فلنج چیست؟ کاربرد آن در صنعت

فلنج چیست؟

یکی از وسایلی که در صنعت و تجهیزات لوله‌کشی که به فراوانی مورد استفاده قرار میگیرد «فلنج» است. فلنج (Flange) یا بیرون ‌بند، یک نوع از قطعات دیسک ‌مانند از جنس فولاد است. که وظیفه برقراری اتصال بین لوله‌‌ها یا ریل‌‌ها را بر عهده دارد. در این مقاله قصد داریم شما را با انواع فلنج‌ها و کاربرد فلنج‌ها و… آشنا کنیم. در ادامه به اینکه فلنج چیست و چه کاربردی دارد میپردازیم.

فهرست مطالب:

• فلنج چیست؟
• کاربرد فلنج‌ چیست؟
• رده‌بندی فلنج‌ها
• انواع فلنج‌های لوله
• مزایای اتصالات با فلنج

حتما بخوانید: معرفی انواع شیرآلات صنعتی

فلنج چیست؟

فلنج به منظور اتصال لوله‌ها در بین انتهای دو لوله بکار میرود. شاید اصطلاح فلنج جوینت را شنیده باشید. فلنج جوینت به یک ساختار گفته می‌شود که برای اتصالات فولادی و پلاستیکی از فلنج، واشر و پیچ استفاده می‌شود. فلنج دارای سوراخ‌هایی است که محل قرارگیری پیچ و مهره‌ هاست. پیچ و مهره‌‌ها موجب متصل شدن دو فلنج بطرز محکمی به هم دیگر شوند. در بین این ساختار واشر بعنوان آب‌بندی استفاده میشود.

فلنج‌ها بصورت جفتی (یا دوتایی) بکار برده میشوند. اتصال فلنج‌ها بصورتی است که هر یک از فلنج‌ها از یک طرف به لوله جوش می‌خورند و بطرف دیگر، بین دو فلج یک واشر قرار می‌گیرد. و سپس هر جفت آنها با کمک پیچ و مهره یا جوش زدن سر جای خود سفت می‌شوند. فلنج‌ها در مدل‌ ها، ابعاد و جنس‌های مختلفی در بازار موجود می‌باشند. همچنین، با توجه به تفاوت اندازه لوله‌ها فلنج‌هایی با ضخامت متفاوت تولید و عرضه میشوند. و برای اتصال هر نوع و ضخامت فلنج از انواع مختلف پیچ و مهره استفاده میشود.

حتما بخوانید: تجهیزات پایپینگ چیست؟ انواع آن

کاربرد فلنج چیست؟

فلنج از لحاظ ظاهری یک لبه داخلی یا خارجی دارد. البته هر شکلی که داشته باشد هدف آن افزایش استحکام است. مرسوم‌ترین شکل آنها فلنج تیرهای فولادی I شکل (I-Beam) و فلنج تیرهای T شکل (T-Beam). هر نوع فلنج کاربرد منحصر بفردی دارند. اما از همه بعنوان اتصالی بین دو وسیله استفاده میشود.

مثلا اتصال لنز به دوربین، فلنج لوله‌‌ها یا سیلندرهای بخار، فلنج چرخ واگن قطار یا اتصال وسایل دیگر به یکدیگر. فلنج چرخ‌های قطار وظیفه جلوگیری از انحراف قطار از روی ریل را دارد. لوله‌های اتصال فلنجی را براحتی می‌توان از هم جدا یا به هم متصل کرد. پس بطور کلی از فلنج‌ها در صنعت لوله کشی و مکانیک و حتی الکترونیک استفاده میشود.

