فلنج

فلنج یک اتصال مکانیکی بین دوقطعه می باشد که این دوقطعه را نمی توان و یا نباید به یکدیگر جوش داد و باید از طریق پیچ و مهره به هم متصل نمود.

فلنج ها که معمولا به صورت دایره ای شکل و مدور می باشند دارای سوراخ هایی در اطرافشان می باشند که از این سوراخ ها جهت اتصال لوله ها, شیر آلات, پمپ ها و دستگاه ها به یکدیگر می باشند.از آنجایی که در فلنج ها اتصالات از نوع پیچ و مهره ای می باشد لذا عمل باز و بسته کردن به راحتی صورت می گیرد که در نتیجه آن نگهداری, تعمیر و تعویض قطعات به آسانی صورت می گیرد.

آب بندی بین دو فلنج توسط گسکت  (Gasket) که در بین آن ها قرار داده می‌شود انجام می گیرد.

دامنه کاربرد فلنج ها در لوله کشی (piping) به عنوان یکی از اجزای اتصالات که معمولا تسهیل کننده تغیر مسیر و یا تغیر قطر لوله می باشند.لازم به ذکر است که فلنج ها در دامنه فشاری وسیعی (فشارهای کم تا فشارهای بالا) قابل استفاده می باشند.( شکل ٣)

فلنج ها معمولا در فرآیندهای ریخته گری, ماشین کاری قطعات یا قالب گیری تولید می شوند که جنس آنها معمولا از پلیاتیلن، استیل، فولاد و آلیاژهای آن ویا ازچدن و سایر مواد می باشد.

در فلنج ها به تعداد و نحوه قرار گیری سوراخ ها (محل قرار گرفتن پیچاصطلاحا, جست و خیز فلنج گویند.اندازه و جست و خیز فلنج ها به استاندارد کشور سازنده انها بستگی دارد برای مثال فلنج های آمریکایی طبق استاندارد ,ANSI  فلنج های آلمانی طبق استاندارد   ,DIN  ایتالیا بر اساس استاندارد  UNI و غیره تهیه می شوند که ابعاد و اندازه فلنج و نیز جست و خیز آن در استانداردهای مختلف, متفاوت می باشد. بنابرین قطر, عمق و تعداد سوراخ ها در استانداردهای مختلف با یکدیگر فرق می کنند.

مشخصات حک شده بر روی فلنج مطابق استاندارد :

١) نام تجاري توليد كننده فلنج

٢) سايز اسمي لوله (قطر خارجي لوله كه فلنج به آن جوش داده خواهد شد)

٣) مقدار فشار قابل تحمل توسط فلنج (به آن كلاس فلنج هم گفته مي شود)

٤) شكل سطح فلنج (شكل سطح فلنج مهمترين قسمت تشكيل دهنده يك فلنج مي باشد)

٥)سوراخها (گاهي بعنوان ضخامت ديواره نيز بيان مي گردد)

٦) مواد تشكيل دهنده فلنج (مطابق استاندارد ASTM اين عدد بيان كننده مشخصات مواد خام مورد استفاده براي تهيه فلنج مي باشد.)

٧) شماره يا كد مربوط به عمليات حرارتي صورت گرفته بر روي فلنج

 

كلاس فلنج ها

يكي از مـواردی كه در فلـنج­ها اهميـت زيادی دارد كلاس ­فشاری فلنج است.كلاس فشاري فلنج­به اندازه­لوله، فشار و دماي سيال درون خط ، خود سيال و مواردی از اين دست بستگي دارد.

فلنجها بسته به نوع وجنس متناسب با فشاری كه تحمل مي كنند به كلاس های مختلف به شرح ذيل تقسيم مي گردند:

 ١) رده بندي فشار مطابق استانداردANSI B16.34

مطابق اين استاندارد فلنج های فولادی وآلياژهای آن به كلاس های۱۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰ تقسيم بندی مي شوند كه اين اعداد ماكزيمم فشار بر حسبPSIبوده كه فلنج ها در حداكثر دمای مجاز مي توانند تحمل كنند ومعمولا فشار كاركرد حدود ۲٫۴ برابر اعداد فوق مي باشد.(رابطه فشار با دما براي جنس های مختلف در استاندارد فوق مشخص گرديده است)

٢)رده بندي فشار مطابق استاندارد ISO

در اين استاندارد فشار تحمل فلنجهاي فولادي وآلياژهاي آن با  PNنشان داده شده كه اين نشان دهنده فشار اسمي بر حسب BAR مي باشد .بعنوان مثال PN30 يعني فشار كاركرد فلنج ۳۰ BARمي باشد.( جدول ١ )

PSI

BAR

PN

۲۰

۲۰

۲۰

۳۰۰

۵۰

۵۰

۴۰۰

۶۸

۶۸

۶۰۰

۱۰۰

۱۰۰

۹۰۰

۱۵۰

۱۵۰

۱۵۰۰

۲۵۰

۲۵۰

۲۵۰۰

۴۲۰

۴۲۰

جدول ١. بیان فشار در واحد های مختلف

 

٣) رده بندي فشار براساس استاندارد API (6A-6B-6BX)

اين نوع فلنجها داراي تحمل فشار بيشتري نسبت به فلنجهاي  گروه ANSI بوده وبه كلاسهاي-۱۵۰۰۰۱۰۰۰۰-۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰  رده بندي مي گردند.

طبقه ­بندي فلنج­ها بر اساس سطوح بيروني

طبقه ­بندي فلنج­ها بر اساس سطوح بيروني

١) – فلنج با سطح ساده  (FLAT FACE)

 

در این نوع از فلنجها سطح یك فلنج كه باید در مقابل سطح فلنج دیگر قرار گیرد صاف می باشد .معمولا فلنجهای چدنی و یا فولادی كه در فشارهای كم, كاربرد دارند از این نوع ساخته می شوند.همچنین براي اتصال شيرها و فلنج­هاي غير فولادي پمپ­ها نیز از اين نوع فلنج استفاده مي­گردد. همچنين براي خطوط فشار پائين مانند Cooling waterCWR-CWS كه نشتي زياد مهم نباشد نيز از اين نوع فلنج­ها استفاده مي­شود. جهت آب­بندي اتصالات نيز از گسکت هایی استفاده مي­شود كه قطر خارجي آنها برابر قطر خارجي فلنج است. اين گسکت همچنين امكان اتصال دو قطعه را غير ممكن مي­كند و در نتيجه امكان شكست قطعات نيز كاهش مي­يابد.

 

٢)  فلنج با سطح برجسته(RAISED FACE)

در این نوع فلنج ها سطح فلنج كه درمقابل فلنج دیگر قرارگرفته وبر روی آن گسکت قرار داده می شود نسبت به سطح كلی فلنج برجسته تر ساخته می شود.عمدتاً از اين نوع فلـنج ها در پروژه­ها اسـتفاده مي­شود واضح است كه اين فلنج­ها بصورت نر و مادگي توليد مي­گردند.هدف از به کار گیری این دسته از فلنج ها , استفاده از گسکت های کوچکتر در فشارهای بالاتر استکه در نتیجه آن , میزان مقاومت اتصال در برابر فشار , افزایش می یابد.

میزان ارتفاع برجستگی را , فشار وارد بر فلنج (فشار عملیاتی) تعین می کند.بر اساس استاندارد مقدار برجستگی درتمام اندازه ها برای كلاسهای ۱۵۰و ۳۰۰ برابر ۱٫۶ mm(شکل ٦) و كلاسهای بالاتر برابر ۶٫۵mm می باشد.(شکل ٧) در قسمت برجستگی ممكن است سطح كاملا صیقلی (smooth finish) ویا دارای شیار (serrated finish) باشد واین شیارها یابه صورت هم مركز ویا حلزونی می باشد كه روش ساخت آن در استاندارد (mss-sp-6) مشخص گردیده است.(معمولا عمق شیارها ۰٫۴mm وفاصله آن از هم ۰٫۸ mm می باشد)

 

٣) فلنج نر و ماده (FEMALE & MALE )

صفحه این نوع فلنجها كه بصورت جفت وجود دارد یكی دارای برامدگی (به ارتفاع  ۶٫۴mm  ) ودیگری تو رفتگی (به عمق ۵mm) می باشد.

    
 

٤)– فلنج با صفحه دارای زبانه وشیاردار  (TONGUE& GROOVE FACING)

این نوع فلنج نیز بصورت جفت وجود دارد وهمانند فلنج نر وماده بوده با این تفاوت كه قطر داخلی زبانه وشیار تا سوراخ فلنج (مسیر جریان) ادامه ندارد وبنابراین گسکت را روی قطر داخلی وخارجی خود نگه می دارد وهمین باعث می شود گسکتاز خوردگی وفرسودگی محفوظ بماند. ساختمان زبانه وشیار, مینیمم سطح لایی نوع مسطح را ایجاب می كند وبنابراین تحت فشار پیچها كمترین بار و ماكزیمم راندمان اتصالی(joint efficiency) ممكنه برای گسکتهای مسطح را خواهد داشت .دراین نوع اتصال میزان برامدگی زبانه ۶٫۴mm ومیزان عمق شیار برابر ۵mm می باشد.

٥)فلنج با صفحه اتصال رينگي (RING TYPE JOINT FACING )

 جهت سرويس­هاي با دما و فشار بالا بسـيار مناسـب است ولي گران­تر از بقيه نوع­ها مي­باشـد. هر دو جفـت فلـنج كه به هم متـصلمي شوند، از لحاظ شكل و اندازه يكسان هستند. يك رينگ نيز در شيار بين دو صورت قرار مي­گيرد. يكي از مزيت­هاي اين فلنج عدم برخورد دو صورت فلنج به يكديگر است.

نحوه اتصال اين فلنج­ها به اين صورت است كه بر روي صفحه هر فلنج يك محل رينگ (گسکت) تعبيه گرديده است بطوريكه وقتي دو فلنج روبروي هم قرار مي­گيرند يك رينگ بين آنها قرار گرفته و پس از محكم كردن فلنج­ها توسط پيچ و مهره اين رينگ تحت فشار قرار گرفته و باعث آب­بندي مي­شود.محل رینگ روی صفحه ها ممکن است دارای کف مسطح یا گرد باشدکه رینگ های با مقطع ٨ضلعی برای کف مسطح مناسبترند.فلنج های با صفحه اتصال رینگی بازدهی بالاتری نسبت به دیگر فلنج ها دارد زیرا فشار داخلی سیال روی رینگ ها اثر کرده و باعث می شود نیروی حائلی و ضد نشت را زیاد کند و چون دو فلنج مقابل شبیه هم هستند در نتیجه مشکلات فلنج نر و ماده را هنگام نصب ندارند و چون گسکت زیر صفحه فلنج است صفحه فلنج در نصب و انتقال کمتر در معرض خراب شدن است.فلنج­هاي با صفحه اتصال رينگي در صنايع نفت و گاز براي سيستم­هاي با فشار و دماي بالا كاربرد دارد و در اين صنايع ,نوع با مقطع ٨ ضلعي بيشتر بكار مي­رود چون اين نوع رينگ­ها تماس صفحه­اي ايجاد مي­كنند در صورتي­كه رينگ­هاي با مقطع بادامكي (بیضوی) تماس خطي ايجاد مي­نمايند.