فلنج چیست؟

● مقدمه ای بر فلنج ها

فلنج لوله، لوله ها و اجزای یک سیستم لوله کشی را با استفاده از اتصالات پیچ و مهره و واشر متصل می کند. رایج ترین فلنج های مورد استفاده عبارتند از: فلنج گردن جوش، فلنج لغزنده، فلنج کور، فلنج جوش سوکت، فلنج رزوه ای و فلنج مشترک لبه (RTJ Flange). این نوع اتصال در فلنج لوله امکان جداسازی و جداسازی آسان برای تعمیر و نگهداری منظم را فراهم می کند. رایج ترین مشخصات برای فولاد کربنی و فلنج فولادی ضد زنگ ANSI B16.5 / ASME B16.5 است.

فلنج های فلزی معمولاً برای کاربردهای صنعتی، تجاری و سازمانی استفاده می شوند. فلنج های لوله فولادی در انواع سبک ها و کلاس های فشار موجود است. فلنج های فلزی از رتبه 150 تا 2500 # طبقه بندی می شوند. علاوه بر مشخص کردن کلاس فشار، فلنج های خاصی مانند فلنج گردن جوش و فلنج جوش سوکت نیز نیاز به تعیین برنامه لوله دارند. این اطمینان حاصل می کند که سوراخ لوله با سوراخ گردن جوش یا فلنج جوش سوکت مطابقت دارد.

SSM طیف گسترده ای از فلنج های لوله را در فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و آلیاژ نیکل ارائه می دهد. ما همچنین می توانیم فلنج های ویژه مانند فلنج گردن جوش بلند، درخواست مواد ویژه و فلنج های لوله با عملکرد بالا را ارائه دهیم.

طبقه بندی فلنج ها به روش های مختلف به شرح زیر انجام می شود.

● بر اساس اتصال لوله

فلنج ها را می توان بر اساس روش اتصال به لوله ها به صورت زیر طبقه بندی کرد.

● فلنج گردن جوش

فلنج گردن جوشکاری (که "فلنج گردن جوش" نیز نامیده می شود) به دلیل توپی مخروطی بلند خود شناخته شده است که استحکام مکانیکی را فراهم می کند (مفید برای مقاومت در برابر "ظروف" و "تعظیم"). فلنج های گردن جوشی فلنج هایی با یکپارچگی بالا هستند و در همه اندازه ها، همه انواع صورت معمولی (تخت، برجسته، RTJ) و همه کلاس ها موجود هستند. با توجه به استحکام توپی و یکپارچگی جوش، این نوع فلنج برای کاربردهای دما و فشار بالا مناسب است.

● فلنج های لغزنده

فلنج های لغزنده که به نام فلنج های توپی نیز شناخته می شوند دارای هاب با مشخصات بسیار کم هستند. این نوع فلنج معمولاً توسط یک یا دو جوش فیله (یکی در خارج از فلنج و دیگری در داخل فلنج) به یک لوله متصل می شود، اما فقط می توان از یک جوش استفاده کرد. فلنج‌های لغزنده در اندازه‌های زیادی تولید می‌شوند و برای کاربردهای فشار پایین‌تر (کلاس ASME کمتر یا مساوی 600) مورد استفاده قرار می‌گیرند. اندازه سوراخ فلنج لغزنده (قطر داخلی) بزرگتر از لوله اتصال است که به آن اجازه می دهد تا روی لوله بلغزد/لغزد (لغزش روی لوله). هیچ جوش نفوذ کاملی بین لوله و فلنج وجود ندارد، بنابراین محدودیت هایی برای استفاده از آن به دلیل یکپارچگی کمتر جوش وجود دارد.

