmen-gata gasuketto	zenmen-gata gasuketto	ปะเก็นเต็มหน้า (Full-face gasket)
ringu-gata gasuketto (uchi-pakkin)	ringu-gata (uchi-pakkin)	ปะเก็นวงแหวน (Ring gasket) หรือที่เรียกว่า "inner packing"

คนญี่ปุ่นในโรงงานมักเรียกปะเก็นว่า pakkin (packing) ดังนั้นปะเก็น RF อาจเขียนว่า "RF pakkin" และปะเก็นเต็มหน้าเขียนว่า "FF pakkin"

Flat Face (FF)

หน้าแปลนแบบ Flat Face ถูกกลึงให้ผิวที่สัมผัสปะเก็นเรียบทั้งหน้า ในญี่ปุ่น FF ใช้เป็นหลักกับระดับความดันต่ำ เช่น JIS 5K และ 10K และ JPI Class 150 และ 300

ตารางขนาดของ JIS วาดหน้าแปลน 5K และ 10K เป็นแบบ FF แคตตาล็อกของ Nichias เพิ่มหมายเหตุไว้ว่า 5K และ 10K ใช้ผิวนูนได้ถ้าจำเป็น ส่วนหน้าแปลน JIS 16K และ 20K ทำเป็น FF ได้ในขนาดไม่เกิน 600A

เพราะปะเก็นสัมผัสบนพื้นที่กว้างกว่า แรงรัดโบลท์เท่ากันจึงให้แรงกดบนปะเก็นต่ำกว่าหน้าแปลน RF จึงนิยมใช้ FF กับของไหลที่ไม่อันตราย เช่น น้ำและอากาศ

ตามแนวปฏิบัติของ JIS หน้าแปลน FF ใช้ได้ทั้งปะเก็นเต็มหน้าที่มีรูโบลท์ และปะเก็นวงแหวนที่อยู่ด้านในแนวโบลท์ Nichias ระบุตารางปะเก็นวงแหวน JIS ว่าใช้ได้ทั้งผิวเรียบและผิวนูนใหญ่ ปะเก็นเต็มหน้ากระจายแรงโบลท์ไปบนพื้นที่กว้าง Nichias จึงหมายเหตุว่าปะเก็นเต็มหน้าชนิดแผ่น compressed sheet และ PTFE กันก๊าซรั่วได้ยาก แม้ที่ 10K และ 16K ในทางกลับกัน แหล่งข้อมูลสหรัฐฯ เช่น Project Materials จับคู่ FF กับปะเก็นเต็มหน้า และนี่คือแบบที่แนวทางของสหรัฐฯ กำหนดเมื่อหน้าแปลนฝั่งตรงข้ามเป็นเหล็กหล่อ (ดูหัวข้อถัดไป)

Raised Face (RF)

หน้าแปลนแบบ Raised Face มีวงนูนเรียบอยู่ด้านในวงกลมรูโบลท์ เมื่อขันโบลท์ แรงจะลงที่วงแคบนี้ แรงกดบนปะเก็นจึงสูงกว่า FF และปิดผนึกได้ดีกว่า RF จึงพบมากกับของไหลอันตรายและของไหลอุณหภูมิสูง

หน้าแปลนเหล็กตาม ASME B16.5 โดยทั่วไปมาแบบ RF และถ้าต้องการ FF มักต้องระบุตอนสั่งซื้อ ใน JIS นั้น RF เป็นผิวมาตรฐานของ 16K ขึ้นไป ส่วน 30K ขึ้นไป Nichias แนะนำปะเก็นกึ่งโลหะ เช่น spiral-wound แทนปะเก็นแผ่น

ความสูงของวงนูนต่างกันระหว่างสองมาตรฐาน ดังรูปที่ 3 JIS B 2220 กำหนดตามขนาดและระดับความดัน ส่วน ASME B16.5 กำหนดตาม class อย่างเดียว

รูปที่ 3: ผิวหน้าแปลนใน JIS B 2220 เทียบกับ ASME B16.5

ทั้งสองมาตรฐานมีผิวหน้าแปลนชนิดเดียวกัน แต่ผิวมาตรฐานและความสูงของวงนูนต่างกัน

	JIS B 2220 (หน้าแปลนท่อเหล็ก)	ASME B16.5 (หน้าแปลนท่อ NPS 1/2–24)
ผิวมาตรฐาน	FF สำหรับ 5K และ 10K ส่วน RF สำหรับ 16K ขึ้นไป	หน้าแปลนเหล็กมักมาแบบ RF ถ้าต้องการ FF ต้องระบุตอนสั่งซื้อ
ความสูง RF	1–5 mm ตามขนาดและระดับความดัน 10K: 1 mm (25A ลงมา), 2 mm (32A–250A), 3 mm (300A ขึ้นไป) 16K และ 20K ที่ 650A ขึ้นไป: 5 mm	1.6 mm (1/16 in) สำหรับ Class 150 และ 300 และ 6.4 mm (1/4 in) สำหรับ Class 400 ขึ้นไป
ความหนาหน้าแปลนรวม RF หรือไม่	ควรยืนยันกับซัพพลายเออร์	Class 150 และ 300: ไม่รวม Class 400 ขึ้นไป: รวม
ผิวหน้าแบบอื่น	Small Raised Face (ภาคผนวก), Male-Female, Tongue-Groove	Male-Female, Tongue-Groove, Ring Joint
มาตรฐานขนาดปะเก็น	JIS B 2404	ASME B16.21 (ปะเก็นแบนที่ไม่ใช่โลหะ)

