فلنج لوله یک حلقه فلزی است که معمولاً به انتهای لوله جوش داده میشود و سوراخهایی موازی با خط مرکزی لوله برای قرار دادن پیچهای زیادی ایجاد میشود:
قبل از سفت کردن پیچ و مهره ها، اتصالات فلنج محکم با قرار دادن یک واشر دوناتی شکل بین جفت فلنج ایجاد می شود. واشرها از مواد نرم تری نسبت به مواد فلنجی ساخته می شوند. واشر بین دو فلنج "له می شود" تا تمام مسیرهای نشت احتمالی را آب بندی کند.
در اینجا عکسی از فلومتر مغناطیسی Rosemount نصب شده با 4- اتصالات فلنج پیچ و مهره است:
بازرسی دقیق اتصالات فلنجی، فضای بین صفحات فلنج را نشان می دهد که توسط ماده واشر "ساندویچ" بین جفت فلنج ایجاد شده است.
در تصویر زیر، دو اتصال فلنج لوله بزرگ در دو طرف یک قطعه لوله نسبتاً کوتاه "قرقره" قابل مشاهده است. تعداد بسیار زیاد ناودانی که هر مجموعه فلنج را کنار هم نگه میدارند، نشاندهنده فشار سیال داخل آن است که در این مورد از 1،{1}} PSI فراتر میرود!
مشابه فلنجهای فلومتر که در بالا مشاهده میشود، شکافهای بین وجههای حلقه فلنج فضای اشغال شده توسط واشر را نشان میدهد که یک مهر و موم ضد فشار بین سطوح فلنج را تشکیل میدهد.
یک روش رایج برای نصب چنین واشر فلنجی این است که فقط نیمی از پیچ ها را نصب کنید (در سوراخ های زیر خط مرکزی لوله)، واشر را بین فلنج ها بیندازید، پیچ های باقی مانده را وارد کنید و سپس همه پیچ ها را با گشتاور مناسب سفت کنید:
فلنج ها از نظر طراحی آب بندی و مواد واشر مورد نیاز متفاوت هستند. یکی از رایجترین طرحهای "چهره" فلنج در ایالات متحده، فلنج با صورت برجسته (RF) است که برای آب بندی در برابر واشر از طریق یک سری شیارهای متحدالمرکز بر روی صفحه فلنج در نظر گرفته شده است. این شیارها یک سطح آب بندی با مسیر نشت قابل توجهی طولانی تر از سطوح صاف ایجاد می کنند، بنابراین از نشت مایع فرآیند تحت فشار جلوگیری می کند.
نوع دیگری از صفحه فلنج به عنوان مفصل حلقه ای (RTJ) شناخته می شود. در این طرح، یک حلقه فلزی منحصر به فرد در یک شیار حک شده در وجه هر دو فلنج جفت شده قرار می گیرد و هنگامی که فلنج ها به درستی سفت شوند، شیار را فشرده و پر می کند. فلنج های RTJ اغلب در شرایط فشار بالا که کنترل نشتی دشوارتر است استفاده می شود. برای دستیابی به آب بندی کافی، شیارهای فلنج RTJ باید کاملاً عاری از مواد خارجی بوده و به خوبی شکل گرفته باشند (بدون تغییر شکل).
استاندارد 16.5 ANSI (موسسه استاندارد ملی آمریکا) سیستمی از "کلاس های فشار" را برای فلنج های درجه بندی در ایالات متحده تعریف می کند. این طبقات فشار با اعداد و به دنبال آن "پوند"، "lb" یا "#" مشخص می شوند. کلاس های فشار رایج ANSI شامل 150#، 300#، 400#، 600#، 900#، 1500# و 2500# می باشد. قابل ذکر است، این اعداد کلاس بلافاصله با درجه بندی فشار در PSI مطابقت ندارند، اما با فشار مقیاس می شوند (به عنوان مثال، فلنج 600# دارای درجه فشار بالاتری نسبت به فلنج 300# خواهد بود، در حالی که همه عوامل دیگر برابر هستند). نه تنها درجه بندی فشار به "کلاس" فلنج بستگی دارد، بلکه به دمای کار نیز بستگی دارد، زیرا فلزات تمایل دارند در دماهای بالاتر شکننده تر شوند. در اصل، نامگذاری کلاس ANSI بر اساس رتبه بندی خدمات خط بخار این فلنج ها بود. به عنوان مثال، فلنج 250# به این دلیل رتبه بندی شد که برای استفاده در سرویس لوله کشی با بخار اشباع در 250 PSI (و 400 درجه فارنهایت) در نظر گرفته شده بود.
با پیشرفت متالورژی، این فلنج ها قادر به تحمل فشارهای بزرگتر در دماهای بالاتر شدند، اما رتبه اولیه "پوند" بدون تغییر باقی ماند. این وضعیت با رتبه بندی "تناژ" کامیون های سبک آمریکایی قابل مقایسه است: یک کامیون "یک تنی" قادر است به طور قابل توجهی بیش از 2،{2}} پوند بار را بکسل کند. نام "یک تن" به طرح خاصی اشاره دارد که زمانی حدود 2،000 پوند گواهینامه داشت، اما به دلیل پیشرفت در متالورژی و ساخت، اکنون قادر به حمل قابل توجهی بیش از این ظرفیت است.
