فلنج ها اتصالاتی کاربردی برای اتصال لوله ها به یکدیگر یا اتصال لوله به تجهیزاتی مانند پمپ، شیر و غیره می باشند. فلنج جوشی از طریق جوشکاری یا به صورت پیچی به لوله یا تجهیزات متصل شده و به وسیله پیچ به فلنج مقابل بسته می شوند.

استفاده از فلنج ها موجب سهولت در زمان تعویض یا تعمیر اجزای پایپینگ شده و اتصال امن و قابل اعتمادی را فراهم می کند.

مطابق استاندارد، مشخصات فلنج باید بر روی فلنج حک گردد. که به عنوان مثال مطابق تصویر زیر به ترتیب از چپ به راست شامل مورد زیر می شود:

1. نام تجاری تولید کننده فلنج
2. سایز اسمی لوله (قطر خارجی لوله که فلنج به آن جوش داده می شود.)
3. کلاس فلنج (فشار کاری استاندارد)
4. رده فلنج (تعیین کننده قطر داخلی و ضخامت انتهای دیواره فلنج)
5. استاندارد ابعادی
6. استاندارد مواد اولیه استفاده شده در ساخت فلنج
7. شماره یا کد مربوط به شماره ذوب مواد اولیه استفاده شده
8. شماره تولید (جهت رد گیری سری و زمان تولید در کارخانه که حک آن اختیاری می باشد)

ابعاد قسمت های مختلف فلنج ها بر اساس استاندارد ASME B16.9 و ASME B16.47 ساخته می شود که مهم ترین آنها سایز، کلاس، رده و ارتفاع کل فلنج می باشد که در ادامه به توضیح آن ها خواهیم پرداخت.

سایز نامی و قراردادی می باشد که متناسب با لوله هم سایز خود بوده و قطر خارجی کف فلنج، قطر محل عبور سیال و قطر خارجی گلوی فلنج را تعیین می کند.

عدد قرار دادی برای تعیین ضخامت دیواره و قطر داخلی فلنج می باشد که باید برابر با لوله ای باشد که به فلنج متصل خواهد شد. رده در فلنج های گلودار تعیین کننده ضخامت لبه دیواره و قطر داخلی فلنج بوده و در فلنج های ساکت ولد نشان دهنده قطر داخلی فلنج می باشد ولی در سایر انواع فلنج ها کاربردی ندارد.

نشان دهنده تحمل فشار فلنج می باشد که هرچه کلاس بالاتر باشد، ضخامت کف فلنج بیشتر و در نتیجه مقاومت آن بیشتر می شود. بر اساس استاندارد، فلنج ها دارای کلاس های 75، 150، 300، 600، 900، 1500 و 2500 می باشند. در استاندارد API فلنج ها دارای تحمل فشار بیشتری بوده و در کلاس های 2000، 3000، 5000، 10000 و 15000 تولید می گردند.

• فلنج فورج (FORGED FLANGES) :

در این روش فلنج از مقاطع گرد فلز فورج شده به روش تراشکاری تولید می شود و یا ماده اولیه فلز در داخل قالب فورج قرار گرفته و عملیات فورج روی آن انجام می گیرد تا شکل کلی فلنج به دست آمده و سپس تراشکاری می گردد.

عملیات فورج (آهنگری) به معنی کوبش قطعه فلزی در دمای بالا به منظور بهبود خواص مکانیکی آن می باشد. فلنج های فورج با استاندارد ASTM A105 برای متریال و خواص مکانیکی، مقاوم ترین نوع فلنج ها بوده و بهترین انتخاب برای استفاده های صنعتی و شرایط دما و فشار بالا می باشند.

• فلنج ریختگی یا فلنج ریخته گری شده :

این فلنج ها که با عنوان فلنج چدنی نیز شناخته می شوند، اغلب برای مصارف خطوط آب و فاضلاب، مصارف شهری و به طور کلی دما و فشار های پایین استفاده می شوند. برای ساخت این فلنچ ها ابتدا مذاب فلز مورد نظر در درون قالب فلنچ ریخته گری شده و در مرحله بعدی با عملیات تراشکاری شکل نهایی فلنج تولید می گردد.