حتما بخوانید:

فیتینگ و اتصالات پنوماتیک

انواع ابزارآلات برش و تراش

رده‌بندی فلنج‌ها چیست؟

فلنج‌ها را با توجه به نوع متریال و متناسب با فشاری که میتواند تحمل کند به کلاس‌های مختلفی تقسیم میشوند. که به شرح زیر است:

1- رده ‌بندی فشار مطابق استاندارد ANSI B ۱۶٫۳۴: فلنج‌ ها مطابق استاندارد ANSI B ۱۶٫۳۴ از جنس فولاد و آلیاژ های فولاد به کلاس ‌های ۱۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰- تقسیم ‌بندی میشوند. این اعداد نشان دهنده ماکزیمم فشاری (بر حسب PSI) است که فلنج‌ها میتوانند در حداکثر دمای مجاز تحمل کنند. معمولاً برای بدست آوردن فشار کارکرد باید اعداد فوق را حدود ۲٫۴ برابر کرد.

2- رده ‌بندی فشار مطابق استاندارد ISO: مطابق این استاندارد فشاری که فلنج‌های فولادی و آلیاژهای آن میتوانند تحمل کنند را با PN نشان میدهند. هر PN یک BAR میباشد. بعنوان مثال فلنج PN ۳۰ دارای فشار کارکرد ۳۰ BAR میباشد.

3- رده‌بندی فشار براساس استاندارد API (6A-6B-6BX): فلنج‌های مطابق این استاندارد میتوانند فشار بیشتری نسبت به فلنج‌ های گروهANSI تحمل کنند. و به کلاس‌های ۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰-۱۵۰۰۰-۱۰۰۰۰ تقسیم بندی میشود.

انواع فلنج ‌های لوله

همانطور که گفتیم فلنج‌ها با توجه به کاربردشان انواع مختلفی دارند که در ادامه هر یک را به تفصیل توضیح خواهیم داد.

فلنج با سطح ساده (FLAT FACE):

در این نوع از فلنج ‌ها سطحوح فلنج‌ها که باید در مقابل سطح فلنج دیگر قرار بگیرد و پیچ شوند صاف می‌باشد. معمولاً این فلنج‌ ها از جنس چدن یا فولاد هستند. فلنج با سطح ساده یا فلنج تخت در فشارهای کم کاربرد دارند.

فلج با سطح برجسته (Raised face):

در این نوع فلنج‌‌ها یک سطح فلنج که قرار است در مقابل فلنج دیگر قرار بگیرد. یک سطح این فلنج نسبت به سطح کلی فلنج برجسته‌تر است. فلنج سطح برجسته با مقدار برجستگی متفاوت وجود دارد. مقدار برجستگی در تمام اندازه‌‌ها بر اساس استانداردها برای کلاس‌های ۱۵۰و ۳۰۰ برابر 1.6میلی متر و کلاس‌های بالاتر برابر 6.4میلی متر میباشد.

این قسمت برجسته میتواند یک سطح کاملاً صیقلی (smooth finish ) یا سطح شیاردار (serrated finish) باشد. عموما این شیارها بهصورت هم مرکز ویا حلزونی هستند. که طبق استاندارد (mss-sp-۶) ساخته میشوند. (عمق شیارها معمولاً 0.4 میلی متر و فاصله آن از هم 0.8 میلی متر میباشد)

فلنج نر و ماده (Male & Female):

این نوع فلنج ‌‌ که بصورت جفت در بازار عرضه میشوند. یکی از این جفت‌ها برآمدگی به ارتفاع (6.4mm) دارد. و دیگری تو رفتگی به عمق (5mm) دارد. هنگام نصب فلنج نر و ماده با هم چفت شده و به هم کیپ میشوند.

فلنج با صفحه دارای زبانه و شیاردار (Tongue & Groove facing):

این نوع فلنج هم مانند فلنج نر و ماده بصورت جفت عرضه میگردد. تنها تفاوت این مدل فلنج با فلنج نر و ماده این است که قطر داخلی زبانه و شیار صفحه تا سوراخ فلنج (مسیر جریان) ادامه ندارد. و بنابراین لایی (gasket) را روی قطر داخلی و خارجی خود نگه میدارد و همین باعث میشود لایی از خوردگی و فرسودگی محفوظ بماند. ساختار زبانه و شیار (Groove and Tongue) موجب کمترین سطح لایی نوع مسطح میشود.

