فلنج فولادی چیست؟


اصطلاح فلنج (Flange) برای اولین بار توسط یک انگلیسی به  نام اِلچرت در سال 1809  مطرح شد اما نزدیک به یک قرن مورد توجه قرار نگرفت و سپس در اوایل قرن 20 میلادی  ، از فلنج به طور گسترده در تجهیزات مختلف مکانیکی لوله و اتصالات استفاده شد..
فلنج برای اتصال بین انتهای دو لوله و یا اتصالات استفاده می‌شود .

به عبارتی ، فلنج جوینت به مجموع اتصالی گفته می‌شود که فلنج ، واشر و پیچ به عنوان یک گروه از ساختار برای اتصالات فولادی و پلاستیکی استفاده می‌شوند .
 سوراخ‌هایی در فلنج وجود دارند که محل قرارگیری پیچ و مهره‌ها هستند .

 پیچ و مهره‌ها  ( استاد بلت )باعث می‌شوند که دو فلنج به طرز محکمی به هم متصل شوند و در این ساختار فلنچ از واشر نیز برای آب بندی استفاده می‌شود .
فلنج به صورت جفت (دوتایی) روبروی هم استفاده می‌شود، به این صورت که هر کدام از فلنج‌ها از یک طرف به لوله جوش و یا دننده می‌شوند و از طرف دیگر، یک واشر بین دو فلج قرار می‌گیرد و سپس هر دوی آنها با استفاده پیچ و مهره (استاد بلت ) یا جوش در جای خود سفت می‌شوند .
فلنج‌ها در مدل‌ها ، ابعاد و متریال‌های گوناگون موجود هستندو  همچنین، ضخامت فلنج‌ها کلاس متفاوت است و در آنها از پیچ و مهره‌ها در اندازه‌های مختلف استفاده می‌شود.
 
به طور کلی، مشخصات زیر باید بر روی فلنج ‌ها حک شده باشند:

1. برند تولید کننده فلنچ
2. سایز اسمی لوله (قطر خارجی لوله) به اینچ ویا ملیمتر
3. مقدار فشار قابل تحمل یا به اصلاح کلاس و یا PN فلنج
4. شکل سطح (سطح ساده، سطح برجسته، حلقه مشترک، نر و ماده، صفحه شیاردار وحلزونی غیره)
5. شماره یا کد مربوط به عملیات حرارتی انجام شده بر روی اتصال فلنجی ماننده A105
6. تعداد سوراخ‌ها  که در کلاسهای مختلف زیاد و یا کم می شود
7. مواد ساخت شده فلنچ

ویژگی های فلنچ :
در زمان انتخاب نوع فلنج مهم است که ویژگی‎های آن به خوبی بشناسیم :

1. اندازه فلنج :

اندازه گیری سایز فلنج‌ها کار ساده‌ای نیست چرا که کاربر باید قطر خارجی، قطر داخلی، تعداد سوراخ‌ها، قطر سوراخ‌ها و قطر پیچ را پیدا کند .
قطر پیچ یکی از مهمترینهای اندازه گیری‌است که هنگام انتخاب اتصالات فلنجی انجام می‌شود . برای اندازه گیری پیچ باید اندازه گیری از مرکز سوراخ پیچ تا مرکز سوراخ پیچ دیگر است.
سایز فلنج براساس استانداردهای جهانی و براساس مواردی مانند میزان فشار انتخاب می‌شود.
سایز فلنج در انواع مختلف متفاوت است و به شکل مختلف محاصبه می‌شود

1. ضخامت فلنچ :

یکی از پارامترهای مهم در خرید فلنچ  ضخامت آن است.
میزان فشاری که فلنچ می‌تواند تحمل کند را با ضخامت و آلیاژ آن تعیین میکند. هرچه فلنچ ضخیم‌تر باشد ، فشار بیشتری را تحمل می‌کند .
برای مثال، لوله مانیسمان داری ضخامت یک پَخ V شکل برای جوشکاری است که از این رو برای تحمل فشار باید ضخامت اتصال فلنجی طوری انتخاب شود که منجر به تغییر شکل لوله نشود .
ضخامت فلنج در انواع مختلف فولادی چدنی پلاستیکی  متفاوت است.

1. استاندارد فلنچ :

در انتخاب فلنچ مناسب می‌توان از انواع استاندارهای مختلف استفاده کرد که  بسته به کاربرد فلنج و استاندارهایASME ،ASTM ،ANSI ،API ،MSS ،AWWA ,D،DIN ، JIS  و موارد دیگر قابل استفاده هستند . اما محبوب‌ترین استاندارها شامل ANSI مؤسسه ملی استاندارد آمریکا، DIN مؤسسه استاندارد آلمان و JIS ستاندارد بین المللی ژاپن را می توان نام برد.