● فلنج های جوش سوکت

فلنج های جوش سوکت دارای یک سوکت هستند که در آن یک لوله وارد می شود. لوله توسط یک جوش فیله ای که در قسمت بیرونی هاب فلنج قرار دارد محکم می شود. یک نقطه ضعف قابل توجه در مورد این نوع فلنج این است که اتصالی با یکپارچگی بالا در نظر گرفته نمی شود زیرا اثبات جوش دشوار است. بنابراین فلنج های جوش سوکت فقط برای کلاس های پایین تا متوسط ​​(کمتر یا مساوی ASME 600) مناسب هستند. فلنج های جوش سوکتی به دلیل یکپارچگی کمتر و نامناسب بودن برای استفاده در فشارهای بالاتر، تقریباً همیشه صفحه های صاف یا برجسته دارند. فلنج‌های جوش سوکت برای اندازه‌های اسمی لوله کوچک (کمتر یا مساوی 4 اینچ، کمتر یا مساوی 10 سانتی‌متر) طراحی شده‌اند و برای اندازه‌های لوله ½ تا 2-اینچ (اندازه‌های لوله 1.3 تا 5 سانتی‌متر) معمول هستند. استحکام مکانیکی فلنج جوش سوکتی مشابه فلنج لغزنده است، اما فلنج لغزنده ممکن است از دو جوش استفاده کند.

● فلنج رزوه ای

طراحی فلنج رزوه ای (که "فلنج پیچی" نیز نامیده می شود) از یک رزوه پیچ برای اتصال فلنج به لوله استفاده می کند. یک نخ نر روی انتهای لوله بریده می شود در حالی که یک نخ ماده در سوراخ فلنج بریده می شود. سپس لوله رزوه‌دار نر به فلنج رزوه‌دار مادگی پیچ می‌شود.

اگرچه طراحی فلنج رزوه‌ای در اندازه‌ها و فشارهای مختلف موجود است، اما عمدتاً برای سیستم‌های لوله‌کشی با اندازه کوچک یعنی کمتر یا مساوی 4 اینچ استفاده می‌شود. استفاده از آن نیز معمولاً به سیستم های غیر سمی، سیستم های فشار پایین و سیستم های دمای پایین محدود می شود. فلنج های رزوه ای با اندازه ½ اینچ تا 2-اینچ بسیار رایج تر از اندازه های 2 اینچ و بالاتر هستند. فلنج های رزوه ای به دلیل کاربرد کمتری که دارند، فقط از سطوح صاف و برآمده استفاده می کنند. آنها برای کاربردهای دمای بالا مناسب نیستند زیرا هندسه رزوه مخدوش می شود که اغلب منجر به نشتی می شود.

● فلنج کور

فلنج کور (همچنین به نام فلنج صفحه بسته) در انتهای یک سیستم لوله کشی برای پایان دادن به لوله نصب می شود. هیچ سوراخ مرکزی (متخلخل) ندارد، بنابراین جریانی از طریق فلنج وجود ندارد. فلنج کور ممکن است برای جداسازی لوله، شیر یا مخزن تحت فشار استفاده شود. این نوع فلنج در همه سایزها و کلاس ها موجود است و ممکن است از صورت مفصلی صاف، برجسته یا حلقه ای استفاده کند.

فلنج کور می‌تواند جایگزین کلاهک جوش لب به لب شود در صورتی که نیاز به گسترش خط لوله باشد، یا در صورت نیاز به بازرسی لوله‌کشی (فلنج کور را برای دسترسی به داخل لوله بردارید). این نوع فلنج همچنین می تواند به عنوان نقطه دسترسی میله ای در سیستم های تخلیه استفاده شود. بسته به کاربرد، یک فلنج کور ممکن است سوراخ شود و به عنوان فلنج لغزنده استفاده شود یا به عنوان فلنج رزوه دار استفاده شود.

● فلنج مفصل دامی (LJF)

فلنج مشترک لبه (LJF) مجموعه ای از دو عنصر است که شامل یک انتهای خرد و یک فلنج حلقه مفصلی است (که به آن "فلنج مشترک لبه" نیز گفته می شود. برای اینکه از نظر فنی درست باشد، انتهای خرد قسمتی از فلنج مفصل لاپ نیست. با این حال، یک فلنج مشترک لبه همیشه همراه با یک انتهای خرد استفاده می شود، بنابراین هر دو قسمت اغلب به عنوان "فلنج مفصل دامی" نامیده می شوند. فلنج های لپ مفصلی به دلیل طراحی خود همیشه دارای یک صفحه صاف با سطح صاف هستند. اما، هنگامی که با انتهای خرد ترکیب می شود، صفحه آب بندی حاصل بالا می رود. این امر به این دلیل رخ می دهد که سطح آب بندی انتهای خرد بالای صفحه پیچ و مهره فلنج است. فلنج مفاصل لبه فاقد وجه آب بندی است، فقط انتهای انتهایی دارای وجه آب بندی است. سطح مهر و موم یک انتهای خرد ممکن است ساده، دندانه دار یا شیاردار باشد تا امکان اتصال از نوع حلقه را فراهم کند.

