فلنج چیست | انواع | کاربرد | جدول مشخصات فنی

فلنج ها یکی از رایج ترین روش های اتصال تجهیزات در صنعت هستند. لوله کشی، اتصال تجهیزات ابزاردقیق به خطوط لوله، مخازن و نیز متصل کردن بخش های مختلف مخزن، از جمله مواردی هستند که در آنها انواع فلنج ها کاربرد گسترده ای دارند. جالب است بدانید که در زمینه تجهیزات ابزار دقیق نیز، بعد از روش اتصال رزوه ای، روش استفاده از فلنج از لحاظ پرکاربرد بودن در رتبه دوم قرار دارد.

برای آشنایی با انواع رزوه و کاربرد های آن در صنعت بر روی مقاله کاربردی زیر کلیک کنید!

همه چیز در مورد استاندارد رزوه؛ از NPT تا BSP!

همانطور که رزوه ها دارای استانداردهای گوناگون هستند، فلنج ها نیز استانداردهای متنوعی دارند. اما موردی که در مورد فلنج ها منحصر به فرد است، گستردگی و اشکال متفاوت آن هاست. در این مطلب از آداک فرآیند سپهر، به توضیح شکل های مختلف فلنج ها و همچنین استانداردهای آن ها خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید!

دسته بندی فلنج ها بر اساس شکل ظاهری

قبل از هرچیزی، بهتر است به اشکال مختلفی از فلنج ها که وجود دارند، بپردازیم. بسته به شرایط محیطی، سیستم تاسیساتی و بسیاری از معیارهای دیگر، ممکن است به نوع خاصی از فلنج ها نیاز داشته باشید. تمامی این اشکال که در ادامه بحث خواهیم نمود، کاربردهای خاص خود را دارند و البته، گاهی هم می توانند به جای یکدیگر به کار برده شوند. حالا بیایید ببینیم فلنج ها در چه اشکال ظاهری به فروش می رسند؟

• فلنج گلودار جوشی (weld-neck flanges)

در این نوع خاص از فلنج ها، یک قسمت لوله مانند یا همان گلویی به بدنه فلنج جوشکاری می شود. این قسمت گلویی در حقیقت درون لوله قرار می گیرد.

فلنج های گلودار جوشی به دلیل شکل خاص خود، از لحاظ فیزیکی اختلاف فشاری در نقطه اتصال نسبت به دیگر نقاط مخزن ایجاد نمیکنند. از طرف دیگر، معمولا قطر قسمت گلویی به صورت متناظر با قطر لوله طراحی می شود. در نتیجه، باعث اختلال در جریان ماده و نیز تغییر شکل بخش های اطراف نقطه اتصال نمی شوند.

علاوه بر موارد فوق، به دلیل شکل منحصر به فرد، حتی در صورتی که این فلنج ها در تاسیسات بسیار حساس نیز ایجاد نشتی و یا هرگونه ایراد دیگر کنند، می توان با استفاده از عکس های رادیوگرافیک در لحظه، تشخیص داد که نشتی یا مشکل از کدام قسمت فلنج است. حالا اگر تمامی نکاتی که در بالا گفته شد را در کنار یکدیگر قرار دهید، می بینید که این فلنج ها به طور اختصاصی برای استفاده در شرایط محیطی مخرب مانند دماهای بسیار بالا/پایین و نیز فشارهای فوق العاده زیاد طراحی شده اند.

نوع دیگری از این فلنج ها نیز وجود دارد که تحت عنوان فلنج های گلوبلند جوشی (LWN) شناخته می شوند و کاربرد به مراتب کمتری دارند. این فلنج ها دقیقا مشابه نوع گلودار جوشی هستند؛ با این تفاوت که قسمت گلویی آن ها به مراتب طول بیشتری دارد. از این نوع خاص فلنج نیز معمولا در بشکه های سنگین (HB یا تیپ E) و برخی مخازن خاص استفاده می شود.

