فلنچ و کاربردهای آن
فلنج قطعه یا ابزاری است که برای اتصال لوله ها، بستن لوله به هم در تغییر مسیر یا تغییر دادن قطر لوله ها کاربرد دارد .
این محصول حلقه ای شکل بوده و با استفاده از پیچ و مهره، لوله و اتصالات را به شیرآلات و سایر تجهیزات در یک سیستم لوله کشی متصل می کند.
این محصول زمانی کاربرد دارد که نتوان از رزوه و جوشکاری مناسب استفاده کرد.
معمولا از اتصالات فلنجی در صنایع پتروشیمی و نیروگاه ها حداقل تا سایز 2 اینچ استفاده می شود.
اتصالات فلنجی از فولاد ریخته گری شده و چدن ساخته می شود.
اتصالات فلنجی فولادی به جای اتصالات چدنی در سیستم هایی که با شرایط دما و فشار بالا هستند کاربرد دارد.
چون چدن در مواجهه با برخی از تنشها تمایل به ترک خوردن و از هم گسیختن دارد.
اتصال فلنجی با پیچ و مهره کردن دو فلنج به یکدیگر و یک گسکت برای آب بندی در بین آنها ایجاد می شود.
انواع استفاده شده در صنعت پتروشیمی عبارتند از: جوشی گلودار، اسلیپ ان، ساکت ولد، فلنج دنده ای، کور.
کاربرد فلنج ها در صنعت و تاسیسات
اگرچه هزینه فلنج نسبت به جوشکاری بالاتر است، اما مزیتهایی که در استفاده از این روش وجود دارد، سازندگان را نسبت به استفاده از این قطعات، ترغیب کرده است.
مزیتهایی از جمله:
- تغییر سایز و ابعاد لوله
- اتصالات لوله به تجهیزات مانند اتصالات پمپ،کمپرسور و…
- تغییر متریال و نوع لوله
- اتصال به شیر و اقلام دیگر در صورت نیاز به تعویض
- اتصال به تجهیزات ابزار دقیق که نیاز به کالیبراسیون دارند
- اتصال به لوله و مواردی که نیاز به جداسازی دارد.
مشخصات فلنج ها
مطابق استاندارد، مشخصاتب که شامل موارد ذیل میباشد باید بر روی فلنج حک گردد: ۱- نام تجاری تولید کننده فلنج ۲- سایز اسمی لوله (قطر خارجی لوله که فلنج به آن جوش داده خواهد شد) ۳- مقدار فشار قابل تحمل (به آن کلاس فلنج هم گفته میشود) ۴- شکل سطح فلنج (شکل سطح فلنج مهمترین قسمت تشکیل دهنده یک فلنج میباشد) ۵- سوراخها (گاهی بعنوان ضخامت دیواره نیز بیان میگردد) ۶- مواد تشکیل دهنده فلنج (مطابق استاندارد ASTM این عدد بیان کننده مشخصات مواد خام مورد استفاده برای تهیه فلنج میباشد) ۷- شماره یا کد مربوط به عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی فلنجانواع فلنج براساس سطح
انواع فلنج براساس سطح دسته بندی می شود که شامل سطح صاف flat face، سطح برجسته raised face، نر و ماده، شیار و زبانه tongue & grooved ، لبه دار، روکار، فلنج کور، گردن دار جوشی، جوش محفظه ای، رزوه ای و اریفیس فلنج می باشد.فلنج با سطح صاف
انواع فلنج با سطح صاف معمولا برای اتصال به فلنج های غیرفولادی پمپ ها و سایر تجهیزات و نیز اتصال به شیرها و اتصالات چدنی می باشد. این فلنج برای کلاس های 150 و 300 و همچنین سیالات غیرسمی و غیر آتش زا مورد استفاده قرار می گیرد.فلنج با سطح برجسته
انواع فلنج با سطح برجسته همان طور که از نامش پیداست، قسمتی از سطح فلنج برجسته بوده، باعث جلوگیری از نشت مواد می شود. ارتفاع سطح برجسته معمولا 1/16 اینچ است.فلنج شیار و زبانه