برای مونتاژ یک فلنج حلقه اتصال لبه و انتهای خرد، انتهای خرد باید به داخل سوراخ حلقه فلنج بلغزد و سپس لب به لب به لوله جوش داده شود. یک طرف انتهای خرد صفحه آب بندی را تشکیل می دهد، در حالی که طرف مقابل / پشت انتهای خرد به حلقه فلنج مفصل دامان فشار می دهد (زمانی که فلنج مونتاژ می شود). حلقه فلنج مفصل لپ پس از جوش خوردن انتهای خرد به لوله آزاد است تا بچرخد، زیرا از نظر فیزیکی به انتهای خرد متصل نشده است. هنگامی که اتصال فلنج مونتاژ شد، حلقه اتصال لبه دیگر برای چرخش آزاد نیست.

سایر انواع فلنج که بسیاری از مهندسان با آن مواجه می شوند عبارتند از نر و ماده و انواع زبانه و شیار. انواع کمتر متداول شامل طرح های دهانه، منبسط کننده، کاهنده و فلنج گردن جوش بلند است.

انتهای فلنج ممکن است به لوله‌های مربوطه خود پیچ، جوش داده شود، یا لپ شود (تماس فلز با فلز).

بررسی اجمالی انواع فلنج

برخی از اطلاعات مهم در مورد انواع فلنج در جدول زیر گردآوری شده است. اگرچه استانداردهای ASME در جدول ذکر شده است، استانداردهای جایگزین بین المللی و ملی (DIN، EN و غیره) در دسترس هستند. با این حال ASME پذیرفته شده ترین سازمان استانداردهای لوله کشی است و به همین دلیل استانداردهای آن ذکر شده است.

در جدول زیر، ستون "چهره ها" نمای معمولی آب بندی انتخاب شده در هر نوع فلنج را نشان می دهد. با این حال، بسته به نوع فلنج ممکن است استثناهایی از قاعده وجود داشته باشد. جدول باید به عنوان یک جدول کلی تلقی شود، در حالی که اطلاعات خاص باید در استانداردهای مربوطه جستجو شود.

● بر اساس مواجهه

سه نوع معمولی صفحه فلنج وجود دارد، مفصل ساده/مسطح، برجسته و حلقه ای (RTJ). انواع دیگری از صفحه فلنج وجود دارد، در درجه اول طرح های زبانه و شیار (T&G)، مفصل لپ و نر و ماده (M&F)، اما اینها کمتر محبوب هستند. استانداردهای لوله‌کشی هندسه، ابعاد، مواد و پوشش سطحی یک فلنج را مشخص می‌کنند.

فلنج ها را نیز می توان بر اساس روکش ها به صورت زیر طبقه بندی کرد:

● فلنج صورت برجسته (RF)

فلنج با وجه برجسته (RF) دارای صفحه آب بندی دایره ای شکل است که از صفحه دایره پیچ فلنج بیرون زده است. فلنج های صورت برآمده در همه کلاس های فشار و بنابراین برای طیف وسیعی از درجه بندی فشار و دما موجود هستند. فلنج های RF رایج ترین نوع فلنج مورد استفاده در صنایع نفت و گاز و مهندسی شیمی هستند.

فلنج های RF از سطوح آب بندی دندانه دار با واشرهای نوع غیر فلزی یا نیمه فلزی استفاده می کنند. سطح آب بندی فلنج RF از قطر داخلی فلنج تا قطر بیرونی صفحه برجسته است. یک واشر معمولی برای فلنج های RF یک واشر ترکیبی از فولاد گرافیتی با درجه حرارت تا 400 ⁰C (750⁰F) و درجه فشار تا 250 bar (3625 psi) است.