برای عملکرد صحیح، فلنجها و اجزای لولهکشی باید دارای درجهبندی و قطر فلنجهای مشابه باشند. به عنوان مثال، یک شیر کنترلی با بدنه فلنجی که به عنوان فلنج لوله 4-اینچ کلاس ANSI 300# درجه بندی شده است، فقط می تواند به فلنج لوله 4-اینچ کلاس 300# ANSI متصل شود. اگر فلنج های کلاس فشار نامتناسب با هم جفت شوند، یکپارچگی فیزیکی سیستم لوله به خطر می افتد. علاوه بر این، انواع واشر مناسب باید انتخاب شود تا با کلاس فشار فلنج های جفت شونده مطابقت داشته باشد. بنابراین، هر اتصال فلنجی باید به عنوان یک سیستم کامل در نظر گرفته شود، و یکپارچگی آن تنها در صورتی تضمین شود که همه اجزای آن برای کار با هم طراحی شده باشند.
هنگام سفت کردن پیچ هایی که دو فلنج را به هم متصل می کنند، بسیار مهم است که فشار پیچ را به طور مساوی توزیع کنید به طوری که هیچ یک از بخش های فلنج به طور قابل توجهی بیش از هر مکان دیگری فشار بیشتری دریافت نکند. در یک دنیای عالی، شما می توانید به طور همزمان تمام پیچ ها را تا حد گشتاور یکسان سفت کنید. به دلیل عدم امکان دستیابی به این امر با یک آچار، بهترین انتخاب سفت کردن مهره ها به صورت متوالی در مراحل افزایش گشتاور است. نمودار زیر یک توالی گشتاور را نشان می دهد (اعداد نشان دهنده ترتیبی است که پیچ ها باید سفت شوند):
با استفاده از یک آچار، یک گشتاور اولیه را به هر پیچ به ترتیب نشان داده شده اعمال می کنید. سپس، عملیات سفت کردن با افزایش گشتاور برای چرخه های اضافی تکرار می شود تا زمانی که تمام پیچ ها تا مقدار گشتاور مشخص شده سفت شوند. مشاهده کنید که چگونه دنباله گشتاور به طور متناوب در چهار ربع فلنج تغییر می کند، و اطمینان حاصل کنید که فلنج ها به طور مساوی با سفت شدن هر پیچ به تدریج له می شوند. چرخش متقاطع اصطلاح رایج برای این تکنیک ربع متناوب در اطراف دایره است.
آچارهای تخصصی به نام آچار گشتاور برای اندازه گیری گشتاور اعمال شده در حین سفت کردن وجود دارد.
هنگام برخورد با اتصالات لوله های فلنجی، جدا کردن پیچ ها در سمت دور بسیار ضروری است. در کاربردهای پرفشار و ضروری، کشش واقعی هر پیچ فلنج به عنوان نشانگر مستقیم نیروی پیچ کنترل می شود. پیچ خاصی که با نام تجاری Rotabolt به بازار عرضه می شود دارای نشانگر کرنش خاص خود است که به مکانیک اجازه می دهد بدون توجه به ابزار مورد استفاده، تعیین کند که آیا پیچ به اندازه کافی سفت شده است یا خیر. از فلنج قبل از شل کردن پیچ و مهره ها، ابتدا پیچ های فلنج طرف مقابل را باز کنید، اگر فشاری در داخل لوله وجود داشت، ابتدا باید به آنجا نشت کند و از شما خارج شود. در سمت فلنج که نزدیک به شماست. این صرفاً یک اقدام احتیاطی در برابر پاشیدن مایع فرآیند روی صورت یا بدن شما در صورت افزایش فشار در لوله فلنجی است. با رسیدن به اوج
یکی از ویژگی های منحصر به فرد اتصالات لوله های فلنجی، قابلیت قرار دادن یک صفحه فلزی خالی است که به عنوان کرکره شناخته می شود، بر روی یا بین وجه های فلنج، بنابراین جریان را مسدود می کند. هنگامی که یک لوله باید به طور نیمه دائم مسدود شود، مانند زمانی که یک قسمت لوله از کار افتاده است یا زمانی که یک بخش لوله باید به دلایل ایمنی در طول عملیات تعمیر و نگهداری بسته شود، مفید است.
برای نصب کرکره باید مفصل فلنج آسیب ببیند سپس فلنج ها از هم جدا شوند تا فضای مناسب ایجاد شود. پس از قرار دادن واشرهای جایگزین و کرکره، می توان پیچ های فلنجی را مجدداً نصب کرد و به مقدار مشخص شده گشتاور داد. در اینجا تصویری از یک کرکره فولادی ضد زنگ (که روی لوله نصب نشده است)، با دو زبانه بالابر جوش داده شده به وضوح قابل مشاهده است تا به کار با این سخت افزار سنگین کمک کند:
در کاربردهایی که "کور" اغلب اتفاق میافتد، ممکن است یک نوع دائمی از کرکره که به عنوان کور عینک شناخته میشود برای تسهیل کار نصب شود. یک کوره عینک از یک صفحه کور استاندارد تشکیل شده است که توسط یک زبانه کوتاه به یک حلقه با قطر مساوی متصل شده است که طرح کلی آن شبیه یک عینک است:
سیستم لوله کشی را می توان با در نظر گرفتن ضخامت کرکره طراحی و ساخت و شکاف فلنج به فلنج در هر دو حالت "باز" و "کور" ثابت باقی بماند. این به ویژه در سیستم های لوله کشی بسیار بزرگ مفید است، زیرا نیروی لازم برای جدا کردن سطوح فلنج قبلا جفت شده ممکن است بسیار زیاد باشد.
تصویر زیر یک چشم بند را نشان می دهد که به گونه ای قرار داده شده است که نیمه "کور" با رنگ زرد در معرض دید قرار می گیرد و نیمه "باز" بین فلنج های لوله قرار می گیرد تا جریان از طریق آن لوله جریان یابد:
این تصویر زیر یک عینک کور را نشان میدهد که در جهت مخالف قرار گرفته است، با نیمه باز و نیمه کور که جریان سیال را از طریق لوله محدود میکند:
