فلنج چیست ؟
فلنج ها قطعاتی فلزی به منظور اتصال بین پمپ ها، شیرها، لوله ها و سایر قسمت ها برای تشکیل یک سیستم لوله کشی می باشند. فلنج ها معمولاً برای اتصال جوش داده شده یا به وسیله پیچ و مهره و یک واشر، پیچ می شوند تا یک اتصال محکم و ایمن را ایجاد کنند. استفاده از فلنج امکان نگهداری و تعمیر آسان سیستم لوله کشی را می دهد؛ بدین گونه که به جای بیرون آوردن کل لوله برای بازرسی، می توان قسمت کوچک تر لوله را بررسی کرد تا با کمک فلنج عیب را پیدا کرد. نقطه اتصال فلنج امکان تقویت سیستم و همچنین تمیز کردن لوله و بازرسی آسان را فراهم می کند.انواع فلنج
تنوع در شکل ظاهری و خواص و به دنبال آن تنوع در کاربرد، سبب شده تا فلنج ها انواع مختلفی داشته باشند. بنابراین بهترین انتخاب نیازمند شناخت دقیق انواع فلنج ها می باشد. در ادامه به معرفی انواع فلنج ها پردداخته خواهد شد.فلنج گلودار
فلنج گلودار (WELDING NECK FLANGE) به عنوان فلنج توپی مخروطی یا فلنج توپی نیز شناخته می شود. فلنج گلودار دارای یک گردنی است که می تواند کشش لوله را حرکت دهد و در نتیجه فشار جمع شده در پایین فلنج را کاهش دهد. این نوع فلنج با خطوط لوله ای که در دماهای بالا یا پایین کار می کنند و فشار بالا را تحمل می کنند سازگار است. فلنج های گلودار به راحتی در انتهای مخروطی طولانی قابل شناسایی هستند به طوری که به آرامی از ضخامت دیواره لوله یا از اتصالات عبور می کنند. قسمت گلودار محافظت قابل توجهی را برای استفاده در کاربردهای متعدد شامل فشار بالا، دمای زیر صفر و یا دمای بالا فراهم می کند. فلنج گلودار شامل یک اتصال دایره ای با لبه بیرون زده در اطراف محیط آن می باشد. این نوع فلنج با موفقیت در فشارهای تا psi 5000 استفاده شده است.
فلنج کور
فلنج های کور (BLIND FLANGE) سوراخ مرکزی ندارند و برای کور کردن یا آب بندی یک خط لوله، یک سوپاپ، مخزن تحت فشار و یا مسدود کردن جریان سیال استفاده می شوند. فلنج های کور به دلیل فشار سیستم و نیروهای پیچ و مهره مورد نیاز باید تنش مکانیکی قابل توجهی را تحمل کنند. فلنج کور امکان دسترسی آسان به خط لوله را فراهم می‌کند، زیرا می‌توان آن را به راحتی باز کرد تا اپراتور فعالیت های خود را در انتهای لوله انجام دهد. شاید جالب باشد که ساخت این نوع فلنج آسان‌تر از سایر انواع فلنج است، اما در مقایسه با آنها، با قیمت متوسط بالاتری به فروش می‌رسد.
فلنج سوکت جوش
فلنج های سوکت جوش (SOCKET WELD FLANGE) با استفاده از یک جوش گوشه ای که در سمت بیرونی فلنج اجرا می شود، به لوله ها متصل می شوند. طبق استاندارد ASME B31.1، برای اجرای اتصال فلنجی با استفاده از فلنج سوکت جوش، ابتدا باید لوله را تا زمانی که به پایین فلنج برسد در سوکت فلنج فرو برده، سپس به اندازه 6/1 میلی متر بالا آورد و در نهایت جوش را اعمال کرد. این شکاف باید برای قرارگیری مناسب لوله در داخل سوکت فلنج پس از انجماد جوش باقی بماند. فلنج های جوش سوکت برای لوله کشی با اندازه کوچک و فشار بالا استفاده می شود که سیالات بسیار خورنده را منتقل نمی کند. این امر به دلیل این واقعیت است که انواع فلنج ها در معرض خوردگی در ناحیه شکاف بین انتهای لوله و شانه سوکت هستند. استحکام استاتیکی فلنج های سوکت جوش مشابه با فلنج های لغزنده است، اما به دلیل وجود یک جوش لبه ای یک طرفه به جای جوش لبه ای دو طرفه، مقاومت خستگی آنها بیشتر است. همچنین، یکی از تفاوت های اصلی فلنج سوکت جوش و فلنج گلودار، در این مورد است که فلنج گلودار را می توان به لوله ها و اتصالات متصل کرد، در حالی که فلنج های سوکت جوش فقط برای لوله ها مناسب هستند.