انواع فلنج شیار و زبانه در هر دو سایز بزرگ و کوچک تولید می شود. گسکت فلنج شیار و زبانه در فضای بین قطر خارجی و قطر داخلی شیار جا می گیرد. باعث محفوظ ماندن گسکت در برابر خوردگی و پوسیدگی ناشی از تماس با مایعات می شود.فلنج اسلیپان
نیروی مقاومت محاسبه شده این مدل، تحت فشار داخلی ، ⅔ فلنج های گلو دار جوشی بوده که این عمر تحت شرایط خستگی به ⅓ تقلیل می یابد. اتصال این محصول با لوله توسط 2 جوش فیلت صورت میگیرد آنچنانکه ازبیرون جوش شود از داخل نیزجوشکاری می شود. مقدار X در در تصویر تقریبا به اندازه ضخامت دیواره لوله به اضافه 3 میلیمتر میباشد. حفظ این فاصله جهت جلوگیری از آسیب به سطوح حساس در هنگام جوشکاری الزامیست. از معایب این فلنج این است که اصولا ابتدا لوله ها باید جوش داده شوند و سپس اتصالات با آن تنظیم شوند. اتصال و زانو یا یک سه راهی ممکن نیست زیرا اتصالات نامبرده یک انتهای مستقیم و راست ندارند وموجب لغزش بر روی فلنج میگردند.فلنج کور
فلنج کور یک صفحه گرد بسته که در پایان میسر لوله کشی و مسیرهای دارای فشار به کار می رود. پیچهای آن فشار بیشتری نسبت به دیگر مدل ها تحمل می کنند که بیشتر فشار در مرکز آن قرار دارد. فلنج کور با توجه به کلاس فلنج می تواند فشار متناسب را تحمل کند.فلنج روکار
فلنج روکار در سرویس های معمولی مورد استفاده قرار می گیرد و نصب آن ساده است. مقاومت مدل روکار در برابر فشار داخلی دو سوم و در برابر بار خستگی یک سوم فلنج گردندار و هزینه نصب آن کمی بالاتر است.فلنج لبه دار
فلنج لبه دار مانند فلنج معمولی است که لایه پایینی وجود نداشته و انتهای آن پخ دارد و لوله در سر دیگر جوش لب به لب می شود. این مدل با سیال تماس ندارد، هزینه آن از مدل گردندار یک سوم بیشتر و مقاومت در برابر خستگی آن تنها یک دهم مدل گردندار است.فلنج با جوش محفظه ای
فلنج با جوش محفظه ای محفظهای دارد که لوله درون آن قرار می گیرد. اگر این محصول از داخل جوشکاری شود، مقاومت در برابر خستگی آن یک و نیم برابر و مقاومت استاتیکی آن برابر فلنج Slip on می شود.فلنج رزوه ای
فلنج رزوه ای درون آن رزوه کار شده است و لوله می تواند درون آن پیچ شود. از مزایای فلنج رزوه ای عدم نیاز به جوشکاری است. در صورت لزوم و فشارهای بالا می توان از جوش نیز در آنها استفاده کرد و اساسا کارایی این نوع فلنج در فشارهای بالا است.اریفیس فلنج
اریفیس فلنج همان فلنج گلودار و در برخی موارد روکار است که در راستای شعاع دارای سوراخ است. این سوراخها برای اندازه گیری جریان سیال مایع یا گاز استفاده می شود.فلنج گلودار جوشی
فلنج گلودار جوشی دارای یک گردن مخروطی است که شعاع این گردن در انتها با قطر لوله برابر و به آن جوش می شود. وجود این گردن باعث تقویت تحمل فلنج می شود. این محصول برای تحمل فشارهای بالا و دماهای زیر صفر و همچنین بارهای نوسانی و ارتعاشی مناسب است.فلنج نر و ماده
این محصول حتما باید به صورت جفتی ساخته شود سطح یکی از فلنج ها دارای برآمدگی و سطح دیگر دارای تو رفتگی می باشد.
که بنا به موقعیت استفاده شده سطح تورفتگی و برآمدگی با نسبت های خاصی طراحی می شود.
معمولا 16/3 اینچ عمق تو رفتگی و سطح ماده دارای 4/1 اینچ برآمدگی می باشد.
استفاده از نر و ماده را می توان در پوسته مبدل حرارتی به کانال و پوشش مشاهده کرد.