• فلنج اسلیپون Slip-On Flanges

فلنج هایی که از نوع اسلیپون هستند، معمولا فقط برای لوله ها به کار می روند. برای اتصال فلنج های اسلیپون معمولا از دو جوشکاری استفاده می شود که یکی در درون منفذ دیگری در خارج از آن انجام می شود. در این فلنج ها، سوراخ مرکزی نسبت به قطر لوله بزرگتر است؛ به طوری که لوله از وسط این سوراخ عبور کند و با یک جوش نواری به فلنج متصل گردد.

فلنج هایی که از نوع اسلیپون هستند، معمولا تحمل دمایی و فشاری به مراتب کمتری نسبت به فلنج های گلودار جوشی دارند. اما چرا؟ یکی از مهم ترین دلایل این موضوع این است که در این دسته از فلنج ها، به علت نبود قسمت گلویی، فشار موجود به طور برابر بین لوله و فلنج تقسیم نمی شود؛ بنابراین در درازمدت معمولا مقاومت کمتری نیز از خود نشان می دهند.

• فلنج رزوه دار Threaded Flange

برای بسیاری از افراد ممکن است در نگاه اول، فلنج های رزوه دار تفاوت خاصی با نوع اسلیپون نداشته باشند. اما اگر به دیواره سوراخ مرکزی فلنج نگاه کنید، تفاوت این نوع خاص از فلنج ها را متوجه خواهید شد! فلنج های رزوه ای که یکی از پرکاربردترین نوع فلنج ها در صنعت تجهیزات ابزار دقیق هستند.

دقیقا همانطور که از نامشان پیداست، فلنج های رزوه ای در منفذ اصلی خود دارای رزوه هستند که می تواند برای اتصال تجهیز به مخزن به کار رود. در اکثر قریب به یقین موارد، رزوه های روی فلنج از نوع ماده هستند که با رزوه های ایجاد شده روی لوله و یا موجود روی تجهیز، همخوانی دارند. معمولا ماکسیموم اندازه فلنج های رزوه ای 4 اینچ است. با اینکه این فلنج ها با استانداردهای فشاری متنوعی تولید می شوند، اما معمولا در موارد و شرایطی به کار می روند که دما و فشار بالایی مطرح نباشد. همچنین، یکی از مهمترین کاربردهای این نوع خاص از فلنج ها، در مخازنی است که دارای گازها، بخارات و نیز غبارات انفجاری می باشند

• فلنج ساکت ولد

فلنج های ساکت ولد با استفاده از یک جوش نواری که در سطح خارجی فلنج انجام می شود، به لوله و یا شیر مدنظر وصل می شود. تفاوت این نوع با فلنج اسلیپون این است که در نوع اسلیپون اتصال با استفاده از دو جوش صورت می گیرد. بایستی بین فلنج و لوله، چیزی در حدود 1.6 میلی متر فضای خالی در هنگام جوشکاری باقی بماند، که این فضا برای قرار گیری صحیح اتصال پس از محکم شدن جوش است.

معمولا از فلنج های ساکت ولد در لوله هایی که دارای فشار بالا بوده و اندازه کوچکی دارند، استفاده می شود. اما نکته اینجاست که نباید مایعی که درون این لوله جریان دارد، خاصیت خورندگی بالایی داشته باشد. این موضوع به این علت است که این نوع از فلنج ها در فاصله بین پایان لوله و قسمت شانه ساکت، نسبت به خوردگی آسیب پذیر هستند.

• فلنج لپ جوینت Lap Joint Flange

این دسته از فلنج ها، همواره به همراه یک ته کوب نصب می شوند. این دسته از فلنج ها از لحاظ ظاهری به شدت مشابه نوع اسلیپون هستند؛ با این تفاوت که قسمت منفذ اصلی و نیز قطر نوار فلزی دور منفذ اصلی برای اینکه با قسمت فلنجی ته کوب همخوانی داشته باشد، کمی بزرگتر و متفاوت از نوع اسلیپون است.