ارتفاع صفحه برآمده بالای صفحه پیچ و مهره توسط کلاس فلنج و استانداردی که از آن گرفته شده است تعیین می شود. برای استاندارد ASME B16.5، فلنج های فولادی در کلاس های 150 و 300 دارای ارتفاع صورت برجسته 1/16 اینچ (1.6 میلی متر) هستند. فلنج های فولادی بالاتر از کلاس 300 از یک صفحه برجسته 1/4 اینچی (6.4 میلی متر) استفاده می کنند. در یک دنیای ایده آل، قد یک صورت برآمده با افزایش کلاس افزایش می یابد، اما در اکثر استانداردها این اتفاق نمی افتد. اما این یک تعمیم منطقی است.

●فلنج صفحه صاف (FF)

فلنج های صفحه تخت (FF) از واشرهای غیر فلزی (واشر نرم) استفاده می کنند و همیشه باید سطح آب بندی دندانه دار داشته باشند. این نوع فلنج برای کاربردهای کم فشار مناسب است و برای کلاس های فشار 125 و 250 استفاده می شود.

واشرها مستقیماً بر روی صفحه آب بندی جلویی تیغه فلنج نصب می شوند، یعنی در همان صفحه ای که صفحه دایره پیچ و مهره قرار دارد. ناحیه آب بندی واشر از قطر فلنج داخلی تا قطر فلنج خارجی است. مواد معمولی واشر نرم معمولاً تا 100 درجه سانتیگراد (212 ⁰F) و حداکثر فشار 20 بار (290 psi) درجه بندی می شوند. از آنجایی که فلنج های صفحه تخت از چنین ناحیه آب بندی بزرگی استفاده می کنند، به گونه ای ساخته شده اند که مناسب باشند. واشرهای فلنج سطح صاف پس از نصب به دلیل نفوذ سوراخ پیچ از طریق واشر نمی توانند بچرخند. به دلیل اندازه بزرگ صفحه آب بندی، فلنج های صفحه صاف در برابر اعوجاج مکانیکی (خم شدن، خم شدن و غیره) مقاوم هستند.

فلنج های صفحه تخت هرگز نباید با فلنج های صورت برجسته جفت شوند، به خصوص اگر فلنج های صورت برجسته از مواد سخت تری ساخته شده باشند.

● اتصال نوع حلقه (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1382⁰F). امکان استفاده از فلنج های RTJ در تمام کلاس های فشار وجود دارد، اما آنها معمولاً برای کلاس 900 و بالاتر استفاده می شوند.

تفاوت بین فلنج RTJ و فلنج صورت برجسته در نحوه به دست آوردن مهر و موم است. واشرهای فلزی (سخت) با فلنج های RTJ استفاده می شوند، در حالی که واشرهای صورت برجسته از واشرهای نرم یا نیمه فلزی استفاده می کنند. سه گروه اصلی از نوع حلقه وجود دارد، اینها R، RX و BX هستند. ما روی مفصل نوع R تمرکز خواهیم کرد زیرا بسیار رایج ترین است.

واشرهای RTJ نوع R دایره ای شکل با نیمرخ/بدنه بیضی یا هشت ضلعی هستند. پروفیل هشت ضلعی کارآمدترین مهر و موم را دارد و طراحی مدرن تری دارد. یک شیار در وجه یک فلنج RTJ ماشینکاری می شود و واشر مربوطه در این شیار نصب می شود. هنگامی که فلنج مونتاژ می شود، دو وجه جفت کننده واشر را فشرده می کنند تا تغییر شکل داده و یک مهر و موم فلز به فلز تشکیل شود. اگر فلنج به درستی مونتاژ شده باشد، دو فلنج RTJ جفت شده نباید با یکدیگر تماس فیزیکی داشته باشند.

واشرهای RTJ اغلب از مواد کمی نرمتر از جنس فلنج ساخته می شوند. از آنجایی که ماده واشر نرم‌تر است، با فشار کمتری نسبت به فلنج تغییر شکل می‌دهد، این تضمین می‌کند که این واشر است که برای ایجاد آب‌بند تغییر شکل می‌دهد تا اینکه فلنج در اطراف واشر تغییر شکل می‌دهد.