فلنج رزوه دار یا دنده ای
فلنج های رزوه ای (THREADED FLANGE) با پیچاندن لوله هایی که دارای رزوه نر هستند، بر روی فلنج های ساده بدون درز ایجاد می شوند. فلنج های رزوه ای در اندازه های تا 4 اینچ و درجه بندی فشار چندگانه موجود هستند. با این حال، آنها عمدتاً در لوله کشی با اندازه کوچک در کاربردهای کم فشار و دمای پایین مانند کاربردهای آبرسانی استفاده می شوند. فلنج های رزوه ای در مناطقی که خطر انفجار وجود دارد، مانند پمپ بنزین ها و کارخانه ها، یک الزام اجباری است، زیرا اجرای اتصالات جوشی در چنین محیط هایی خطرناک است.
فلنج لغزنده
یک فلنج لغزنده (SLIP ON FLANGE) توسط دو جوش لبه ای به لوله یا اتصالات متصل می شود که یکی در داخل و دیگری خارج از حفره فلنج اجرا می شود. اندازه سوراخ فلنج لغزنده بزرگتر از قطر بیرونی لوله اتصال است، زیرا لوله باید در داخل فلنج بلغزد تا با اجرای یک جوش لبه ای، متصل شود. فلنج های لغزنده به عنوان فلنج های توپی نیز تعریف می شوند و به دلیل شکل باریک و فشرده به راحتی قابل تشخیص هستند. اتصالات فلنجی ساخته شده با فلنج های لغزنده، در دراز مدت، کمی شکننده تر از اتصالات ساخته شده با فلنج های گلودار (در شرایط سرویس مشابه) هستند.
فلنج مفصل حلقه یا فلنج حلقه دار
فلنج های مفصل حلقه (Ring joint flanges) دارای شیارهایی هستند که واشرهای حلقه فولادی را به مانند شیارهای خود برش می دهند. هنگامی که پیچ های خم شده، واشر بین فلنج ها را به درون شیارها فشار می دهند، فلنج ها واشر را می بندند و تماس نزدیکی را در شیارها ایجاد می‌کنند و یک اتصال فلز به فلز ایجاد می شود. معمولاً از فلنج های مفصل حلقه در سیستم های با فشار زیاد و دمای بالا استفاده می شود. یک فلنج مفصل حلقه با یک شیار حلقه ای که در آن ماشین کاری شده است ممکن است دارای صورت برجسته باشد. صورت برآمده به عنوان هیچ یک از اجزای ابزار آب بندی عمل نمی کند. وجه های بلند فلنج های متصل و سفت شده ممکن است برای این فلنج ها که با واشرهای حلقه مهر و موم می شوند با یکدیگر تماس داشته باشند.
فلنج لبه دار یا اتصال لبه
فلنج های اتصال لبه دار (Lap joint flanges) دارای یک صفحه صاف هستند و همیشه همراه با یک انتهای کوچک استفاده می شوند. این فلنج ها از نظر شکل شبیه فلنج های لغزنده هستند، به جز در قسمت شعاع مربوط به محل تلاقی سطح فلنج و سوراخی که قسمت فلنج انتهای کوچک را در خود جای می دهد. یک فلنج اتصال لبه روی لوله می لغزد و در پشت انتهای کوچک قرار می گیرد و این دو با فشار پیچ ها در کنار هم نگه داشته می شوند. طراحی به این سبک برای استفاده در سیستم هایی با فضای فیزیکی محدود که امکان جداسازی در آنها مشکل است را بسیار مناسب می گرداند. استفاده از فلنج های اتصال لبه در ترکیب با انتهای کوچک همراه آن، یک راه حل مقرون به صرفه برای خطوط لوله فولادی ضد زنگ یا آلیاژ نیکل است، زیرا جنس فلنج اتصال لبه می تواند از درجه پایین تری (عموماً فولاد کربنی) نسبت به انتهای کوچک آن باشد. بنابراین این امر دو مزیت داشته که شامل کاهش هزینه اتصالات فلنجی خط لوله و نیز ساده سازی عملیات پیچ و مهره می شوند.