ค่า JIS มาจากตาราง JIS B 2220:2012 ที่คัดลอกในแคตตาล็อกของ Nichias ค่า ASME มาจากฉบับปี 2020 ตามที่ Project Materials สรุปไว้ แม้ผิวหน้าแปลนจะตรงกัน หน้าแปลน JIS กับ ASME มีวงกลมรูโบลท์ต่างกัน จึงขันเข้าด้วยกันตรง ๆ ไม่ได้

หน้าแปลน RF มีข้อเสียสำคัญข้อเดียว คือถ้าวาล์วฝั่งตรงข้ามเป็นวัสดุเปราะ เช่น เหล็กหล่อ การขันโบลท์กับผิวนูนจะดัดหน้าแปลนของวาล์วจนอาจแตกได้ ดังนั้น จึงไม่ค่อยใช้ RF กับวาล์วเหล็กหล่อ หัวข้อถัดไปอธิบายว่ารอยแตกเกิดอย่างไรและแก้อย่างไร

ดูจากภาพตัด ข้อต่อ FF หนีบปะเก็นเต็มหน้าที่คลุมรูโบลท์ ส่วนข้อต่อ RF หนีบปะเก็นวงแหวนเฉพาะบนวงนูน เพราะรูปทรงปะเก็นต่างกัน ตอนสั่งปะเก็นจึงต้องระบุผิวหน้าแปลนทุกครั้ง

ต่อหน้าแปลน FF เข้ากับ RF ได้หรือไม่

โดยหลักแล้วไม่ควรทำ ให้จับคู่ FF กับ FF และ RF กับ RF เพื่อให้แรงโบลท์กดปะเก็นอย่างสม่ำเสมอ ก่อนตัดสินใจให้เช็ก 4 อย่างนี้

• ผิวหน้าของหน้าแปลนฝั่งตรงข้าม (FF หรือ RF)
• วัสดุของหน้าแปลนฝั่งตรงข้าม (เหล็ก หรือเหล็กหล่อ/พลาสติก)
• มาตรฐานและระดับความดัน (JIS 10K, JPI 150, ASME Class 150 ฯลฯ) และรูโบลท์ตรงกันหรือไม่
• ชนิดปะเก็นที่จะใช้ (วงแหวนหรือเต็มหน้า)

ในงานจริง ปั๊มและวาล์วบางรุ่นมีเฉพาะหน้าแปลน FF ฝั่งท่อจึงมักต้องปรับให้ตรงกับเครื่อง การจับคู่แต่ละแบบเป็นดังนี้

รูปที่ 4: การจับคู่หน้าแปลนกับปะเก็น

ประเด็นไม่ใช่ว่าขันโบลท์ได้หรือไม่ แต่คือปะเก็นถูกกดสม่ำเสมอหรือไม่

FF + FF ปะเก็นเต็มหน้าคู่มาตรฐาน ใช้กับเครื่องเหล็กหล่อหรือพลาสติก น้ำและอากาศความดันต่ำ กันก๊าซรั่วได้ยาก

FF + FF ปะเก็นวงแหวนพบบ่อยในแนวปฏิบัติของญี่ปุ่น วงแหวนอยู่ด้านในแนวโบลท์ ให้แรงกดบนปะเก็นสูงกว่าปะเก็นเต็มหน้า

RF + RF ปะเก็นวงแหวนคู่มาตรฐาน ใช้กับไอน้ำ น้ำมัน ของไหลอันตราย ท่ออุณหภูมิสูงและความดันสูง

RF + FF เมื่อหน้าแปลนฝั่งตรงข้ามเป็นเหล็กหล่อหรือพลาสติกหลีกเลี่ยง หน้าแปลน FF อาจถูกดัดจนแตก ให้ทำฝั่งท่อเป็น FF ให้ตรงกัน

บริษัท MIRAIZ ซัพพลายเออร์ท่อและอุปกรณ์ในญี่ปุ่น ระบุว่าการใช้ปะเก็นเต็มหน้ากับหน้าแปลน RF เป็นการจับคู่ที่ไม่ควรใช้เช่นกัน