● زبانه و شیار (T/G)

یک صفحه فلنج دارای یک حلقه برجسته (زبان) است که روی صفحه فلنج ماشین کاری شده است در حالی که فلنج جفت دارای یک فرورفتگی مطابق (Groove) است که روی صورت آن ماشینکاری شده است. وجه زبانه و شیار این فلنج ها باید مطابقت داشته باشند. روکش های زبانه و شیار در هر دو نوع بزرگ و کوچک استاندارد شده اند. تفاوت آنها با نر و ماده در این است که قطرهای داخلی زبانه و شیار به سمت پایه فلنج امتداد نمی یابد، بنابراین واشر روی قطر داخلی و خارجی آن حفظ می شود. اینها معمولاً روی درپوش های پمپ و کلاه های سوپاپ یافت می شوند. اتصالات زبانه و شیار نیز دارای مزیتی هستند که به صورت خود تراز هستند و به عنوان یک مخزن برای چسب عمل می کنند. مفصل روسری محور بارگذاری را در راستای مفصل نگه می دارد و نیازی به عملیات ماشینکاری عمده ندارد.

● مرد و زن (M/F)

با این نوع فلنج ها نیز باید مطابقت داشته باشند. یک صفحه فلنج دارای ناحیه ای است که فراتر از صفحه فلنج معمولی (نر) است. فلنج دیگر یا فلنج جفتی دارای یک فرورفتگی مطابق (ماده) است که روی صورت آن ماشینکاری شده است. عمق صورت زن 3/16-اینچ، ارتفاع صورت مرد 1/4-اینچ است و هر دو صاف هستند. قطر بیرونی صورت زن برای قرار دادن و نگه داشتن واشر عمل می کند. روکش های نر و ماده سفارشی معمولاً در پوسته مبدل حرارتی برای کانال و پوشش فلنج ها یافت می شود. صورت زنانه و صورت مردانه صاف شده است. قطر بیرونی صورت زن برای قرار دادن و نگه داشتن واشر عمل می کند.

خلاصه چهره فلنج

جدول زیر مشخصات سه وجه فلنج رایج را خلاصه می کند.

● بر اساس فینیش صورت

سطح صفحه فلنج ناحیه ای است که المنت آب بندی (واشر) نصب شده است. رایج ترین طرح های سطح صورت فلنج صاف و دندانه دار هستند. سطوح فلنج با سطح صاف (FF) و سطوح فلنج با صورت برجسته (RF) در صورتی که مطابق با استانداردهای صنعتی ساخته شوند نیاز به دندانه دارند.

● پایان سهام

پرکاربردترین پوشش سطح فلنج، زیرا عملاً برای تمام شرایط خدمات معمولی مناسب است. تحت فشار، صفحه نرم از یک واشر در این پوشش تعبیه می شود، که به ایجاد مهر و موم کمک می کند و سطح بالایی از اصطکاک بین سطوح جفت ایجاد می شود. پایان این فلنج ها توسط یک ابزار دماغه گرد به شعاع 1.6 میلی متر با نرخ تغذیه 0}.8 میلی متر در هر دور تا 12 اینچ تولید می شود. برای سایزهای 14 اینچ و بزرگتر، پرداخت با ابزار دماغه گرد 3.2 میلی متری با تغذیه 1.2 میلی متر در هر دور ساخته می شود.

● پایان صاف

این پایان هیچ علامت بصری آشکار ابزار را نشان نمی دهد. این روکش‌ها معمولاً برای واشرهایی با روکش‌های فلزی مانند روکش‌های دوبل، فولاد مسطح و فلز موج‌دار استفاده می‌شوند. سطوح صاف برای ایجاد مهر و موم با هم جفت می شوند و برای ایجاد مهر و موم به صافی وجه های مقابل بستگی دارند. این امر معمولاً با تشکیل سطح تماس واشر توسط یک شیار مارپیچی پیوسته (گاهی به آن فونوگرافیک می‌گویند) حاصل می‌شود که توسط یک ابزار دماغه گرد به شعاع 8 میلی‌متر با سرعت تغذیه {{5} ایجاد می‌شود. }.3 میلی متر در هر دور با عمق 0.05 میلی متر. این منجر به زبری بین Ra 3.2 و 6.3 میکرومتر (125 - 250 میکرو اینچ) می شود.