فلنج حلقه مشترک
فلنج حلقه مشترک حاوی حلقه هایی با شیار های برجسته می باشد که در کاربردهای دما بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این فلنج ها قادر به تحمل بارهایی بیشتر از حد تحمل تنش پیچ ها را نمی تواتتد تحمل کنند و اگر تنش از حد تحمل پیچ ها فراتر رود، باعث شکسته شدن واشر می شود. این فلنج ها در ظاهر بسیار شبیه به فلنج های رزوه دار می باشند.
فلنج اوریفیس
فلنج های اوریفیس (Orifice Flange) به منظور اندازه گیری دبی مایعات یا گازها در خط لوله مربوطه با اریفیس متر استفاده می شود. جفت فشار یا همان Tapings، عمدتا در 2 طرف، به طور مستقیم در مقابل یکدیگر، در دهانه فلنج ماشینکاری می شوند. فلنج اوریفیس بر اساس توصیه های انجمن گاز آمریکا (AGA)، ASME و انجمن بین المللی اتوماسیون (ISA) طراحی و تولید می شود. فلنج اوریفیس در طیف گسترده ای از انواع نظیر فلنج های دهانه جوش صورت برجسته، فلنج دهانه لغزشی صورت برجسته، فلنج های دهانه گردن جوش مشترک نوع حلقه، فلنج های دهانه شیری گوشه ای وجود دارد.
فلنج با سطح برجسته
فلنج سطح برجسته (Raised Face flange) رایج ترین نوع مورد استفاده در کاربردهای کارخانه فرآیند است و به راحتی قابل شناسایی است. به این دلیل که سطوح واشر در این نوع فلنج ها بالاتر از سطح دایره ای پیچ و مهره قرار گرفته است، به آن فلنج سطح برجسته می گویند. فلنج های سطح برجسته برای متمرکز کردن فشار بیشتر بر روی ناحیه کوچکتر واشر و در نتیجه افزایش قابلیت مهار فشار اتصال استفاده می شود. سوراخ های پیچ در ناحیه حلقه بیرونی برای آن فلنج ها یافت می شود. تنظیم حرکت بین ارتفاع دو حلقه کمک می کند تا نیروی بیشتری به ناحیه واشر اعمال شود و در نتیجه، هنگامی که یک واشر وصل شود، پیچ ها نصب می شوند و بچرخند، مهر و موم قوی تری ایجاد می شود.
فلنج با سطح صاف
همانطور که از نام آن پیداست، فلنج های صفحه صاف (Flat face flanges) دارای یک سطح صاف و یکنواخت همراه با یک واشر تمام وجه هستند که با بیشتر سطح فلنج در تماس است. فلنج های صفحه صاف را هرگز نباید روی فلنج های صفحه برجسته پیچ کنید. استاندارد ASME B31.1 بیان می‌کند که هنگام اتصال فلنج های چدنی سطح صاف به فلنج های فولادی کربنی، سطح بالا روی فلنج فولاد کربنی باید برداشته شود و یک واشر تمام وجه لازم است. فرم صفحه فلنج به تمام کاربردهایی اطلاق می شود که در آن از چدن و سایر مواد شکننده برای تولید تجهیزات و شیرها استفاده می شود. برای فلنج های سطح صاف فقط باید از واشرهای تمام صفحه استفاده شود. این اقدام تضمین می کند که دو فلنج جفت شده در تماس کامل و مساوی هستند.
فلنج دارای زبانه و شیار
در فلنج های دارای زبانه و شیار (Groove and Tongue flanges) ، یک طرف فلنج دارای یک حلقه برجسته (زبان) است که روی صفحه فلنج ماشین کاری شده است در حالی که فلنج جفت دارای یک فرورفتگی (شیار) مربوطه است که در دماغه آن ماشین کاری شده است. هر دو نوع بزرگ و کوچک روکش های زبانه و شیار استاندارد شده اند. آنها از قسمت های نر و ماده متفاوت ساخته شده اند زیرا قطرهای داخلی زبانه و شیار به پایه فلنج نمی رسند و در نتیجه واشر را روی قطر داخلی و خارجی آن نگه می دارند. این نوع فلنج معمولاً روی کلاهک های سوپاپ و روی پوشش های پمپ یافت می شوند. اتصالات زبانه و شیار نیز از این جهت که به صورت خود-تراز هستند و به عنوان یک بافر الاستیک عمل می کنند، دارای مزیت هستند.
