فلنج ها

فلنج ها (Flange) یکی از مهمترین اجزاء موجود در سیستم پایپینگ می‌باشند. فلنج‌ ها جهت اتصال دو لوله به یکدیگر، یا لوله به نازل، یا لوله به اجزاء دیگر موجود در سیستم نظیر شیر آلات بکار می‌روند. فلنج از یک صفحه دیسک مانند تشکیل شده است و دارای تعدادی سوراخ مشخص است که توسط پیچ و مهره قابل اتصال به یکدیگر و اتصال به اقلام فلنجی می‌باشد. در واقع اتصالات فلنجی توسط متصل کردن دو عدد فلنج با پیچ و یک واشر بین آنها به منظور آب بندی شکل می‌گیرند و مناسب برای خطوط و تجهیزاتی است که نیاز به تعمیر و بازدید، تعویض و باز و بسته شدن مداوم دارند.

قسمتی از فلنج که در تماس با واشر قرار دارد را صورت (Face) فلنج می‌گویند و قسمتی که به لوله متصل است نوع (Type) فلنج را مشخص می‌کند.

فلنج‌ها دارای قطر داخلی و قطر خارجی و عرض می‌باشند و به قطر دایره‌ای که بصورت فرضی در نظر گرفته شده و از سوراخها می‌گذرد Bolt Circle Diameter و یا به اختصار BCD می‌گویند. قطر اسمی فلنج‌ها (Nominal Diameter) برابر با قطر اسمی لوله ایست که فلنج به آن متصل می‌شود.

در مورد استاندارد فلنج ها، باید گفت برای سایزهای ۱/۲ تا ۲۴ اینچ، استاندارد ۵/۱۶ ASME B و برای سایزهای ۲۶ تا ۶۰ اینچ، از استاندارد ۴۷/۱۶ ASME B که جدیدتر از API ۶۰S و ۴۴/ MSS – SP می‌باشد، استفاده می‌شود. استاندارد مورد استفاده برای واشرهای فلزی ۲۰/۱۶ ASME B است و برای واشرهای غیر فلزی ۲۱/۱۶ ASME B می‌باشد. پیچ‌ها در دو نوع Stud Bolt و Machine Bolt ساخته می‌شوند که در نوع Stud Bolt از دو مهره استفاده می‌شود ولی در نوع Machine Bolt که قسمتی یا همه آن دنده شده است تنها از یک مهره استفاده می‌شود. برای پیچ‌ها از استاندارد ۱/۲/۱۸ ANSI / ASMIE B و برای مهره‌ها از استاندارد ۲/۲/۱۸B  ANSI/ASMIE  استفاده می‌شود.

 موارد مهم در مورد فلنج ها

• کلاس فشاری فلنج (Flange Pressure Classes)
• صورت فلنج ها (Flange Facing)

کلاس فشاری فلنج، مقدار فشار قابل تحمل توسط فلنج در دمای مشخص می‌باشد و با توجه به دما و فشار سیال، نوع سیال و سایز لوله مشخص می‌شود و نسبت به تعیین مواد و متریال ساخت فلنج، اقدام می‌گردد. صورت فلنج به دلیل آب بندی متفاوت کاربردهای خاص خود را دارند. صورت فلنج ها می‌تواند دارای شیار و یا بصورت برجسته و یا صاف باشد.

از نظر کلاس فلنج‌ ها متناسب با فشاری که تحمل می‌کنند به کلاس‌های مختلف ذیل تقسیم بندی می‌شوند:

رده بندی فشار مطابق استاندارد ۴۷/۱۶ ASME B: مطابق این استاندارد فلنج‌ های فولادی و آلیاژهای آن به کلاسهای ۳۰۰، ۱۵۰ ،۱، ۹۰۰، ۶۰۰، ۴۰۰، ۲۵۰۰، ۱۵۰۰، تقسیم بندی می‌شوند که این اعداد ماکزیمم فشار بر حسب psi بوده که فلنج‌ها در حداکثر دمای مجاز می‌توانند تحمل کنند و معمولا فشار کارکرد حدود ۴/۲ برابر اعداد فوق می‌باشد. (رابطه فشار با دما برای جنس‌های مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده است)

رده بندی فشار مطابق استاندارد ISO: در این استاندارد فشار تحمل فلنج‌ های فولادی و آلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب bar می‌باشد. بعنوان مثال PN۶۰ یعنی فشار کارکرد فلنج ۶۰ بار می‌باشد.