ถ้าใช้ปะเก็นเต็มหน้ากับหน้าแปลน RF ส่วนของปะเก็นที่อยู่นอกวงนูนจะไม่สัมผัสหน้าแปลนฝั่งตรงข้ามและไม่ถูกกด เฉพาะส่วนที่อยู่บนวงนูนเท่านั้นที่ปิดผนึก ผลจึงไม่ต่างจากปะเก็นวงแหวน และส่วนนอกก็เกินมาโดยไม่มีประโยชน์

ระหว่างหน้าแปลนเหล็กสองตัวที่ความดันต่ำ ข้อต่อ FF กับ RF อาจไม่รั่ว แต่แรงโบลท์ก็ยังลงที่วงนูนอย่างเดียว และขอบนอกของหน้าแปลน FF ไม่มีอะไรรองรับ

งานออกแบบใหม่ให้เลือกผิวหน้าแปลนให้ตรงกัน ถ้าพบไลน์เดิมที่ผิวหน้าปนกัน ให้ถามผู้ออกแบบหรือผู้ผลิต โดยเฉพาะถ้าฝั่งตรงข้ามเป็นเหล็กหล่อหรือพลาสติก อย่าขันเข้าไปเลยโดยไม่ตรวจสอบ

ทำไมหน้าแปลนเหล็กหล่อ FF จึงแตกเมื่อขันกับหน้าแปลนเหล็ก RF

รูปที่ 5: หน้าแปลนเหล็ก RF ทำให้หน้าแปลนเหล็กหล่อ FF แตกได้อย่างไร

มีเฉพาะผิวนูนที่สัมผัสปะเก็น จึงเกิดช่องว่างรอบโบลท์ ยิ่งขันแน่น หน้าแปลนเหล็กหล่อยิ่งถูกดัด

แผนภาพแสดงครึ่งบนของข้อต่อ เส้นประคือปะเก็นวงแหวน ส่วนที่ระบายสีคือผิวนูน

กรณีที่เสี่ยงคือวาล์วเหล็กหล่อที่มีหน้าแปลน FF ถูกขันเข้ากับหน้าแปลนเหล็กแบบ RF มีเฉพาะผิวนูนที่รับปะเก็น จึงเหลือช่องว่างรอบโบลท์

เมื่อขันโบลท์ ส่วนนอกของหน้าแปลนเหล็กหล่อจะถูกดึงเข้าหาช่องว่างนั้น เหล็กหล่อมักแตกก่อนที่จะโค้งงอ รอยแตกจึงเริ่มที่โคนหน้าแปลน

Milwaukee Valve ผู้ผลิตวาล์วในสหรัฐฯ เล่าตัวอย่างวาล์วเหล็กหล่อ FF ที่ถูกส่งคืนเพราะแตกหลังติดตั้งกับหน้าแปลนเหล็ก RF บริษัทระบุว่า ASME B16.5 และ B31.1 ต่างบอกว่ากรณีนี้ควรทำหน้าแปลนเหล็กให้เป็น FF และแนะนำให้ปาดวงนูนออกแล้วใช้ปะเก็นเต็มหน้า กฎของหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ สำหรับท่อบนเรือ (46 CFR 56.25-10) ก็กำหนดทำนองเดียวกัน ถ้าจะอ้างเนื้อความของข้อกำหนด ให้ตรวจฉบับล่าสุดของ ASME B16.5 และ B31.1 หรือรหัสที่โครงการของคุณใช้

วิธีแก้ที่ใช้กันมีดังนี้

• ทำ Companion Flange ฝั่งท่อเป็นหน้าแปลนเหล็กแบบ FF (เช่น JIS 10K FF)
• ปาดวงนูนออกจากหน้าแปลนเหล็กเดิมให้เป็น FF แล้วใช้ปะเก็นเต็มหน้า
• ขันโบลท์ทีละน้อยและสม่ำเสมอแบบไขว้ เพื่อไม่ให้หน้าแปลนเหล็กหล่อถูกดึงลงด้านใดด้านหนึ่งก่อน

จะปาดวงนูนได้หรือไม่ ให้ตัดสินตามสเปกท่อ และยืนยันกับผู้ผลิตหน้าแปลนหรือผู้ผลิตเครื่องด้วย สำหรับ ASME B16.5 Class 150 และ 300 ความหนาหน้าแปลนวัดโดยไม่รวมวงนูน ส่วนหน้าแปลน JIS ให้ถามซัพพลายเออร์

ต่อหน้าแปลน JIS FF/RF เข้ากับท่อ ASME

ในโครงการที่มีทั้ง JIS และ ASME การทำให้ผิวหน้าแปลนตรงกันแก้ได้เพียงครึ่งเดียว หน้าแปลน JIS B 2220 และ ASME B16.5 มีวงกลมรูโบลท์ต่างกัน ดังนั้นหน้าแปลน JIS 10K FF จึงขันเข้ากับหน้าแปลน ASME Class 150 FF ไม่ได้เช่นกัน ตัวอย่างที่ 100A (NPS 4) วงกลมรูโบลท์ของ JIS 10K คือ 175 mm ส่วน ASME Class 150 คือ 7.50 in (190.5 mm)