فلنج نر و ماده
فلنج‌های نر و ماده (Male & Female Flanges) نوعی فلنج هستند که می‌خواهند با یکدیگر هماهنگ شوند. یک صفحه فلنج در این تغییرات دارای ناحیه ای است که فراتر از صفحه فلنج معمولی امتداد دارد. این فلنج The Man یا نر نام دارد. فلنج جفت یا فلنج دیگر، در طرف دیگر، دارای فرورفتگی مشابهی است که در دماغه خود ماشین کاری می شود. این فلنج، فلنج Woman یا ماده نامیده می شود. سطح فلنج ماده باید 3/16 اینچ طول داشته باشد و سطح فلنج نر نیز باید دارای 1/4 اینچ عرض و هر انتهای آن صاف باشد. فلنج های نر و ماده توانایی های آب بندی، موقعیت یابی مطمئن تر و فشرده سازی های خاص را بهبود بخشیده اند.
مزایای استفاده از فلنج
همانطور که قبل تر به آن اشاره شد، از فلنج ها به عنوان دومین اتصال پر کاربرد پس از جوشکاری یاد می شود. اما چه دلایلی فلنج ها را این چنین پر کاربرد کرده است؟ برخی از مهم ترین مزایای فلنج ها به شرح زیر می باشد: 1. مونتاژ آسان در فضاهای تنگ که در صورت نصب اتصالات سنتی، آچارها ممکن است فاصله نداشته باشند. آنها با گشتاور متوسط راحت تر مونتاژ می شوند. 2. چقرمگی یا استحکام فلنج وقتی لوله تحت فشار یا تنش است بسیار مناسب می باشد. دوام به سازگاری فلنج و طراحی فلنج با لوله ها و استحکام مواد بستگی دارد. 3. فلنج ها باعث کنترل اتصالات لوله‌های بزرگی که در آنها فشار زیاد، لرزش یا فشار ضربه ای وجود دارد، می شوند. 4. فلنج ها امکان نگهداری آسان در خطوط صلب مانند لوله های فلزی یا لوله های پیوسته را فراهم می کنند. 5. استفاده از فلنج، احتمال شل شدن قطعات در کاربردهای سخت هیدرولیکی را کاهش می دهد.کلاس و استاندارد فلنج ها
فلنج ها به انواع گوناگونی تقسیم بندی شدند که هر یک ویژگی های عملکردی خاص خود را دارا می باشند. اما تمام این فلنج های یاد شده در یک نقطه مشترک بوده و آن هم استانداردهای ساخت و استانداردهای فنی می باشد. استانداردهای مختلفی وجود داشته که فلنج ها را طبقه بندی می کنند و هر یک معیارها و الزاماتی را برای آنها در نظر گرفته اند. کلاس و استاندارد فلنج ها به شرح زیر می باشند:- استاندارد ASME B16.5 فلنج های فولادی را در سایزهای یک دوم تا 24 NPS و کلاس فشار 150 تا 2500 طبقه بندی می کند.
- استاندارد ANSI B16.47 که مربوط به فلنج های فولاد با قطر بالاست، شامل فلنج های با قطر 26 تا 60 NPS می باشد.
- استاندارد BS 10 اندازه فلنج ها را بر حسب میلی متر مشخص می کند که شامل فلنج های برجسته، ساده، یکپارچه ریخته گری یا اچ شده و فلنج های جوشکاری گلودار می باشد.
- استاندارد DIN از اندازه گیری های متریک (میلی متر و بار) برای اندازه گیری اندازه و فشار شیر و فلنج استفاده می کند. مشخصات فلنج ها مطابق با استاندارد DIN شامل اعداد از 15، 20، 25، 32، 40، 50، 65، 80 و غیره تا 200 می باشد.
- استاندارد EN 1092-1 مشخصات فلنج های فولادی دایره ای را از DN 10 تا DN 4000 و در عناوین PN از PN 2,5 تا PN 400 و اندازه گیری های اسمی تعریف می کند.
- استاندارد BS 4504 فلنج ها را تحت یک مقیاس متریک بریتانیایی که شامل فلنج های مدور بین PN 2.5 و PN 40 برای سیلندرها، سوپاپ‌ها و اتصالات هستند، تقسیم بندی می کند.
- استاندارد JIS فلنج ها را تحت بخش JIS-B قرار می دهد و بر اساس ابعاد مختلفی که ساخته می شوند طبقه بندی می کند. انواع این فلنج های استاندارد صنعتی ژاپنی به بخش هایی مانند JIS5k، JIS10K، JIS15K و JIS20K طبقه بندی می شوند.