1. کلاس فلنچ :

کلاس فشار تعیین کننده آن است که فلنج تا چه اندازه می‌تواند بدون شکست و تغیر شکل مقاومت کند و تحت این فشار به کار خود ادامه دهد .
هر یک از استانداردهای بالا چندین کلاس فشار را از کم تا زیاد ارائه می‌دهند .
تعیین کلاس فشار باید و یا فشار پایین با کلاس لوله‌ای که در داخل سیستم به کار گرفته می‌شود یکی باشد.
برای مثل لوله های درزدار که اغلب برای فشار پایین استفاده می‌شود، کلاس فشاری پایینی دارد و به همین دلیل فلنج انتخابی نیز باید کلاس (CLS) فشاری پایینی داشته باشد.
5-متریال فلنچ :
بسته به محیطی که فلنج در آن استفاده می‌شود، انتخاب نوع جنس و متریال مهم است .
اتصال فلنچی باید در برابر فشارکاری ، رطوبت محیط، دمای بالا، دمای پایین ,خوردگی و غیره مقاومت بالایی داشته باشد و به همین ترتیب، فلنج‌ها در انواع مختلف مواد از جمله استیل و فولاد ضد زنگ، چدن، آلومینیوم، برنج، برنز، پلاستیک (پلی اتیلن و پی وی سی) و غیره ساخته می‌شوند.
اما بیشترین متریال مورد استفاده فولادی و استیل است که دارای سطوح ماشین کاری شده است. همچنین، برای لوله های فولادی و استیل و چدنی نباید از فلنج پلاستیکی استفاده کرد.
مزایا و فواید اتصال به صورت فلنچ :
فواید اتصال به صورت فلنچی عبارتند از :

• مونتاژ سریع و آسان در فضاهای کوچک
• عدم نیاز به آداپتورهای لوله های مختلف
• کاهش ضربه ، لرزش و فشار زیاد در اتصالات بزرگ هیدرولیکی
• امکان نگهداری و بازرسی آسان در زمان کم
• شُل نشدن قطعات در کاربردهای مختلف و دقیق هیدرولیکی
• امکان تغییر سایز ابعاد لوله‌ها و اتصالات  به صورت دستی
• امکان تغییر آسان  جنس و نوع لوله
• امکان اتصال لوله به تجهیزات مختلف مانند اتصالات شیر آلات و پمپ یا کمرپسور
• بهترین گزینه آسان و سریع  برای کالیبراسیون و جداسازی قطعات (تنها نیاز به باز کردن پیچ و مهره‌ها دارد)

انواع فلنچ ها :

برای کاربردهای مختلف باید از انواع گوناگون فلنچ استفاده شود .
مطابقت دادن نوع اتصال فلنجی با سیستم لوله کشی جهت استفاده بهینه و با اطمینان از عملکرد مطمئن، عمر طولانی و قیمت مناسب کمک می‌کند .
دسته بندی فلنج‌ها از نظر کاربرد آنها :
در زیر نگاهی به رایج‌ترین انواع فلنج در لوله و اتصالات  میندازیم:

فلنج رزوه‌ای  (Threaded Flanges):

این نوع اتصال فلنچی که به عنوان « فلنج دنده‌ای » نیز شناخته می‌شود و دارای یک رزوه مادگی در داخل سوراخ فلنچ است که به رزوه نَر لوله وصل می‌شود .
با این نوع فلنچ نیازی به جوشکاری نیست .
به همین دلیل، می‌توان اتصالات مربوط به لوله پنج لایه، لوله سه لایه و لوله تک جداره  را با این نوع فلنج انجام داد .
اتصال به صورت دنده‌ای سریع و ساده انجام می‌شود و برای کاربردهای لوله کشی با فشار و دمای بالا به کار می رود و مناسب تر است . به دلیل وجود رزوه در داخل دیواره فلنج، لوله مورد استفاده باید از ضخامت بالایی برخوردار باشد .
 
فلنج اسلیپون  (Slip-on Flanges):

فلنج‌های اسلیپون یا روکار بسیار متداول هستند و در ابعاد مختلف  برای استفاده در سیستم‌ها با دبی و توان بالا وجود دارند و به سادگی می‌توان فلنج را با قطر خارجی لوله‌ای که قصد اتصال به آن است جوش دادو برای  نصب این اتصال فلنچی کمی نیاز به مهارت دارد زیرا برای محکم کردن فلنج به لوله نیاز به انجام جوشکاری ماهیچه‌ای در هر دو طرف است.
 

