فلنج و انواع آن

فلنج چیست ؟

فلنج های قطعات فولادی می باشند که برای برقراری اتصال به کار می روند و می توانند لوله را به اقلام پایپینگی دیگر از جمله لرزه گیر ، شیرآلات و … متصل کنند .

روش های گوناگونی جهت اتصال لوله و اقلام آن به همدیگر و یا به تجهیزات وجود دارد، مانند جوشکاری و … که یکی از این موارد اتصالات فلنجی میباشد (در مقاله ای دیگر با عنوان آرایش انتهایی لوله انواع اتصال به صورت خلاصه توضیح داده خواهد شد).

مزایای روش اتصال به صورت فلنجی چیست؟

مهمترین دلیل استفاده از این روش، قابلیت جداسازی آن میباشد (Removable) به این معنی که شما در صورتی که دو عدد لوله را مستقیما به یکدیگر جوش دهید، در صورتی که بخواهید آنها را جدا کنید بایستی برشکاری انجام شده و دوباره جوش دهید اما در صورتی که از فلنج ها استفاده کنید، میتوانید با باز و بسته کردن پیچ و مهره ها این کار را انجام دهید.

در این روش به هر دو لوله یک فلنج جوش داده میشود و این دو فلنج از قسمت Flange Face روبروی یکدیگر قرار گرفته و توسط پیچ و مهره ها (Bolts & Nuts) به یکدیگر فشرده و سفت میشوند. جهت جلوگیری از نشتی (Leakage) بین آنها از واشر آب بندی (Gasket) استفاده میشود.

کاربرد فلنج ها در صنعت و تاسیسات

1. اتصال لوله به تجهیزات مانند مخازن تحت فشار، پمپ ها ، کمپرسورها و… .
2. تغییر متریال در لوله.
3. اتصال به شیرها (Valves) و دیگر اقلامی که در مسیر لوله قرار داشته و نیاز به تعمیرات احتمالی وجود دارد.
4. اتصال به تجهیزات ابزار دقیق (Instrument devices) که نیاز به تعمیرات احتمالی و یا کالیبراسیون دارند.
5. کلیه موارد دیگری که نیاز به جداسازی وجود دارد.
6. لازم به ذکر است هزینه این نوع اتصال بسیار بیشتر از جوشکاری بوده اما به دلیل مزیت های اشاره شده بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.

کلاس بندی فلنج ها و استاندارد ابعادی فلنج های فولادی

برای شناسایی فلنج و دانستن ابعاد و اندازه آنها می بایست از یک مرجع بین المللی استفاده شود زیرا برای مقابل هم قرار گرفتن فلنج ها و پیچ و مهره شدن انها نیاز می باشد که اندازه سوراخ ها و ابعاد انها را بدانیم :

۱. رده بندی فشار مطابق استاندارد ASME B16.5 :

مطابق این استاندارد فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن به کلاسهای ۱۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰ تقسیم بندی می شوند که این اعداد ماکزیمم فشار برحسب PSI بوده که فلنجها در حداکثر دمای مجاز می توانند تحمل کنند ومعمولا فشار کارکرد حدود ۲.۴ برابر اعداد فوق می باشد (رابطه فشار با دما برای جنسهای مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده است) .

۲. رده بندی فشار مطابق استاندارد DIN :

در این استاندارد فشار تحمل فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب BAR می باشد . استاندارد مورد نظر بزای فلنج ها بر اساس PN مطابق DIN 2527 می باشد که شامل فلنج هایی با فشار ۱۰ بار ، ۱۶ بار ، ۲۰ بار و … می باشد .

۳. رده بندی فشار براساس استاندارد (API (6A-6B-6BX :

این نوع فلنجها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنجهای گروهANSI بوده وبه کلاسهای ۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰-۱۵۰۰۰-۱۰۰۰۰ رده بندی می گردند.

انواع فلنج:

• • فلنج با سطح ساده(FLAT FACE)(FF):

در این فلنج ها هنگامی که اتصال انجام می شود سطح دو فلنج مورد استفاده باید صاف باشد کاربرد اصلی آن زمانی است که برای سیستم از دو فلنج استفاده می کنیم ویا اتصالات آبی که به وسیله ریخته گری  ساخته شده اند است.

معمولا فلنجهای چدنی و یا فولادی که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته می شوند. طبق استاندارد های فلنج (ASME B31.1) وقتی فلنج سطح ساده درست شده به وسیله قالب های آهنی به فلنج های فولاد کربنی متصل شود باید فلنج های سطح بر جسته حذف شوند.