لوله ای که قرار است متصل شود، درون منفذ اصلی فلنج قرار گرفته و فلنج در پشت ته کوب قرار می گیرد که این دو با استفاده از فشار حاصل از پیچ و مهره های مربوطه، همواره به یکدیگر متصل باقی می مانند. استفاده از فلنج های لپ جوینت به همراه ته کوب، یک روش به شدت اقتصادی برای لوله هایی از جنس استیل ضدزنگ و آلیاژ نیکل است. در این حالت، جنس فلنج حتی می تواند از آلیاژهایی با کیفیت پایین تر (نظیر فولاد کربنی) انتخاب شود. اما موضوع مهم اینجاست که جنس ته کوب باید به صورت متناظر با جنس لوله انتخاب شود؛ چرا که به طور مداوم با مایع جاری درون لوله در تماس خواهد بود.

استفاده از روش اتصالی که در بالا توضیح داده شد، به طور کلی دو مزیت دارد:

• هزینه کلی اتصالات فلنجی را (به علت اهمیت کمتر جنس فلنج) کاهش می‌دهد.
• باز کردن و بستن پیچ ها و مهره های فلنج بسیار آسان است؛ به طوری که اگر حتی اختلافی در محل قرار گیری سوراخ ها بود، کافیست فلنج را بچرخانید تا منافذ مربوطه به پیچ و مهره مقابل هم قرار گیرند!

• فلنج کور Lap Joint Flange

برخلاف تمامی فلنج هایی که تا اینجا در مورد آن ها بحث کردیم، فلنج های کور هیچگونه منفذ مرکزی ندارند؛ به همین علت برای مسدود کردن پایانه لوله ها و مجاری استفاده می شوند تا جریان مایع در آن مسیر را مهار کنند.

فلنج های کور، بایستی قابلیت تحمل فشار مکانیکی بسیار بالایی داشته باشند؛ چرا که از یک طرف بایستی فشار وارده از طرف پیچ و مهره های اتصالی را تحمل کنند و از طرف دیگر، بایستی مقاومت لازم برای مسدود کردن یک جریان مایع با فشار بالا را داشته باشند.

یکی دیگر از مهمترین کاربردهای فلنج های کور، این است که باعث می شوند اپراتور مربوطه، به پایانه لوله دسترسی آسانی داشته باشد. به طور مثال، اگر لازم باشد که پایانه لوله باز شده و امور نظارتی یا تعمیر خاصی انجام شود، نسبت به روش های دیگر، باز کردن فلنج کور به مراتب آسان تر خواهد بود.

شاید جالب باشد بدانید که علیرغم آسان تر بودن فرآیند تولید این نوع خاص از فلنج ها، معمولا فلنج های کور به نسبت انواع دیگر با قیمت به مراتب بالاتری به فروش می رسند.

• فلنج اوریفیس Orifice Flange

این دسته از فلنج ها اختصاصا برای اندازه گیری دبی مایعات و یا گازهایی که در لوله ها جریان دارند، به کار می روند. در این فلنج ها، دو شیر در هر صفحه فلنج دقیقا روبروی هم قرار دارند.

در این فلنج ها، یک صفحه وجود دارد که قطر سوراخ آن از قطر لوله کمتر است. این موضوع، مستقیما باعث ایجاد اختلاف فشار در طرفین این صفحه می شود. با محاسبه این اختلاف فشار در دو طرف فلنج، دبی یا فلو مایع و یا گاز در درون لوله اندازه گیری می شود. معمولا فلنج های اوریفیس به صورت یک پکیج کامل، یعنی شامل طرفین فلنج، اوریفیس پلیت و پیچ و مهره های مربوطه به فروش می رسند. یکی از بهترین تجهیزاتی که در این زمینه می توان برای اندازه گیری دبی از طریق اختلاف فشار استفاده نمود، وگادیف 85 است که برای اندازه گیری فشار تفاضلی کاربرد دارد.

• فلنج کاهنده و افزاینده Reducing and Increasing Flange

زمانی که قرار باشد در اتصال بین لوله ها، لوله ثانویه نسبت به لوله اولیه جریان مایع کمتری داشته باشد، از فلنج های کاهنده استفاده می شود. در فلنج های کاهنده، قطر منفذی که به لوله اول وصل می شود، به مراتب بیشتر از قطر منفذی است که به لوله بعدی متصل می گردد. از این طریق، جریان مایع یا گاز در لوله دوم کمتر می شود.