فلنج لبه‌دار  (Lap Joint Flanges):


فلنچ لبه‌دار یا لپ جوینت دارای طراحی دو قطعه‌ای است ، به همین دلیل نیاز به جوش لب به لب برای اتصالات ته کوب دارد , این نوع اتصال فلنجی برای استفاده در سیستم‌هایی که دارای محدودیت فضایی هستند یا سیستم‌هایی که به تخریب و نگهداری مکرر نیاز دارند ، مناسب است. همچنین، عدم تماس با مایع در لوله اغلب اجازه استفاده از فلنج‌های لبه‌دار ارزان قیمت ( فولادی کربن‌دار ) را می‌دهد.
فلنچ ساکت جوشی (Socket-Weld Flanges):


این فلنچ برای سایز کم لوله جهت کاربردهای , لوله کشی با فشار و دمای کم ایده آل است . ساکت جوشی اتصالی است که در آن کاربر لوله را درون فلنج قرار می‌دهد و سپس اتصال را با یک جوش ماهیچه‌ای چند پاسه در محل ثابت می‌کنید . اتصال فلنجی جوشی ضمن جلوگیری از محدودیت‌های مرتبط با نوع رزوه‌ای ، نسبت به دیگر انواع فلج جوشی شرایط نصب ساده‌تری دارد . برای اتصالات گالوانیزه، این نوع اتصال فلنچی انتخاب مناسبی است  .
فلنج گلودار  (Weld Neck Flanges) :

مانند نوع لب جوینت(فلنچ لب جوش) ، برای نصب اتصالات به روش فلنج گلودار نیاز به جوشکاری لب به لب است . با این وجود یکپارچگی عملکرد فلنچ‌های گلودار در سیستم‌ها با خمش‌های مکرر و سیستم‌ها با فشار و دمای بالا، این نوع اتصال فلنچی (فلنچ گلودار) را به گزینه‌ای محبوب برای لوله کشی فرآیندی ( Process Piping ) تبدیل کرده است  .
 
فلنچ کور  (Blind Flanges) :


فلنچ کور برای پایان دادن یا جداسازی سیستم‌های لوله کشی مورد استفاده قرار می‌گیرد . فلنج‌های کور (فلنج کور) اساساً یک دیسک با قابلیت بستن با پیچ و مهره مکانیکی هستند. اگر این نوع اتصال فلنجی با واشرهای مناسب نصب شود، می‌تواند به خوبی اتصالات را آب بندی کند . همچنین ،  باز کردن این اتصال فلنجی برای نیازهای تعمیر و نگهداری آسان است.
 
 
فلنچ مخصوص  (Specialty Flanges):

متداول‌ترین انواع فلنچ ها را در بالا معرفی کردیم . با این وجود، فلنچ مخصوصی نیز وجود دارند که برای طیف وسیعی از کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند . اینها شامل نیپوفلنچ ، ولدوفلنج ، انبساطی، اوریفیس و کاهنده هستن.
کاربرد فلنچ :
فلنج به طور خاص روشی برای اتصال لوله‌ها ، سوپاپ‌ها، شیر آلات , اتصالات  پمپ‌ها و سایر تجهیزات برای تشکیل سیستم لوله کشی است . اما از فلنج‌ها در بسیاری از کاربردها به شرح زیر مورد استفاده قرار  می‌گیرند:

1. لوله کشی :

می‌توان دو لوله فاضلابی را با لحیم کاری یا جوشکاری و یا اتصال نری مادگی  به یکدیگر متصل کرد اما این لوله‌ها در برابر فشارهای بالا در خطر ترکیدن هستند! اما استفاده از اتصال فلنچی است که می‌توان با پیچ و مهره قطعات را به یکدیگر وصل کرد که در اتصال فلنچی روشی ایمن‌تر است.
به این ترتیب، حتی اگر گازها یا مایعات در داخل لوله فشار زیادی ایجاد کنند که اغلب بدون مشکل به کار خود ادامه می‌دهند . از اتصال فلنج  در متصل کردن لوله‌ها در تأسیسات مکانیکی و برقی مرتبط با لوله و اتصالات  مانند تجهیزات ابزار دقیق، خطوط لوله، مخازن تحت فشار، شیرآلات، کمپرسور، پمپ و موارد دیگر استفاده می‌شود.