วิธีที่ใช้ทั่วไปคือใช้ Companion Flange ตามมาตรฐาน class และผิวหน้าของเครื่อง เช่น nozzle แบบ JIS 10K FF ก็ใช้ Companion Flange JIS 10K FF และปะเก็นขนาดตาม JIS B 2404 จะเปลี่ยนจาก JIS เป็น ASME ตรงจุดไหนของไลน์ เป็นเรื่องที่ผู้ออกแบบท่อและสเปกโครงการต้องกำหนด

ปะเก็นก็สลับมาตรฐานกันไม่ได้ ปะเก็น JIS ใช้ขนาดตาม JIS B 2404 ส่วนปะเก็นแบนที่ไม่ใช่โลหะของ ASME ใช้ ASME B16.21 ปะเก็นวงแหวนของหน้าแปลน JIS 10K จะไม่อยู่กึ่งกลางบนหน้าแปลน ASME เพราะเส้นผ่านศูนย์กลางนอกถูกกำหนดจากวงกลมรูโบลท์ของ JIS (ดูหัวข้อถัดไป)

ตารางอ้างอิง: ขนาดผิวหน้าแปลนและปะเก็น JIS 10K

ตารางข้างล่างเป็นหน้าแปลนท่อเหล็ก JIS 10K ขนาดที่ใช้บ่อย 7 ขนาด แสดงขนาดผิวนูน และเส้นผ่านศูนย์กลางในและนอกของปะเก็น หน่วยเป็นมิลลิเมตร ทั้งปะเก็นวงแหวน (ในญี่ปุ่นมักเรียกว่า "RF pakkin") และปะเก็นเต็มหน้าสำหรับ FF กำหนดขนาดไว้ใน JIS B 2404 (ขนาดของปะเก็นสำหรับหน้าแปลนท่อ)

รูปที่ 6: ขนาดผิวนูนและปะเก็นของ JIS 10K

เส้นผ่านศูนย์กลางนอกของปะเก็นวงแหวน เท่ากับวงกลมรูโบลท์ลบเส้นผ่านศูนย์กลางโบลท์ วงแหวนจึงพอดีอยู่ด้านในโบลท์

ขนาดระบุ	เส้นผ่านศูนย์กลาง RF g / ความสูง f	ปะเก็นวงแหวน (RF) ID × OD	ปะเก็นเต็มหน้า (FF) OD	วงกลมรูโบลท์; รู (จำนวน × เส้นผ่านศูนย์กลาง)	โบลท์
15A (NPS 1/2)	51 / 1	22 × 58	95	70; 4 × 15	M12
25A (NPS 1)	67 / 1	35 × 74	125	90; 4 × 19	M16
50A (NPS 2)	96 / 2	61 × 104	155	120; 4 × 19	M16
80A (NPS 3)	126 / 2	90 × 134	185	150; 8 × 19	M16
100A (NPS 4)	151 / 2	115 × 159	210	175; 8 × 19	M16
150A (NPS 6)	212 / 2	167 × 220	280	240; 8 × 23	M20
200A (NPS 8)	262 / 2	218 × 270	330	290; 12 × 23	M20

ทุกขนาดเป็น mm g คือเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของผิวนูน และ f คือความสูงของผิวนูน คัดจากตาราง JIS B 2220:2012 (หน้าแปลนท่อเหล็ก) และ JIS B 2404:2018 (ขนาดปะเก็น) ในแคตตาล็อกปะเก็นของ Nichias เส้นผ่านศูนย์กลางในของปะเก็นเต็มหน้าเท่ากับปะเก็นวงแหวน และเส้นผ่านศูนย์กลางนอกเท่ากับขนาดนอกของหน้าแปลน ก่อนสั่งซื้อ ให้ยืนยันมาตรฐานและระดับความดันของหน้าแปลนฝั่งตรงข้าม และตรวจกับตารางขนาดล่าสุดของผู้ผลิตปะเก็น

ตัวอย่างที่ 100A วงกลมรูโบลท์ 175 mm ลบเส้นผ่านศูนย์กลางโบลท์ 16 mm (M16) ได้ 159 mm ซึ่งเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของปะเก็นวงแหวน ทั้ง 7 ขนาดในตารางเป็นไปตามกฎนี้

เพราะขอบนอกของวงแหวนแตะโบลท์ โบลท์จึงช่วยจัดปะเก็นให้อยู่กึ่งกลางตอนขัน และปะเก็นเลื่อนยากขึ้น นี่คือเหตุผลที่เส้นผ่านศูนย์กลางนอกของวงแหวนใหญ่กว่าของผิวนูนเล็กน้อย (151 mm ที่ 100A)