• • فلنج نر وماده  (Male & Female) (M&F):

این فلنج حتما باید به صورت جفتی ساخته شود سطح یکی از فلنج ها دارای برآمدگی  وسطح دیگر دارای تو رفتگی می باشد که بنا به موقعیت استفاده شده سطح تو رفتگی و برآمدگی با نسبت های خاصی طراحی می شود که معمولا سطح ماده دارای “۳/۱۶ عمق تو رفتگی و سطح ماده دارای “۱/۴ برآمدگی می باشد .

 استفاده از فلنج های نر وماده را می توان در پوسته مبدل حرارتی به کانال  و پوشش فلنجی مشاهده کرد.

• • فلنج با صفحه دارای زبانه و شیاردار (T&G) (Tongue & Groove facing):

این نوع فلنج ها نیز  مانند فلنج های سطح صاف و نر وماده به صورت جفت وجود دارد. فقط تفاوت آن در این است که واشر (gasket) را روی خود قطر داخلی می گذارند و این کار را نیز روی قطر خارجی  انجام داد چون زبانه و شیار قطر داخلی ندارد و ادامه دار نمی باشد.

این دلیل اصلی جلوگیری از خوردگی، سلیش و فرسودگی است. این ساختار، سطح کمی از لایی ایجاد می کند و باعث می شود که به پیچ و دیگر اعضا بار کمتری وارد شود و بازدهی بیشتری داشته باشد.

• • فلنج با سطح برجسته  (RF)  (RAISED FACE):

این نوع فلنج با یک  واشر صاف که قبلا از آزبست ساخته شده مهر و موم شده  اما در حال حاضر با مواد سازگار با محیط زیست ساخته می شود وبرای نصب و راه اندازی بین دو فلنج سطح برجسته طراحی شده است.در این نوع فلنجها سطح فلنج که درمقابل فلنج دیگر قرارگرفته و بر روی آن لایی قرار گرفته می شود نسبت به سطح کلی فلنج برجسته تر ساخته می شود.

• • فلنج گلودار جوشی(WELDING NECK FLANGE):

این نوع فلنج با داشتن گردن مخروطی که نهایتا در انتهای مسیر فلنج، شعاع آن با قطر لوله برابر می شود، مشخص است که در انتها به لوله جوش و متصل می گردد، که این شکل ظاهری دلیل اصلی افزایش تحمل فلنج می باشد.

کاربرد این فلنج در فشارهای بالا و دماهای زیر صفر است که علاوه بر این کاربرد برای زمانی که بارهای ارتعاشی و نوسانی دارد نیز مناسب است.

فلنج های گلو دار جوشی از ناف مخروطی شکل شان بسادگی قابل تشخیص می باشند. که این ناف های مخروطی با شیب ملایمی به دیواره لوله یا اتصالات مربوطه جوش میگردند.

• • اوریفیس فلنج  (orifice flange):

این فلنج  نوعی از  فلنج گردن دار است. کاربرد اصلی این فلنج ها برای مسدود کردن جریان و کاهش فشار است  از سوراخ هایی که در فلنج موجود است برای اندازه گیری جریان سیال مایع یا گاز استفاده می شود.

• • فلنج اسلیپان(SLIP ON FLANGE):

از این فلنج برای تمام فشار ها میتوان استفاده کرد و لازمه استفاده در فشارهای ۱۵۰ و ۳۰۰ است  و جوش داخلی آن نسبت به دیگر فلنج ها از جمله گردندار بیشتر است.

کاربرد این فلنج در سیستم های معمولی است چون نصب آن ساده است ولی مقاومت آن هم در  فشار داخلی و هم در برابر خستگی کمتر از فلنج گردن دار است.

نیروی مقاومت محاسبه شده یک فلنج اسلیپان، تحت فشار داخلی ، ⅔ فلنج های گلو دار جوشی بوده که این عمر تحت شرایط خستگی به ⅓ تقلیل می یابد .از معایب این فلنج این است که اصولا ابتدا لوله ها باید جوش داده شوند و سپس اتصالات با آن تنظیم شوند.

اتصال فلنج و زانو یا فلنج و یک سه راهی ممکن نیست زیرا اتصالات نامبرده یک انتهای مستقیم و راست ندارند وموجب لغزش بر روی فلنج میگردند.

• • فلنج جوشی ساکت(SOCKET WELD FANGE):

این فلنج دارای محفظه ای است که محل قرار گیری لوله می باشد. این نوع فلنج ها هم از داخل جوشکاری می شوند هم از بیرون فلنج. که اگر جوشکاری از داخل انجام شود هم مقاومت استاتیکی و هم مقاومت آن در برابر خستگی افزایش می یابد.