رده بندی فشار براساس استاندارد (۶A- 6B- 6BX)API: این نوع فلنج‌ها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنج‌های گروه ASME بوده و به کلاس‌های ۲۰۰۰، ۳۰۰۰، ۵۰۰۰، ۱۰۰۰۰، ۱۵۰۰۰، رده بندی می‌گردند.

فلنج ها با کلاس بالاتر از ۵۰۰۰ معمولا در جاهای با فشار بسیار بالا نظیر چاههای گاز کاربرد دارند. از نظر جنس، فلنج‌ها مانند لوله دارای یک متریال مشخص می‌باشند و آنها می‌توانند کربن استیل و استینلس استیل و … باشند.

فلنج‌ ها می‌توانند مانند لوله‌ها در حالات Butt welded یا Socket welded و یا Thread welded اتصال پیدا کنند. سوراخهای پیچ در فلنج‌ ها در فواصل مساوی از هم قرار می‌گیرند. تعداد سوراخ‌ها و قطر آنها بستگی به سایز  و کلاس فشاری آن دارد و تعیین تعداد سوراخها، قطر دایره پیچ و سایز سوراخ، مشخص کننده آرایش پیچها خواهد بود. نصب فلنج‌ ها معمولاً طوری صورت می‌گیرد که پیچ‌ها در دو سمت خطوط عمودی و افقی گذرنده از مرکز قرار گیرند و این بدان معناست که محل قرارگیری سوراخ فلنج‌ ها بنحوی است که چهار سوراخ بر روی خطوط عمودی و افقی گذرنده از مرکز قرار نمی‌گیرند.

انواع فلنج‌ ها

الف. انواع فلنج از نظر نحوه‌ی اتصال به لوله ( Flange Type):

• Welding Neck

• Socked Weld

• Screwed

• Slip-On

• Lap Joint

• Nipple  Flange

• Blind

فلنج Welding Neck

این نوع فلنج ها دارای یک گردن مخروطی است که شعاع این گردن در انتها با قطر لوله برابر و به آن جوش می‌شود. وجود این گردن باعث تقویت تحمل فلنج می‌گردد. این نوع  برای تحمل فشارهای بالا (تا psi ۲۵۰۰) و دماهای زیر صفر و همچنین بارهای نوسانی و ارتعاشی مناسب است. این فلنج در دو نوع معمولی و بلند ساخته می‌شود و به صورت اتصال Butt welded بکار می‌رود.

فلنج‌های Welding Neck معمولی، برای لوله‌ها و فلنجهای Welding Neck بلند، عمدتا جهت مخازن و نازلهای تجهیزات و برای مکانهایی با دمای بالا و دارای تنش برشی، فشاری و ارتعاشی استفاده می‌شوند، (به علت داشتن ضخامت کافی).

۱- فلنج welding Neck بصورت شماتیک ۲- جوش و اتصال ۳- لوله

فلنج Welding Neck

 فلنج های Socket Weld

این نوع فلنج ها در اتصالات لوله‌ها بکار می‌رود و درون آنها حفره ایجاد شده است. انتهای لوله متصله بصورت Plain End و نوع اتصال بصورت Socket welded می‌باشد که در خطوط با قطر کم (Small Bore) استفاده می‌شود و تا سایز ۲ اینچ تولید می‌گردد.

۱- فلنج های Slip on بصورت شماتیک ۲- جوش و اتصال ۳- لوله

 فلنج های Socket Weld

 فلنج های Screwed

این نوع فلنج ها در اتصالات لوله‌ها بکار می‌رود و درون آنها رزوه شده است. انتهای لوله بصورت Threaded End و نوع اتصال بصورت Screwed می‌باشد. این نوع اغلب سایزها موجود می‌باشد اما بیشتر جهت خطوط سایز پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین بطور گسترده در سرویس‌های با خطوط گالوانیزه کاربرد دارد.