ปะเก็นเต็มหน้ามีเส้นผ่านศูนย์กลางนอกเท่าหน้าแปลนและมีรูโบลท์ของตัวเอง รูจึงกำหนดตำแหน่ง ติดตั้งง่าย แต่ใช้เป็นหลักกับความดันต่ำ ตารางปะเก็นเต็มหน้าใน JIS B 2404 มีถึง 2K, 5K, 10K และ 16K เท่านั้น ไม่มีคอลัมน์ 20K ขึ้นไป

ที่ขนาดระบุเดียวกัน เส้นผ่านศูนย์กลางนอกของปะเก็นเปลี่ยนไปตามระดับความดันด้วย ปะเก็นวงแหวน 100A มี OD 149 mm สำหรับ 5K, 159 mm สำหรับ 10K และ 165 mm สำหรับ 20K

เวลาสั่งปะเก็น ให้ระบุมาตรฐาน ระดับความดัน และขนาดระบุ พร้อมชนิด (วงแหวนหรือเต็มหน้า) วัสดุ และความหนา ถ้าเขียนแค่ "JIS 10K 100A" ซัพพลายเออร์จะไม่รู้ว่าต้องการปะเก็นสำหรับ FF หรือ RF

พื้นที่สัมผัสปะเก็นและแรงกด: ตัวอย่างคำนวณ

หน้าแปลน RF ปิดผนึกได้ง่ายกว่า เพราะแรงรัดโบลท์เท่ากันกดบนพื้นที่เล็กกว่า ตัวอย่างนี้ใช้ขนาด JIS 10K 100A เปรียบเทียบพื้นที่ของปะเก็นที่ถูกกด

รูปที่ 7: พื้นที่สัมผัสและแรงกดเฉลี่ยบนปะเก็นที่ JIS 10K 100A

สมมติแรงรัดโบลท์รวม 100 kN แรงกดเฉลี่ยบนปะเก็นของหน้าแปลน RF จะมากกว่า FF ที่ใช้ปะเก็นเต็มหน้าราว 3 เท่า

RF + ปะเก็นวงแหวน7,521 mm² / 13.3 MPaπ/4 × (151² − 115²) ถูกกดเฉพาะถึงเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของผิวนูน 151 mm

FF + ปะเก็นวงแหวน9,469 mm² / 10.6 MPaπ/4 × (159² − 115²) วงแหวนถูกกดทั้งวง

FF + ปะเก็นเต็มหน้า21,981 mm² / 4.5 MPaπ/4 × (210² − 115²) ลบรูโบลท์ 8 รู × π/4 × 19²

แรงกดเฉลี่ยบนปะเก็น = แรงรัดโบลท์รวม ÷ พื้นที่สัมผัส เป็นการคำนวณอย่างง่าย ค่า 100 kN เป็นค่าสมมติเพื่อเปรียบเทียบเท่านั้น ไม่ใช่แรงรัดที่แนะนำ ขนาดที่ใช้คือ JIS 10K 100A (เส้นผ่านศูนย์กลางนอกผิวนูน 151, ปะเก็นวงแหวน 115 × 159, OD ปะเก็นเต็มหน้า 210, รูโบลท์ 8 × 19 หน่วย mm)

ผิวนูนมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 151 mm ดังนั้นแม้ปะเก็นวงแหวนจะมี OD 159 mm ก็ถูกกดเฉพาะด้านในของ 151 mm ส่วนหน้าแปลน FF ที่ใช้ปะเก็นเต็มหน้ามีพื้นที่สัมผัส มากกว่าข้อต่อ RF ราว 2.9 เท่า และแรงกดเฉลี่ยลดลงเหลือราวหนึ่งในสาม

วิธีคิดคือพื้นที่วงกลมนอกลบพื้นที่วงกลมใน ถ้าเป็นปะเก็นเต็มหน้าให้ลบพื้นที่รูโบลท์ 8 รูด้วย (รูละประมาณ 284 mm²)

แรงรัดโบลท์จริงและแรงกดที่ปะเก็นต้องการเพื่อปิดผนึก ขึ้นกับชนิดปะเก็น และกำหนดไว้ในข้อมูลของผู้ผลิตปะเก็น การคำนวณนี้อย่างเดียวบอกไม่ได้ว่าข้อต่อจะรั่วหรือไม่ หรือปะเก็นเหมาะสมหรือเปล่า

ผิวหน้าแปลนแบบอื่น: MF, TG และ RJ

นอกจาก FF และ RF ไลน์ที่ความดันสูงหรือไม่ยอมให้รั่วจะใช้ผิวหน้าแปลนที่หน้าแปลนสองตัวสวมเข้าหากัน

รูปที่ 8: ชนิดของผิวหน้าแปลน

ไอคอนแต่ละอันคือภาพตัดของหน้าแปลน ชนิดด้านบนพบบ่อยที่สุด ชนิดด้านล่างใช้กับความดันสูงกว่า