کاربرد این فلنج ها در سیستم های لوله کشی  که دارای فشار کاری بالا  و قطر لوله کشی کم است می باشد. فلنج ساکت ولد اصولا برای استفاده در سایزهای کوچک ولی فشار بالا گسترش یافت. نیروی ایستایی آن برابر با فلنج های اسلیپان میباشد ولی مقاومت خستگی آنها ۵۰%  بیشتر از فلنج های اسلیپان میباشد از معایب فلنج ساکت ولد همین” فاصله انبساطی” است که باید ایجاد شود.

در سیستم های لوله کشی استینلس استیل که محتوی سیال خورنده میباشند این فاصله مشکل خوردگی ایجاد مینماید که در بعضی از جاها استفاده از فلنج ساکت ولد مجاز نمی باشد.

من تخصصی در مهندسی خوردگی ندارم ولی با مراجعه به اینترنت شما میتوانید بسیاری از اطلاعات مربوط به مشکلات انواع خوردگی را پیدا کنید.

همچنین از معایب فلنج ساکت ولد اصولا همان معایب مترتب به فلنج اسلیپان نیز میباشد. یعنی می باید اصولا ابتدا لوله جوشکاری شده و سپس نسبت به تنظیم اتصلات و نصب آن اقدام نمود.

• • فلنج رزوه ای (Threaded Flange):

همانطور که از نام این فلنج مشاهده می شود درون این فلنج ها رزوه کار شده است  فلنج رزوه ای که گاهی با عنوان دنده ای نیزاز آن نامبرده میشود برای شرایط ویژه به همراه مزیت اصلی آن که قابل اتصال بودن بدون عملیات جوشکاری می باشد استفاده میگردد.

البته گاهی اوقات جهت مطمئن بودن از آب بندی یک پاس جوش آب بندی نیز به همراه آن استفاده میشود .هر چند بیشتر این تنش ها بصورت خم شدگی در محدوده مرکز فلنج اعمال می گردد ولی از آنجا که استانداردی برای قطر داخلی فلنج وجود ندارد این فلنج ها برای کاربرد در فشار و دما های بالاتر مناسب هستند.

• • فلنج حلقه مشرک (RTJ)  (Ring-Type joint):

در این نوع فلنج ها ممکن است در داخل آن  دارای سطح برجسته ای با حلقه های ماشینی شیاردار باشد.

فلنج حلقه مشترک  معمولا در فشار های بالا (کلاس ۶۰۰ و رتبه های بالاتر)  و در سرویس های بالای دما  ، دمای بالاتر از ۸۰۰ درجه فارنهایت مورد استفاده قرار می گیرد.

این فلنج بار اضافی فراتر ازتنش پیچ را نمی تواند تحمل کند و در غیر این صورت ممکن  است باعث در هم شکستن واشر می شود.

• • فلنج لبه دار  (lap joint flange):

این فلنج قابلیت این را دارد که بر روی محور خود چرخش داشته باشد از این رو تنظیم پیچ های آن ساده می باشد. فلنج لبه دار با سیال در تماس  نمی باشد.

یکی از کاربردهای آن در مواردی است که سیستم زیاد در معرض زنگ زدگی و خوردگی می باشد که استفاده از این فلنج از نظر اقتصادی نیز به صرفه است. ولی مقاومت آن در برابر خستگی بسیار کمتر از فلنج گردن دار است.

• • فلنج کور (blind flange):

فلنج های کور بدون سوراخ تولید میشوند و برای مسدود نمودن انتهای خطوط لوله، شیرآلات، و دهانه منبع های تحت فشار استفاده میگردند. از نقطه نظر فشار داخلی و بارگذاری پیچ، فلنج های کور خصوصا در سایز های بزرگ پر تنش پذیر ترین نوع فلنج می باشد.

• • تَه کوب (Stub End):

یک تَه کوب Stub End  همیشه با یک فلنج کف رینگ (Lap Joint Flange) به عنوان یک فلنج پشتیبان استفاده میگردد. ته کوب یکی از اتصالات فلنج بوده که در فشارهای پایین و و غیر حساس کاربرد دارد و یکی از شیوه های ارزان بند و بست فلنج ها میباشد.

همانطور که گفته شد در سیستم های لوله کشی استینلس استیل، برای مثال یک فلنج کربن استیل می تواند بکار گرفته شود زیرا آنها با سیال تماس پیدا نمیکنند.