به دلیل امکان وجود مک، ترک داخلی، تخلخل و غیر همگن بودن ساختار های فلزی درونی در قطعه ریخته گری شده و عدم از بین رفتن کامل آن ها با روش هایی نظیر عملیات حرارتی، نمی توان از فلنج ریختگی برای مصارف صنعتی و دما و فشار بالا استفاده کرد و استفاده صنعتی از این فلنج ها ریسک انفجار و خطرات جانی به همراه دارد و از آنجا که بعد از تراشکاری نمیتوان تشخیص داد که فلنج ریختگی می باشد، آزمایش متالوگرافی برای استفاده های حساس توصیه می گردد.

• فلنج تولید شده از ورق فلزی :

در این روش فلنج مستقیما از طریق تراشکاری ورق فلزی تولید می شود که اکثر فلنج های PN موجود در بازار با این روش تولید می گردند. از آن جا که در فرآیند تولید ورق فلزی، نورد کاری روی آن انجام می پذیرد، در این فلنج ها احتمال وجود تخلخل و ترک نسبت به فلنج ریختگی کمتر می باشد و از این رو مقاومت بالاتری از فلنج ریخته گری دارند اما به نسبت فلنج فورج مقاومت کمتری دارند و مناسب مصارف دما و فشار کم تا متوسط می باشند. معمولا فلنج های راکتی و عینکی، فلنج کور و فلنج PN تخت یا همان فلنج اسلیپون به این روش ساخته می شوند که در فشار های PN10 و PN16 و با متریال ST37 عرضه می گردند. ساخت فلنچ گلودار از ورق صرفه اقتصادی نداشته و در صورت مواجهه باید به ریختگی بودن آن فلنج شک کرد.

استاندارد متریال ساخت فلنج فورج :

1. ASTM A105: فولاد کربن فورج شده
2. ASTM A182: فولاد ضد زنگ فورج شده
3. ASTM A350: فولاد آلیاژی فورج شده مناسب دماهای پایین و با چقرمگی بالا
4. ASTM A694: فولاد آلیاژی فورج شده دارای خواص مکانیکی ویژه

فلنج ها بر اساس نحوه اتصال به یکدیگر و آب بندی بینشان و همچنین نحوه اتصال به لوله یا سایر اجزای پایپینگ به دو صورت دسته بندی می شوند. انواع فلنج از نظر اتصال به یکدیگر و آب بندی (پیشانی فلنج):

• فلنج با سطح برآمده (RAISED FACE FLANGES)
• فلنج با سطح صاف (FLAT FACE FLANGES)
• فلنج رینگی RTJ (RING TYPE JOINT FLANGES)
• فلنج نر و ماده (MALE AND FEMALE FLANGES)

فلنج زبانه و شیار (TONGUE AND GROOVE FLANGES

• فلنج با سطح برآمده (RAISED FACE FLANGES) :

این نوع فلنج ها که به اختصار با علامت RF مشخص می شوند در قسمت پیشانی فلنج (روی فلنج که با فلنج روبرویی جفت خواهد شد) دارای قسمت بر جسته دایره ای شکل هستند که در زمان اتصال، گسکت (Gasket) یا همان واشر آب بندی بین فلنج ها و روی آن قسمت قرار گرفته و به دلیل برآمدگی این قسمت فشار ناشی از سفت کردن پیچ های اتصال دو فلنج، کاملا در قسمت برآمده دو فلنج و به گسکت بینشان وارد شده و به این ترتیب آب بندی مطلوبی انجام می گیرد.

سطح قسمت برآمده گاها صاف بوده ولی در اکثر مواقع دارای شیار های دایره ای هم مرکز یا مارپیچی (SERRATED FINISH) می باشند که تعداد و عمق این شیارها بر اساس استاندارد تعیین می شود. ارتفاع استاندارد قسمت ریز فیس فلنج در کلاس های 150 و 300 در حدود 2 میلیمتر و در کلاس های بالاتر 7 میلیمتر می باشد.

فلنج با سطح صاف (FLAT FACE FLANGES) :

این فلنج ها که به آنها فلنج پیشانی صاف یا فلنج فلت فیس نیز گفته می شود در قسمت پیشانی دارای سطحی صاف بوده و معمولا فلنج های چدنی ریختگی و یا فولادی ساخته شده از ورق که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته می شوند.