FF: Flat Faceเรียบทั้งหน้า ใช้ปะเก็นเต็มหน้าหรือปะเก็นวงแหวน เป็นแบบมาตรฐานของ JIS 5K และ 10K

RF: Raised Face (ใหญ่)มีวงนูนอยู่ด้านในรูโบลท์ ใช้ปะเก็นวงแหวน เป็นแบบมาตรฐานของ JIS 16K ขึ้นไป และพบทั่วไปใน ASME

Small Raised Faceวงนูนเล็กกว่า RF มาตรฐาน อยู่ในภาคผนวกอ้างอิงของ JIS B 2220

MF: Male and Femaleผิวนูน (male) สวมเข้ากับผิวเว้า (female) ปะเก็นวางอยู่ในส่วนเว้า

TG: Tongue and Grooveลิ้นแคบ ๆ สวมเข้าในร่อง ปะเก็นวางอยู่ในร่อง

RJ: Ring Jointแหวนโลหะวางในร่องของหน้าแปลนทั้งสองข้าง ใช้กับหน้าแปลน ASME และ JPI ที่อุณหภูมิและความดันสูง

MF และ TG อยู่ในตารางขนาดของ JIS B 2220 แต่ไม่ใช้กับ 5K หรือ 10K แบบบาง (ตารางหน้าแปลน JIS ของ Nichias) แหวน RJ มีทั้งแบบ oval และ octagonal โดยเลขแหวนกำหนดตาม class ตั้งแต่ 150 ถึง 2500 ใน ASME และ JPI

หน้าแปลน MF และ TG ที่จับคู่กันมีรูปทรงต่างกัน ตอนสั่งซื้อ แบบต้องระบุว่าหน้าแปลนตัวไหนเป็นฝั่ง male (ผิวนูน)

ข้อต่อ RJ ปิดผนึกด้วยการอัดแหวนโลหะในร่อง พบบ่อยในไลน์อุณหภูมิและความดันสูงของโรงกลั่นและโรงงานเคมี และในวาล์วความดันสูง

นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนสั่งหน้าแปลนและปะเก็น

ถ้าจะแยก FF กับ RF หน้างาน ให้ดูที่ขั้นบนหน้าแปลน ถ้ามีขั้นสูงไม่กี่มิลลิเมตรอยู่ด้านในรูโบลท์ คือ RF ถ้าเรียบถึงขอบ คือ FF ถ้าเป็นหน้าแปลนที่ถอดออกมาแล้ว รอยปะเก็นก็ช่วยบอกได้ ถ้ารอยเลยออกไปนอกรูโบลท์ แสดงว่าเคยใช้ปะเก็นเต็มหน้า

รูปที่ 9: สิ่งที่ต้องเช็กก่อนสั่งหน้าแปลนและปะเก็น

เช็กตามลำดับ: มาตรฐาน ผิวหน้าและวัสดุ ชนิดปะเก็น แล้วจึงวัสดุปะเก็นและโบลท์

01มาตรฐานและระดับความดันJIS 10K, JPI 150, ASME Class 150 ฯลฯ จำนวนรูโบลท์และวงกลมรูโบลท์ตรงกับหน้าแปลนฝั่งตรงข้ามหรือไม่

02ผิวหน้าและวัสดุฝั่งตรงข้ามเป็น FF หรือ RF ถ้าเป็นเหล็กหล่อหรือพลาสติก ให้ใช้ FF ทั้งสองฝั่ง

03ชนิดปะเก็นRF ใช้ปะเก็นวงแหวน FF ใช้ปะเก็นวงแหวนหรือเต็มหน้า ตรวจขนาดกับ JIS B 2404 หรือ ASME B16.21

04วัสดุและโบลท์เลือกวัสดุปะเก็นตามของไหล อุณหภูมิ และความดัน แล้วขันให้สม่ำเสมอแบบไขว้

หลายโครงการมีสเปกท่อ (piping class) ที่กำหนดมาตรฐาน ผิวหน้า และปะเก็นของแต่ละไลน์ไว้แล้ว ให้ไล่จากเลขไลน์บน P&ID ไปหา piping class ได้

เมื่อได้รับ nozzle schedule หรือ data sheet วาล์วจากญี่ปุ่น ให้ใช้รายการนี้ตรวจ

• มาตรฐาน ระดับความดัน ขนาดระบุ และผิวหน้าแปลนของทุก nozzle (เช่น JIS 10K 100A FF)
• วัสดุตัวเรือนและหน้าแปลนของปั๊มและวาล์วแต่ละตัว (เหล็กหล่อ เหล็กหล่อเหนียว เหล็กกล้า พลาสติก บุผิว)
• ผิวหน้าและวัสดุของ Companion Flange ที่วางแผนจะใช้
• มีหน้าแปลนเหล็ก RF ที่จะไปต่อกับหน้าแปลนเหล็กหล่อหรือพลาสติก FF หรือไม่
• ชนิดปะเก็น (วงแหวนหรือเต็มหน้า) วัสดุ ความหนา และมาตรฐานขนาด (JIS B 2404 หรือ ASME B16.21)
• ไลน์เปลี่ยนจากหน้าแปลน JIS เป็น ASME ตรงจุดไหน และใครเป็นผู้จัดหาชิ้นส่วนช่วงเปลี่ยน
• ขนาดและเกลียวของโบลท์ (JIS ใช้เกลียวเมตริก ASME ใช้เกลียวนิ้ว)
• วงนูนที่จะปาดออก ต้องได้รับอนุมัติจากสเปกท่อและผู้ผลิต

คำถามที่ส่งถามซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นได้

• nozzle เป็นมาตรฐาน ระดับความดัน และผิวหน้าอะไร คำว่า heimen-za บนแบบคือ RF ขนาดใหญ่มาตรฐานใช่หรือไม่
• หน้าแปลนของปั๊มและวาล์วทำจากวัสดุอะไร มีตัวไหนเป็นเหล็กหล่อหรือไม่
• สามารถทำ nozzle เป็นหน้าแปลน ASME B16.5 หรือเปลี่ยนผิวหน้าได้หรือไม่
• ถ้า nozzle ยังเป็น JIS สามารถจัดหา Companion Flange JIS ปะเก็น และโบลท์ที่เข้าชุดกันได้หรือไม่
• ที่สภาวะใช้งานของเรา แนะนำปะเก็นชนิดและวัสดุอะไรสำหรับ nozzle นี้
• มีค่าแรงบิดโบลท์หรือขั้นตอนการขันที่แนะนำสำหรับหน้าแปลนเหล็กหล่อหรือไม่

ตัวอย่างอีเมลสั้น ๆ (เป็นภาษาอังกฤษ เพราะใช้สื่อสารกับสำนักงานใหญ่หรือซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นได้สะดวก) ปรับใช้ได้ตามต้องการ

Subject: Flange facing and material for [equipment tag]

Your nozzle schedule shows the pump nozzles as JIS 10K 100A FF. Our site piping is ASME B16.5 Class 150 RF. Please confirm (1) the material of the pump nozzle flanges, (2) whether the nozzles can be supplied as ASME Class 150 flanges, and (3) if not, whether you can supply JIS 10K FF companion flanges with full-face gaskets and bolts. Please also send your recommended gasket type and bolt torque for these nozzles.

ข้อจำกัดของบทความนี้

• ขนาดที่แสดงเป็นของ JIS 10K เท่านั้น ระดับความดัน JIS อื่นและหน้าแปลน ASME ต้องดูตารางของตัวเอง
• ค่าของ JIS มาจาก JIS B 2220:2012 และ JIS B 2404:2018 ตามที่คัดลอกในแคตตาล็อกของผู้ผลิตปะเก็น ก่อนสั่งซื้อให้ตรวจมาตรฐานฉบับปัจจุบันและแบบของซัพพลายเออร์
• หน้าแปลนเหล็กหล่อในญี่ปุ่นมีมาตรฐานแยกต่างหากคือ JIS B 2239 บทความนี้ไม่ได้เปรียบเทียบขนาดของมาตรฐานนั้น
• บทความนี้ยังไม่ได้เทียบกับมาตรฐาน มอก. ของไทย ถ้าโครงการอ้างอิง มอก. ให้ยืนยันกับผู้ออกแบบหรือซัพพลายเออร์ว่าใช้มาตรฐานใดและตรงกับ JIS หรือ ASME แค่ไหน
• ตัวอย่างคำนวณใช้แรงรัดโบลท์ที่สมมติขึ้น ค่าแรงรัดและแรงกดบนปะเก็นจริงต้องมาจากผู้ผลิตปะเก็นและสเปกโครงการ
• การจับคู่ที่ผิวหน้าหรือมาตรฐานปนกันยอมรับได้หรือไม่ ขึ้นกับสเปกโครงการและรหัสที่ใช้ ผู้ออกแบบท่อเป็นผู้ตัดสิน

คำถามที่พบบ่อย

หน้าแปลน Flat Face กับ Raised Face ต่างกันอย่างไร

ต่างกันที่รูปทรงของผิวที่สัมผัสปะเก็น หน้าแปลน Flat Face (FF) เรียบถึงขอบนอก ใช้ปะเก็นเต็มหน้าหรือปะเก็นวงแหวน ส่วนหน้าแปลน Raised Face (RF) มีวงนูนอยู่ด้านในรูโบลท์ ใช้ปะเก็นวงแหวน และที่แรงรัดโบลท์เท่ากันจะให้แรงกดบนปะเก็นสูงกว่า

ขันหน้าแปลน Flat Face เข้ากับ Raised Face ได้หรือไม่

ควรหลีกเลี่ยง ระหว่างหน้าแปลนเหล็กสองตัวที่ความดันต่ำอาจไม่รั่ว แต่แรงโบลท์จะลงที่วงนูนอย่างเดียว ถ้าหน้าแปลน FF เป็นเหล็กหล่อหรือพลาสติก การขันอาจทำให้แตก จึงควรทำหน้าแปลนเหล็กเป็น FF แล้วใช้ปะเก็นเต็มหน้า

หน้าแปลน JIS 10K RF คืออะไร

คือหน้าแปลนตาม JIS B 2220 ระดับความดัน 10K ที่มีผิวนูน เนื่องจาก JIS 10K เป็น FF เป็นค่าเริ่มต้น การเขียน "10K RF" จึงหมายถึงมีการระบุผิวนูน ความสูงของวงนูนคือ 1 mm ที่ 25A ลงมา, 2 mm ที่ 32A ถึง 250A และ 3 mm ที่ 300A ขึ้นไป

วงนูนของ RF สูงเท่าไร

ใน ASME B16.5 คือ 1.6 mm (1/16 in) สำหรับ Class 150 และ 300 และ 6.4 mm (1/4 in) สำหรับ Class 400 ขึ้นไป ใน JIS B 2220 อยู่ระหว่าง 1 ถึง 5 mm ตามระดับความดันและขนาด โดยหน้าแปลน 16K และ 20K ที่ 650A ขึ้นไปสูง 5 mm ให้ยืนยันค่าของหน้าแปลนที่ใช้จริงกับตารางขนาดของผู้ผลิต

ใช้ปะเก็นวงแหวน (RF) กับหน้าแปลน FF ได้หรือไม่

ตาม JIS ใช้ได้ ขอบนอกของปะเก็นวงแหวน JIS แตะโบลท์ จึงอยู่กึ่งกลางบนหน้าแปลน FF และตารางปะเก็นของญี่ปุ่นระบุให้ใช้ได้ทั้งสองผิว แต่กลับกันไม่ได้ ปะเก็นเต็มหน้าบนหน้าแปลน RF ถูกกดเฉพาะบนวงนูน และเมื่อฝั่งตรงข้ามเป็นเหล็กหล่อ แนวทางของสหรัฐฯ กำหนดให้ใช้ปะเก็นเต็มหน้า

แหล่งอ้างอิง

• ขอบข่ายและเนื้อหาของ JIS B 2220 (ชนิดผิวหน้าแปลน การจับคู่หน้าแปลนกับปะเก็น ปะเก็นเต็มหน้า ภาคผนวก Small Raised Face): Japanese Standards Association, JIS B 2220:2012 preview (ภาษาญี่ปุ่น)
• ขนาดผิวหน้า JIS 10K หมายเหตุผิวหน้าตามระดับความดัน MF และ TG ขนาดปะเก็นวงแหวนและเต็มหน้า (JIS B 2404:2018) ปะเก็น Ring Joint: แคตตาล็อกปะเก็นของ Nichias ปะเก็นหน้าแปลน JIS และตารางขนาดหน้าแปลน JIS (ภาษาญี่ปุ่น)
• การแตกของหน้าแปลนเหล็กหล่อ FF ที่ขันกับหน้าแปลนเหล็ก RF และวิธีแก้: Milwaukee Valve, "Flat Face Cast Iron Flanges and Raised Face Steel Flanges Are a Leaky Combination" (4 สิงหาคม 2021)
• กฎของหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ เรื่องหน้าแปลนเหล็ก Class 150 ที่ขันกับหน้าแปลนเหล็กหล่อ FF: 46 CFR 56.25-10 (ฉบับปี 2013, GovInfo)
• ความสูงวงนูนของ ASME B16.5 (2020) ความหนาและวงนูน และ RF เป็นผิวที่พบทั่วไปของหน้าแปลนเหล็ก: Project Materials, "Raised Face vs Flat Face Flange"
• ASME B16.21 ปะเก็นแบนที่ไม่ใช่โลหะ: ASME B16.21-2021 table of contents
• การจับคู่หน้าแปลนกับปะเก็น: MIRAIZ, "การใช้หน้าแปลน FF และ RF" (11 กรกฎาคม 2024, ภาษาญี่ปุ่น)
• รูปทรงปะเก็น RF และ FF: Tokyo Electric Power Company Holdings, เอกสารเรื่องน้ำทะเลรั่วในอาคารกังหัน (9 กรกฎาคม 2026, ภาษาญี่ปุ่น)
• ขอบข่าย JIS B 2239 (หน้าแปลนท่อเหล็กหล่อ): GlobalSpec, JIS B 2239
• วงกลมรูโบลท์ ASME Class 150 (NPS 4): Engineering ToolBox, "ASME/ANSI B16.5 Flanges and Bolt Dimensions"