دقیقا برعکس نوع گفته شده، یک نوع دیگر از فلنج ها وجود دارند که برای افزایش جریان مایع و یا گاز به کار می روند. این دسته از فلنج ها نیز افزایشی یا انبساطی نامیده می شوند. در این دسته نیز سوراخ مرتبط با لوله اول قطر کمتری نسبت به منفذ مربوط به لوله دوم دارد که باعث می شود جریان در لوله دوم به مراتب بیشتر از لوله اولیه باشد.

• نیپو فلنج Nipo Flange و ولدو فلنج Weldo Flange

از نیپو فلنج ها برای اضافه کردن انشعاب عمودی به لوله اصلی استفاده می شود. این دسته از فلنج ها از لحاظ شکل ظاهری به شدت مشابه نوع گلوبلند جوشی هستند، با این تفاوت که دارای یک نیپولت فورج شده نیز می باشند. با استفاده از این نوع فلنج ها، می توان یک انشعاب با زاویه 90 درجه نسبت به مسیر اصلی لوله ایجاد نمود که برای هدایت چند جهته مایعات و گازها در صنایع و تاسیسات، به شدت کاربردی می باشد.

ولدو فلنج ها نیز از لحاظ کاربرد و نیز بسیاری از موارد دیگر مشابه نیپو فلنج ها هستند. تنها تفاوت بین این دو که از اسمشان هم پیداست، این است که در ولدو فلنج ها برخلاف نیپوفلنج ها، از نوع گلوبلند جوشی به همراه یک ولدولت استفاده شده است.

انواع مختلف فلنج از لحاظ سطح صفحه

اگر نگاهی به مراجع دیگر اینترنتی در مورد فلنج ها داشته باشید، متوجه می شوید که اکثرا یک اشتباه بزرگ را تکرار کرده اند و آن هم این است که دسته بندی ظاهری فلنج ها را با دسته بندی نوع سطح صفحه یکسان تصور کرده اند. اما حقیقت چیز دیگری است!

در نظر داشته باشید که فارغ از اینکه شکل ظاهری فلنج چگونه است (اسلیپون، گلوجوشی و …) نوع سطح صفحه فلنج نیز می تواند متفاوت باشد. برای مثال، یک فلنج اسلیپون می تواند دارای سطح صاف (Flat Face)، سطح برجسته (Raised face یا RF) و یا رینگ جوینت (RTG یا Ring-Type Joint) باشد.

در نظر داشته باشید که تقریبا در همه موارد، به هیچ وجه نمیتوان از فلنج هایی با نوع برجستگی صفحه متفاوت به جای یکدیگر استفاده نمود. همین نکته باعث افزایش حساسیت موضوع می شود که بایستی قبل از اتصال، کارشناسی‌های فنی مربوطه انجام شود. در این قسمت نیز به بررسی انواع فلنج ها از لحاظ نوع صفحه می پردازیم.

• فلنج های مسطح یا سطح صاف

فلنج مسطح صرفا به شکل یک صفحه فلزی گرد است که سوراخ هایی برای قرار گرفتن تجهیز یا لوله و نیز منافذی برای وصل شدن پیچ ها دارد. این نوع از فلنج ها برای اتصال تجهیزات ابزار دقیق به مخازنی که از فشار و دمای بالایی برخوردار نیستند، مورد استفاده قرار می گیرند.

فلنج های مسطح از آنجایی که در محیط های بسیار حساس استفاده نمی شوند، از جنس های مختلفی ساخته می شوند. چدن، فولاد با انواع کد آلیاژ و نیز برنج با روکش نیکل از جمله مهمترین فلزاتی هستند که برای ساخت این دسته از فلزات به کار گرفته می شوند.

در این دسته از فلنج ها، برای درزگیری فاصله بین مخزن و تجهیز و یا لوله ها، از گسکت هایی با جنس نرم تر مانند ویتون، پلاستیک EPDM و… استفاده می شود که کل صفحه فلنج را می پوشانند. همانطور که می بینید، این مواد هیچکدام ترکیبات فلزی نیستند. تمامی این موارد، در راستای همین استفاده نشدن از این فلنج ها در مخازن و لوله های دارای فشار بالاست.