طبق استاندار وقتی قرار باشد فلنج سطح صاف به فلنج های فولاد کربنی متصل شود باید سطح برجسته فلنج مقابل حذف شوند. شود تا فشار نا متوازن به فلنج با سطح صاف از فلنج مقابل وارد نشود.

• فلنج رینگی RTJ (RING TYPE JOINT) :

فلنج های رینگ جوینت دارای یک فرو رفتگی در سطح آب بندی خود می باشند که به وسیله واشر رینگی فلزی مخصوصی که بین دو فلنج رینگی قرار می گیرد پر می شود و عمل آب بندی انجام می گیرد.

جنس فولاد رینگ آب بندی به نسبت جنس فلنج ها نرم تر بوده و زمانی دو فلنج رینگی به وسیله بولت ها به هم فشرده می شوند، در داخل شیار دفرمه شده و شکل شیار را به خود می گیرد و بدین ترتیب آب بندی فلز به فلز صورت می گیرد.

این فلنج ها برای دما و فشار بالا یعنی کلاس 600 و بالاتر از آن و دماهای بالاتر از 400 درجه سانتی گراد کاربرد دارند که گسکت های لاستیکی در آن شرایط قابلیت استفاده ندارند.

مدل های نری مادگی و زبانه و شیار دار به گونه ای طراحی شده اند که قسمتی از محل آب بندی یکی در محل آب بندی دیگری قرار می گیرد و خرید فلنج و استفاده از آن حتما باید به صورت جفتی باشد.

فلنج نری و مادگی قابلیت اتصال به تجهیزات با اتصال فلنجی را ندارند به همین دلیل استفاده خیلی محدودی داشته و به ندرت تولید می شوند و می توان گفت منسوخ شده اند.

انواع فلنج از نظر نحوه اتصال به لوله یا سایر اجزا

• فلنج گلودار جوشی (WELD NECK FLANGE)
• فلنج گلو بلند جوشی (LONG WELD NECK FLANGE)
• فلنج اسلیپون (SLIP ON FLANGE)
• فلنج ساکت ولد (SOCKET WELD FLANGE)
• فلنج کور (BLIND FLANGE)
• فلنج لپ جوینت (LAP JOINT FLANGE)
• فلنج رزوه ای (THREADED FLANGE)
• فلنج اوریفیس (ORIFICE FLANGE)
• کور کننده فلنج راکتی / عینکی (SPECTACLE BLINDE / SPADE AND SPACER)

• فلنج گلودار جوشی :

فلنج های گلودار جوشی به وسیله جوش کاری به لوله متصل می شوند. این کار امکان انتقال تنش از فلنج جوشی به لوله را فراهم می کند و همچنین باعث کاهش تمرکز تنش بالا در فلنج گلودار می شود.

فلنج های گلودار جوشی اغلب برای کاربردهای فشار بالا استفاده می شوند. یکی از مشخصه های فلنج گلودار جوشی، رده آن می باشد که بیانگر ضخامت لبه دیواره فلنج و قطر داخلی آن می باشد که باید متناسب با لوله انتخاب گردد.

لبه دیواره گلو فلنج به صورت کونیک می باشد تا بتوان به وسیله جوشکاری آن را به لوله متصل کرد. این فلنج ها از سایز ½ تا 24 اینچ بر اساس استاندارد ASME-B16.5 و در سایز های 26 تا 60 اینچ بر اساس استاندارد ASME-B16.47 سری A و B ساخته می شوند که فلنج های سری A ضخیم تر، سنگین تر و مقاوم تر از سری B می باشند.

• فلنج گلو بلند جوشی LWN (LONG WELD NECK FLANGE) :

فلنج گلو بلند جوشی که به اختصار LWN عنوان می شود در واقع همان فلنج گلودار می باشد ولی طول قسمت گلویی آن به طور قابل ملاحظه ای بلندتر می باشد. این فلنج معمولا به عنوان نازل برای بشکه یا ستون های تقطیر استفاده می شود. طول قسمت گلویی و دیگر ابعاد این فلنج ها هم بر اساس استاندارد ASME-B16.5 و ASME-B15.47 ساخته می شود.

• فلنج اسلیپون (SLIP ON FLANGE) :

فلنج اسلیپون یا اسلیپان که به عنوان فلنج تخت هم شناخته می شود یکی از پر کاربرد ترین انواع فلنج ها می باشد که به روش جوشی به لوله متصل می شود. قطر داخلی این فلنج اندکی بیشتر از قطر خارجی لوله هم سایز خود بوده و برای اتصال، لوله در داخل آن قرار گرفته و از درون و بیرون فلنج به وسیله جوشکاری به آن متصل می گردد و می توان گفت استفاده و نصب آسانی دارد.

فلنج اسلیپون در مقایسه با فلنج گلودار مقاومت کمتری در برابر فشار، ارتعاشات و خستگی دارد و از نظر قیمتی هم پایین تر می باشد اما با توجه به نیاز به جوشکاری بیشتر ممکن است قیمت تمام شده بالاتری در پروژه داشته باشد. این فلنج ها بر اساس استاندارد های ASME/ANSI B16.5 , BS3293 در سایز های ½ تا 60 اینچ و در انواع RF و FF تولید می گردند.

• فلنج ساکت ولد (SOCKET WELD FLANGE) :

فلنج ساکت ولد یا فلنج سوکتی جوشی یکی از انواع فلنج ها است که به روش جوشکاری به لوله متصل می شود. این فلنج در قسمت محل عبور سیال دارای یک پله می باشد که قطر داخلی آن را به دو قسمت تقسیم میکند؛

شامل یک قسمت که برابر با قطر داخلی لوله هم سایز و هم رده بوده و قسمت دیگر با قطر بیشتر که از قطر خارجی لوله هم سایز خود کمی بیشتر می باشد. برای اتصال، لوله در داخل قسمت سوکتی این فلنج قرار گرفته و تا پله آن داخل می رود و سپس از بیرون لوله، مرز بین لوله و فلنج جوشکاری شده و آب بندی آن انجام می گیرد. فلنج ساکتی در سایز های ½ تا 2 اینچ و در کلاس های 150، 300، 600 و 1500 و بر اساس استاندارد ANSI B16.5 ساخته می شود.

• فلنج کور (BLIND FLANGE) :

فلنج کور یک صفحه گرد بسته به شکل دیسک می باشد که در انتهای مسیرهای لوله کشی و مسیرهای دارای فشار برای انسداد موقت یا دائم لوله به کار می رود. این نوع فلنج فشار بیشتری نسبت به فلنج های دیگر تحمل می کند.

فلنج کور بر اساس استاندارد ASME B16.5 و ASME B16.47 در ابعاد مختلف و در کلاس های 150 تا 1500 و بر اساس استاندارد API در کلاس های 2000، 3000، 5000، 10000 و 15000 و در انواع RF، FF و RTJ تولید می شوند.

• فلنج لپ جوینت (LAP JOINT FLANGE) :

فلنج لپ جوینت به همراه کف رینگ یا استاب اند (stub end) استفاده می شوند. برای اتصال، کف رینگ از داخل فلنج لپ جوینت رد شده و به لوله جوش داده می شود و فلنج لب جوینت می تواند با آزادی حول انتهای stub end چرخش کند.

مزیت این کار این است که نگرانی از بابت تنظیم سوراخ های پیچ ها وجود نخواهد داشت و فلنج با سیال در ارتباط نمی باشد و فقط وظیفه چسباندن کف رینگ به فلنج مقابل یا کف رینگ مقابل را دارد.

فلنج های لپ جوینت اغلب برای کاربردهایی که نیاز به بازو بسته کردن مکرر دارند، استفاده می شوند. قطر داخلی این فلنج اندکی بیشتر از قطر خارجی لوله و Stub End هم سایز خود می باشد تا کف رینگ از داخل آن عبور داده شود.

تفاوت فلنج لپ جوینت با فلنج اسلیپان در قسمت پیشانی می باشد که فلنج لپ جوینت دارای قسمت برآمده برای اتصال گسکت نبوده و زاویه بین پیشانی و قسمت داخلی آن به صورت منحنی می باشد ولی در فلنج اسلیپون این قسمت به شکل 90 درجه تیز بوده و پیشانی آن ممکن است به صورت RF یا RTJ باشد.

• فلنج رزوه ای (THREADED FLANGE) :

فلنج رزوه ای که به آن فلنج دنده ای نیز گفته می شود، مشابه فلنج اسلیپون است، با این تفاوت که داخل فلنج دارای رزوه های مخروطی بوده و به لوله های دارای رزوه خارجی متصل می شوند.

مزیت این فلنج ها این است که می توانند بدون جوش متصل شوند و برای موقعیت هایی که امکان جوشکاری بنا به دلایلی همچون احتمال انفجار وجود ندارد، بهترین گزینه می باشند. فلنج های رزوه ای اغلب برای قطرهای کوچک و فشارهای کم استفاده می شوند.

• فلنج اوریفیس (ORIFICE FLANGE) :

فلنج اریفیس در واقع همان فلنج گلودار، اسلیپون یا رزوه ای می باشد با این تفاوت که در قسمت رینگ فلنج دارای سوراخ یا سوراخ هایی با رزوه NPT جهت نصب تجهیزات ابزار دقیق و گیج های اندازه گیری دما، فشار و غیره از سیال عبوری می باشند.

• کور کننده فلنج راکتی / عینکی (SPECTACLE BLINDE / SPADE AND SPACER) :

کور کننده ها صفحات فلزی دایره ای شکل هستند که برای انسداد موقت جریان بین دو فلنج قرار می گیرند و در صورت عدم نیاز برداشته می شوند که در این صورت جای خالی کور کننده باعث ایجاد فاصله بین دو فلنج خواهد شد.

به منظور رفع این مشکل صفحه فلزی دایره ای دیگری که وسط آن سوراخ دارد در بین فلنج ها قرار داده می شود تا فاصله بین دو فلنج را پر کرده و مانع عبور سیال هم نشود. در صورتی که این دو صفحه به هم وصل باشند به آن عینکی (SPECTACLE BLINDE) گفته می شود که وقتی یک طرف آن داخل خط است، طرف دیگر روی خط لوله قابل رویت بوده و میتوان باز یا بسته بودن خط را از روی آن تشخیص داد.

در صورتی که صفحات کور کننده و فاصله دهنده از یکدیگر جدا باشند آن را Spade and Spacer می نامند که صفحه کور کننده (Spade) روی دسته خود سوراخ نداشته و صفحه فاصله دهنده (Spacer) روی دسته خود سوراخی دارد که نشان دهنده باز بودن خط می باشد. البته در بعضی مدل ها دسته Spade یک سوراخ داشته و دسته Spacer دو سوراخ دارد.

پیچ های مورد استفاده در بستن فلنج ها

پیچ ممکن است از یک طرف رزوه شده باشد که به آن Bolt گفته می شود دراین صورت طرف دیگر آن دارای سر6 گوش و یا 4 گوش مخصوص آچار می باشد و به یک مهره Nut نیاز دارد و یا ممکن است سرتاسر رزوه شده باشد که به آن Stud Bolt گفته می شود و در این صورت به دو مهره نیاز دارد.

اندازه و نوع دنده پیچ

پیچ ها بر اساس قطر خارجی پیچ، بصورت میلیمتری و یا اینچی اندازه گیری می گردند. بعنوان مثال قطر خارجی پیچ 16M برابر 16 میلیمتر (قطر خارجی پیچ ¾ اینچ برابر ¾ اینچ) می باشد. پیچ و مهره ها مطابق سیستم متریک و یا اینچی رزوه می شوند و در هر دو حالت دنده بر روی پیچ بصورت موازی می باشد. یعنی قطر نوک دنده در طول پیچ یکسان است و مهره به راحتی در سرتاسر پیچ می پیچد. در سیستم متریک اندازه گام پیچ همراه با قطر خارجی پیچ مشخص می شود. مانند: 2*30M یعنی قطر خارجی پیچ 30 میلیمتر و گام آن 2 میلیمتر می باشد. در سیستم اینچی همراه با قطر خارجی پیچ تعداد دنده در اینچ نیز مشخص می شود. مانند: ¾*8 یعنی قطر خارجی پیچ ¾ اینچ بوده و تعداد دندانه ها در اینچ برابر 8 دندانه می باشد.