۱- فلنج های screwed بصورت شماتیک ۲- رزوه ۳- لوله

 فلنج های Screwed

این نمونه از فلنج ها در اتصالات لوله‌ها و سرویس‌های معمولی بکار می‌رود و انتهای لوله می‌بایست بصورت Plain End باشد. لوله تا نزدیکی صورت فلنج پیش آمده و از بیرون و داخل جوش می‌شود. فاصله لوله از صورت فلنج برابر با اندازه ضخامت جداره لوله بعلاوه ۱۶ تا ۲/۳ میلیمتر است و حفظ این فاصله بدلیل عدم آسیب رسیدن به سطح آن هنگام جوشکاری الزامی می‌باشد که مقاومت کمی در برابر شوک و ارتعاش دارد و جوش داخلی بیشتر در معرض خوردگی قرار دارد.

مقاومت آن تحت فشار داخلی در حدود دو سوم و در برابر بار خستگی تقریبا یک سوم مقاومت  Welding Neck مشابه می‌باشد و معمولا در کلاس کاری ۱۵۰ و ۳۰۰ از آن استفاده می‌شود. فلنجهای Slip on را می‌توان با زانوییهای شعاع کوتاه و Sewage‌ها به کار برد. هزینه بکار گیری و نصب آن بالاست.

 فلنج های Lap Joint

این نوع مخصوص خطوط استینلس استیل می‌باشد و از دو قطعه تشکیل شده است، یکی قطعه Stub End که دارای مشخصات یکسان با لوله اتصالی می‌باشد و بصورت جوش Butt welded به لوله متصل می‌گردد، و دیگری قطعه Lap Joint که اتصال با فلنج بعدی را امکان پذیر می‌کند. جنس Stub End از استینلس استیل و جنس Lap Joint از کربن استیل ساخته می‌شود و چون تنها Stub End به لوله اصلی جوش می‌خورد و مایع مستقیما تماس ندارد از لحاظ مسائل خوردگی  مشکلی پیش نمی‌آید. از عوامل مهمی که منجر به استفاده از آن برای خطوط گران قیمت استینلس استیل می‌شود مسئله اقتصادی می‌باشد، زیرا برای این خطوط استفاده از فلنج Welding Neck کاملا غیر اقتصادی خواهد بود. کاربرد دیگر آن در جاهایی است که تنظیم سوراخهای پیچ و مهره دشوار است. نوع واشر مورد استفاده جهت آن، Spiral Wound Gasket می‌باشد که دارای یک رینگ خارجی و یک رینگ داخلی می‌باشد و بین آنها یکسری نوار فلزی از جنس استینلس استیل و یا کربن استیل بصورت حلقوی و مارپیچ پیچیده شده است و مابین این نوارها نیز یکسری لایه‌های گرافیتی قرار گرفته است.

۱- فلنج های Lap Joint بصورت شماتیک ۲- Stub End از جنس لوله ۳- اتصال ۴- لوله

فلنج های Lap Joint

فلنج های Nipple + Flange

این نوع فلنج ها مخصوص خطوط استینلس استیل با فشار بالا می‌باشد و از دو قطعه تشکیل شده است یکی Nipple که از جنس استینلس استیل می‌باشد، یک طرف آن به لوله اتصالی بصورت Butt welded جوش می‌شود و طرف دیگر آن دارای رزوه خارجی است و قطعه دیگری خود فلنج است که دارای رزوه داخلی می‌باشد که با قطعه Nipple بصورت پیچی بهم متصل می‌شوند. نوع واشر مورد استفاده ، Lens Joint Gasket می‌باشد.

فلنج های Nipple + Flange

فلنج های Blind Flange

از این نوع فلنج ها جهت انسداد مسیر لوله در محلی که عبور جریان وجود ندارد و یا برای تعمیرات، بازبینی و تمیزکاری خط، جهت بستن قسمتی از مسیر جریان، استفاده میشود. این فلنج ها فاقد سوراخ داخلی میباشند و از نظر فشار داخلی و بار بر روی پیچها، مخصوصا در سایزهای بزرگتر، تحت فشار بیشتری نسبت به تمام فلنج های دیگر قرار میگیرند. ماکزیمم فشار تنش در این فلنجها در مرکز فلنج میباشد و در جاهایی که دما حائز اهمیت است و یا مسئله ضربه قوچ وجود دارد از Cap به همراه Welding Neck 
استفاده میشود. 

۱- فلنج های Blind Flange بصورت شماتیک ۲- پیچ و مهره ۳- گسکت ۴- فلنج دیگر