بنابراین استفاده از این فشار بار پیچ‌ها بر صفحه کمترین مقدار است. و راندمان اتصالی (joint efficiency) ماکزیمم مقدار ممکن برای لائی‌ های مسطح را دنبال خواهد داشت. در این نوع اتصال عموما میزان برآمدگی زبانه ۶٫۴میلی متر و میزان عمق شیار برابر ۵میلی متر می‌باشد.

سایر فلنج‌ها

انواع دیگری از فلنج های پلی اتیلن در خطوط لوله با جوش لب به لب بکار میروند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت:

فلنج کور (Blind Flange):

این فلنج یک صفحه گرد بسته است. که در پایان میسر لوله ‌کشی‌ها و مسیرهای دارای فشار بکار برده میشود. عموماً این نوع فلنج و پیچ‌های مخصوص آن فشار بیشتری نسبت به فلنج‌های دیگر تحمل میکند. که ماکزیمم میزان این فشار به مرکز آن وارد میشود. البته هر فلنج با توجه به کلاس خود می‌تواند فشار متناسب و متغییری را تحمل کند.

فلنج گردن دار جوشی (Weld Neck Flange):

این نوع فلنج یک گردن مخروطی شکل را دارا میباشد. که این گردن شعاعش در انتها با قطر لوله برابر شده و به آن جوش داده میشود. وجود این گردن روی فلج باعث بالا بردن تحمل فلنج میگردد. از این نوع فلنج برای تحمل دماهای زیر صفر و فشارهای بالا و همچنین وجود بارهای ارتعاشی و نوسانی استفاده میشود.

فلنج‌های گردن دار جوشی به علت طراحی مخروطی شکل‌شان در زمان اتصال نیروهای فشاری را بتدریج در امتداد خط انتقال آن از لوله به قاعده فلنج توزیع میکند. توانایی تحمل فشار، دما و تنش‌های بالا را دارد و همین امر باعث شده تا کابرد فلنج گردن دار جوشی در انواع خطوط از فشار های پایین گرفته تا فشار بالا مشاهده می شود. این فلنج در دو نوع RF و FF تولید و عرضه شده است. ساخت این نوع فلنج بر اساس استاندارد ASME B16.5 میباشد. وظیفه گردن این فلنج انتقال تنش به خط لوله میباشد. قیمت فلنج جوشی گلو دار از بقیه‌ی فلنج ها بیشتر است.

فلنج روکار (Slip on Flange):

این نوع فلنج در سرویس‌های معمولی بکار میرود. نصب آن بسیار ساده است. و مقاومت فلنج روکار در تحمل فشار داخلی دو سوم(3/2) و در برابر بار و خستگی یک سوم(3/1) تحمل فلنج گردن دار است. هزینه نصب این مدل نسبت به گردن دار مقداری بیشتر است.

فلنج لبه دار (Lap joint Flange):

تقریبا شکل فلنج معمولی است. با این تفاوت که لایه پایینی ندارد. لوله از سر دیگر لب به لب به آن جوش داده می‌شود. این فلنج برای مواردی که با سیال تماس دارد استفاده نمیشود. و هزینه آن هم حدودا یک سوم برابر از فلنج گردندار بیشتر است. آن ها در برابر تنش مقاومت زیادی ندارد. و حدودا تنها یک دهم فلنج گردندار میتوانند تنش را تحمل کنند.