● پایان دندانه دار

این نیز یک شیار مارپیچ پیوسته یا فونوگرافیک است، اما با پایان بندی استوک تفاوت دارد زیرا شیار معمولاً با استفاده از یک ابزار درجه ایجاد می شود که هندسه "V" با دندانه های زاویه دار 45 درجه ایجاد می کند. دندانه های ارائه شده روی روکش می تواند متحدالمرکز یا مارپیچ (فونوگرافیک) باشد. هنگامی که سیال حمل شده دارای چگالی بسیار کم است و می تواند مسیر نشتی را از طریق حفره پیدا کند، دندانه های متحدالمرکز برای پوشش صورت اصرار دارند. دندانه با عدد مشخص می شود، که میانگین حسابی ارتفاع زبری (AARH) است. این میانگین حسابی مقادیر مطلق انحرافات ارتفاع پروفیل اندازه گیری شده در طول نمونه برداری و اندازه گیری از خط مرکزی گرافیکی است.

فلنج‌های صاف زمانی مشخص می‌شوند که واشرهای فلزی مشخص شده‌اند و روکش دندانه‌دار زمانی که واشر غیرفلزی ارائه می‌شود، مشخص می‌شوند.

مقادیر ناهمواری مناسب

استانداردهای صنعتی مقادیر زبری مناسب را دیکته می کنند، موارد زیر از استاندارد ASME B16.5 گرفته شده است:

● بر اساس مصالح ساختمانی

فلنج ها معمولاً آهنگری می شوند مگر در موارد بسیار کمی که از صفحات ساخته می شوند. زمانی که از صفحات برای ساخت استفاده می شود، باید از کیفیت قابل جوشکاری برخوردار باشند. ASME B16.5 اجازه می دهد فقط فلنج های کاهش دهنده و فلنج های کور از صفحه ساخته شوند. مصالح ساختمانی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد به شرح زیر است:

● بر اساس رتبه بندی فشار و دما

فلنج ها نیز بر اساس درجه حرارت فشار در ASME B 16.5 به صورت زیر طبقه بندی می شوند.

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

نمودارهای درجه بندی دمای فشار، در استاندارد ASME B 16.5، فشار گیج کاری بدون ضربه ای را مشخص می کند که فلنج می تواند در یک دمای خاص تحت آن قرار گیرد. فلنج ها می توانند فشارهای مختلفی را در دماهای مختلف تحمل کنند. با افزایش دما، درجه فشار فلنج کاهش می یابد. کلاس فشار نشان داده شده 150#، 300#، و غیره درجه بندی اولیه هستند و فلنج ها می توانند فشارهای بالاتری را در دماهای پایین تر تحمل کنند. ASME B 16.5 فشارهای مجاز برای مصالح مختلف ساختمانی را نسبت به دما نشان می دهد. ASME B16.5 استفاده از فلنج های 150# بالاتر از 400 درجه فارنهایت (200 درجه) را توصیه نمی کند. کلاس فشار یا رتبه بندی فلنج ها به پوند داده می شود. نام های مختلفی برای نشان دادن یک کلاس فشار استفاده می شود. به عنوان مثال: 150 پوند یا 150 پوند یا 150 # یا کلاس 150، همه معنی‌ها یکسان هستند.

● نتیجه

می‌توانید از انواع مختلف فلنج‌ها، ساخت و ویژگی‌های عملکردی در بالا تشخیص دهید. شما می توانید فلنج فولادی مناسب ساخته شده از مواد مختلف مانند فولاد ضد زنگ، فولاد کم آلیاژ، فولاد کربن، فولاد دوبلکس یا بسیاری دیگر را انتخاب کنید.

انتخاب فلنج مناسب با مواد مناسب و دانستن عناصری که در طول کاربرد با استفاده از روش لوله کشی با آن روبرو می شود بسیار مهم است. امیدواریم این وبلاگ به شما کمک کند تا قبل از خرید فلنج، موارد کلیدی را شناسایی کنید.