1. میکانیکال :

برای اتصال دو بخش از یک دو مقطع بزرگ  در فضای بسته ، اغلب بهتر است  از فلنج و پیچ و مهره استفاده شود. مثالی که می‌توان از این مورد بیان کرد، اتصال بین موتور و  گیربکس در خودرو است . در این حالت ، هم موتور و هم گیربکس حاوی تعدادی از قطعات متحرک هستند که در صورت غبار آلود شدن یا وجود اشیا کوچک در داخل آنها به راحتی آسیب می‌بینند و با اتصال دیواره‌های بیرونی موتور و گیربکس از طریق فلنج خودر و، مهندسان از عملکرد داخلی هر دو محافظت می‌کنند.
 
انواع پیشانی فلنچ :
پیشانی فلنچ ویژگی دیگری است که تأثیر عمده‌ای بر عملکرد نهایی و عمر مفید اتصالات  خواهد داشت . انواع پیشانی هم واشرهای مورد نیاز برای نصب فلنج و هم مشخصات مربوط به آب بندی را تعیین خواهد کرد .
انواع معمول پیشانی فلنچ ‌ها عبارتند از :

• پیشانی فلنچ فلت (Flat Face): همانطور که از نامش مشخص است ، فلنج‌های پیشانی صاف دارای یک سطح صاف و یکنواخت همراه با یک واشر هستند , که با بیشتر سطح فلنج در تماس قرار می‌گیرند. در این نوع پیشانی سطح نشیمنگاه واشر همسطح سوراخ کاری پیچ‌های فلنج است.
• پیشانی فلنچ برجسته (Raised Face): این فلنچ‌ها دارای یک قسمت برجسته کوچک در اطراف سوراخ با یک واشر دایره‌ای در سوراخ داخلی هستند.
•  در این نوع فلنچ پیشانی نشیمنگاه واشر کمی بالاتر از سطح سوراخ کاری پیچ‌ها است. حالت برجسته برای ایجاد فشار بیشتر به واشرها و در نتیجه آب بندی بهتر است.
• پیشانی  فلنچ جوینت رینگی (Ring Joint Face): این نوع فلنچ پیشانی که در فرآیندهای فشار و دمای بالا استفاده می‌شوند، دارای شیاری است که در آن یک واشر گسکت فلزی برای آب بندی فلز روی فلز در محل قرار می‌گیرد.
• پیشانی فلنچ دارای زبانه و شیار (Tongue and Groove): این پیشانی فلنچ دارای زبانه و شیار است که در داخل یکدیگر چِفت می‌شوند . این ویژگی به نصب راحت و در یک راستا قرار گرفتن اجزا کمک می‌کند. همچنین ، این پیشانی به صورت خود تنظیمی عمل کرده و ماشین کاری کمی نیاز دار د.
• پیشانی فلنچ نر و مادگی (Male & Female): مانند پیشانی زبانه و شیار ، دارای قسمت‌های نر و مادگی است و  اما در  این نوع فلنچ  پیشانی واشرها را در جهت مادگی قرار می‌دهند تا جای دقیق‌تر واشر را افزایش دهد .

به طور کلی، بسیاری از انواع پیشانی فلنچ در دو سبک طراحی اعم از دندانه‌دار یا صاف ساخته می‌شوند که انتخاب از بین این گزینه‌ها بسیار مهم است  ,زیرا آنها واشر مطلوب برای یک آب بندی قابل اعتماد را تعیین می‌کنند .پیشانی‌های فلنچ صاف با واشرهای فلزی بهتر و طول عمر بیشتری دارد . در حالی که برای پیشانی‌های دندانه‌دار استفاده از واشرهای نرم ( پلاستیکی ) به ایجاد آب بندی‌های قوی‌تر کمک می‌کنند.
 
انواع فلنچ با کلاس مختلف :
فلنچ کلاس 150
فلنچ کلاس 300
فلنج کلاس 600
فلنج کلاس 900
فلنچ کلاس 1500
فلنچ کلاس 2500
 
انواع فلنچ PN  :
PN10 فلنچ
PN 16 فلنچ
PN 40 فلنچ
PN 63 فلنچ
 
انواع فلنج در رده  های :
فلنج رده 10
فلنج رده 20
فلنج رده 40
فلنج رده 80
فلنج رده 120
فلنج رده 160
 
انواع الیاژ فلنچ :
فلنچ A105
فلنج A266
فلنج A182
فلنج LF2
فلنج F11