• فلنج برجسته یا سطح برجسته

یکی دیگر از انواع مختلف فلنج ها، نوع سطح برجسته است. در این فلنج ها، بین منافذ مربوط به پیچ ها و نیز سوراخ مرکزی فلنج، سطح فلنج برجسته تر شده است. گسکت هایی که برای این دسته خاص از فلنج ها استفاده می شوند نیز بایستی کل سطح فلنج را بپوشانند.

گسکت های متنوعی می توانند با این نوع از فلنج ها به کار برده شوند. گسکت های فلزی، نیمه فلزی و نیز صاف از مهمترین نمونه ها در این زمینه هستند.

مقدار اختلاف سطح قسمت برجسته با تنه فلنج به دسته بندی فشاری آن بستگی دارد که در استاندارد ASME B16.5 تعریف شده است. برای مثال، برای کلاس های فشاری 150 و 300 ارتفاع 1.6 میلی متر یا 1.16 اینچ و برای کلاس های 400 تا 2500، ارتفاع قسمت برجسته 6.4 میلیمتر یا 1.4 اینچ می باشد. فلنج های سطح برجسته در بسیاری از صنایع نظیر نفت، گاز و پتروشیمی، پرفروش ترین و پرکاربردترین فلنج های موجود هستند.

• رینگ جوینت یا RTJ

معمولا از این فلنج ها در شرایطی استفاده می شود که نیاز به آب بندی از روش فلزی وجود داشته باشد. این شرایط معمولا زمانی مطرح است که فشار و دما بسیار بالا ( مثلا بالاتر از 600 درجه سانتیگراد) باشد.

در این فلنج ها، از یک گسکت فلزی استفاده می شود که بین شیارهای مربوطه قرار میگیرد. با بسته شدن فلنج و افزایش فشار، این گسکت فلزی تغییر شکل داده و باعث ایجاد یک حفاظ آب بندی قوی فلزی می شود. برای اینکه این اتفاق روی دهد، بایستی جنس گسکت استفاده شده به مراتب نسبت به جنس خود فلنج نرم تر بوده و چکش خواری بالایی نیز داشته باشد.

آیا انواع دیگری از سطح صفحه های فلنج وجود دارند؟

بهتر است بدانید نمونه هایی که در بالا گفته شد، تنها دسته بندی صفحات فلنج نیستند! انواع دیگری نظیر زبانه و شیاری، نر و ماده و … وجود دارند که البته به نسبت دسته هایی که گفته شد، کاربرد به مراتب کمتری در صنعت دارند.

فلنج ها از چه آلیاژهایی ساخته می شوند؟

بسته به استاندارد فشاری، شرایط استفاده، ماده‌ای که فلنج در مجاورت آن قرار خواهد گرفت (ماده درون مخزن و یا لوله) و نیز برخی از ملاحظات دیگر، ممکن است به فلنج هایی با جنس متفاوت نیاز داشته باشید. فلنج هایی که از آلیاژهای فولاد کربنی و نیز مولیبدن-کروم ساخته می شوند، معمولا کاربرد بیشتری در صنعت در مقایسه با انواع دیگر دارند.

استاندارد جنس فلنج را در بیشتر مواقع با ASTM نشان می دهند. کد مربوطه نشان می دهد که ماکسیموم مقدار موجود از هر ماده در آلیاژ، چقدر می تواند باشد. از طرف دیگر، به دلیل اینکه هر یک از این آلیاژها برای تحمل بازه دما و فشار خاصی مناسب هستند.

غالبا با نگاه کردن به همین استاندارد فلنج، می توانید تا حدود زیادی تشخیص دهید که برای چه دما و فشاری طراحی شده است. مثلا، آلیاژ فولاد کربنی با استاندارد ASTM A105 بیشتر برای لوله ها و مخازنی کاربرد دارد که در آن ها موادی با دمای بسیار بالا حضور دارند.

فلنج چیست