فلنج با جوش محفظه‌ای( Socket weld Flange):

همانطور که از نامش هم پیداست، این فلنج یک محفظه‌ دارد. که این محفظه به منظور قرار گیری لوله‌ها درون آن تعبیه شده است. پس مسلما قطر آن باید بیشتر از قطر لوله انتخابی باشد. اگر این فلنج را از داخل هم جوشکاری کنید، مقاومت آن در برابر خستگی یک و نیم برابر و مقاومت استاتیکی آن برابر فلنج Slip on خواهد شد.

فلنج‌هایی با جوش محفظه‌ای فولادی کاربردهای گسترده‌ ای در صنعت لوله‌کشی دارند. یکی از معایب فلنج محفظه‌ای فاصله انبساطی آن میباشد. این فاصله در سیستم‌های لوله‌‌کشی که محتوی سیال خورنده ‌باشد با گذشت زمان موجب خوردگی اتصالات میشود.

فلنج رزوه‌ای ( Screw Flange):

همانطور که از نامش هم پیداست در فلنج رزوه‌ای، اتصالات بصورت رزوه‌ای است. فلنج رزوه‌ای شبیه به نوع فلنج رو کار میباشد. تنها تفاوت آنها این است که بجای جوش از رزوه استفاده میشود. یکی از مهم‌ترین مزیت های این فلنج این است که امکان باز و بست شدن فلنج به دفعات مکرر را دارد.

فلنج‌های رزوه‌ای در سایز و فشارهای کاری مختلف تولید و عرضه میشوند. اما عموما سایزهای کوچکتر آن بیشتر بکار برده میشوند. توجه کنید که در اتصال فلنج رزوه‌ای از نوار تفلون مخصوص برای آب بندی رزوه‌ها استفاده میشود. از فلنج رزوه‌ای در خطوط فشار پایین و سیالات غیر سمی و غیر اشتعال زا استفاده میشود.

فلنج سوراخ‌دار( Orifice Flange):

در واقع فلنج سوراخ‌دار همان فلنج گردن دار یا بعضا فرنج روکار است. این فلنج در راستای شعاع سوراخ دار است. این سوراخ‌ ها با هدف اندازه ‌گیری جریان سیال مایع یا گاز طراحی و تعبیه شده است.

مزایای اتصالات با فلنج چیست؟

• امکان مونتاژ سریع و آسان آن حتی در فضاهای تنگ را دارد.
• به آداپتورهای لوله نیاز ندارد.
• ضربه، لرزش و فشار زیاد در اتصالات بزرگ هیدرولیکی را کاهش میدهد.
• نگهداری و بازرسی آن آسان است.
• از شُل شدن قطعات در کاربردهای دقیق هیدرولیکی جلوگیری میکند.
• میتوان سایز ابعاد لوله‌‌ها را بصورت دستی تغییر داد.
• میتوان جنس و نوع لوله را تغییر داد.
• با آنها میتوان لوله را به تجهیزات مختلف مانند اتصالات پمپ یا کمرپسور متصل کرد.
• بهترین گزینه برای کالیبراسیون و جداسازی قطعات میباشد. (این کار تنها به باز کردن پیچ و مهره‌ها نیاز دارد)
• فلنج به کاربران اجازه میدهد تا سیستم لوله کشی را براحتی تعمیرکند.
• همچنین شرایط نگهداری مناسبی را برای آنها ممکن میسازد.( جهت بازرسی میتوان به جای بیرون آوردن کل لوله، فقط قسمت کوچکی از لوله را بازرسی کرد. و مشکل را با کمک فلنج برطرف کرد)
• بازرسی و تمیز کردن لوله‌ها در اتصال به روش فلنجی بسیار آسان انجام میشود. همچنین اتصالات فلنجی بهترین گزینه برای اتصال انتهای لوله‌هایی انحنا داری است که تحت نیرو های جانبی بسیار شدیدی قرار می‌گیرند.

حتما بخوانید:

کالیبراسیون چیست؟ کاربرد آن

سیستم هیدرولیک چیست؟ اجزای آن

توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید و ساخت فلنج فعالیتی ندارد.