مزایا و معایب اتصالات فلنجی
مزایا و معایب اتصالات فلنجی را می توان این طور تشریح کرد که فلنج ها دسترسی آسان به تمیزکاری، بازرسی و تعمیرات را فراهم می کنند و معمولا به صورت جوشی یا دنده ای هستند. مزیت سیستم های فلنجی راحتی در مونتاژ و دمونتاژ کردن آنها است. سنگین تر بودن این اتصالات نسبت به اتصالات مشابه جوشی و رزوه ای از معایب اتصالات فلنجی محسوب می شود. اتصالات فلنجی فضای بیشتری را نسبت به سایر اتصالات اشغال می کنند. هزینه ساخت تکیه گاهها و آویزها برای سیستم های فلنجی بیشتر از سایر سیستم هاست. شاید شنیده باشید اتصال فلنجی نمی تواند به طور 100 درصد آب بندی شود که از معایب این اتصالات به شمار می رود. لوله های فلنج شده فضای بیشتری را نیاز دارند و عایق کاری آنها هزینه بر است.کلاس فلنج چیست؟
کلاس فلنج با توجه به جنس و محدوده فشار و دمای سرویس تعیین می شود. هر چه کلاس آن بیشتر باشد، متریال بیشتری در آن به کار رفته، حد تحمل آن بالا رفته، ابعاد آن بزرگتر شده و می تواند فشار بیشتری را تحمل کند. میزان فشار و دمای قابل تحمل فلنج علاوه بر مقدار متریال به نوع متریال به کار رفته در آن نیز بستگی دارد. به عنوان مثال کلاس 300 نسبت به کلاس 150 فشار بیشتری را تحمل می کند و با افزایش کلاس تعداد و قطر پیچ های آن نیز افزایش می یابد. کلاس با رده بندی فشار مطابق استاندارد ANSI B۱۶٫۳۴ که براساس این استاندارد فلنج های فولادی وآلیاژهای آن به کلاس های ۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰ تقسیم می شوند. کلاس فلنج با رده بندی فشار براساس استاندارد ISO که در این استاندارد فشار تحمل فولادی وآلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب BAR است. کلاس فلنج با رده بندی فشار براساس استاندارد ( API ۶A-۶B-۶BX ) این نوع از آنها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به گروه ANSI بوده و به کلاس های ۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰-۱۵۰۰۰-۱۰۰۰۰ تقسیم می شوند.استاندارد فلنج های فلزی
استاندارد فلنج های فلزی معمولا با متریال به کار رفته تعیین می شود. برخی از انها از متریال مختلف مانند فولاد ضد زنگ، چدن، آلومینیم، برنج، برنز ساخته می شوند. براساس استاندارد فلنج های فلزی بیشتر متریال کربن استیل دارند و سطح آنها ماشین کاری می شود و در بیشتر مواقع از جنس فلنج همان جنس لوله است. همه فلنج ها معمولا طبق استانداردهای ASME و ASTM ساخته می شود مگر اینکه استاندارد دیگری استفاده شود. ASME B16.5 استاندارد ابعاد و تلورانس ابعادی و استاندارد ASTM A182 متریال فلنج های فولادی را تعیین می کند. در بیشتر موارد استاندارد فلنج های فلزی با استانداردهای ایزو مطابقت دارند، بنابراین فلنج ها قابل تعویض هستند.پیچ و مهره مورد استفاده در بستن فلنج ها
پیچ و مهره مورد استفاده در بستن فلنج ها ممکن است از یک طرف رزوه شده باشد که به آن Bolt گفته می شود، طرف دیگر آن دارای سر6 گوش و یا 4 گوش مخصوص آچار است. پیچ های مورد استفاده در بستن فلنج ها رزوه شده باشد، به یک مهره Nut نیاز دارد یا ممکن است سرتاسر رزوه شده باشد Stud Bolt که در این صورت به دو مهره نیاز دارد.اندازه و نوع دنده پیچ
اندازه و نوع دنده پیچ بر اساس قطر خارجی پیچ، به صورت میلیمتری یا اینچی اندازه گیری می شوند. به عنوان مثال قطر خارجی پیچ 16M برابر 16 میلیمتر (قطر خارجی پیچ 4/3 اینچ برابر 4/3 اینچ) است. اندازه و نوع دنده پیچ و مهره ها مطابق سیستم متریک یا اینچی رزوه می شوند و در هر دو حالت دنده روی پیچ به شکل موازی است. یعنی قطر نوک دنده در طول پیچ یکسان و مهره به راحتی در سرتاسر پیچ می پیچد. در سیستم متریک اندازه گام پیچ همراه با قطر خارجی پیچ مشخص می شود. مانند: 2*30M یعنی قطر خارجی پیچ 30 میلیمتر و گام آن 2 میلیمتر است. در سیستم اینچی همراه با قطر خارجی پیچ تعداد دنده در اینچ نیز مشخص می شود.
مانند: 8*”4/3 یعنی قطر خارجی پیچ 4/3 اینچ بوده و تعداد دندانه ها در اینچ برابر 8 دندانه است.