در مورد فلنج ها بیشتر بدانیم
فلنج (به انگلیسی Flange) یک قطعه برای اتصال لوله و دیگر تجهیزات به یکدیگر است که معمولا در سیستمهای پایپینگ (لوله کشی صنعتی) مورد استفاده قرار میگیرد. این قطعه اتصال دهنده در انواع مختلفی همچون ولدنک، ساکت ولد، کور و عینکی جهت استفاده در پالایشگاهها، نیروگاهها و… تولید میشود. جنس آنها میتواند فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ،فولاد آلیاژی ،آلومینیم ،مس و پلاستیک تشکیل شود و همچنین استانداردهای ساخت فلنجها شامل: ANSI/ASME, BS, JIS, DIN, EN است. با توجه به موارد ذکر شده قیمت فلنج نیز به عواملی همچون ابعاد، جنس مواد اولیه و استاندارد مورد استفاده و… بستگی دارد. در ادامه نوشته انواع فلنجها، مشخصات فنی، نحوه حک کردن (Stamping Flange)،ابعاد،کلاسها،استانداردها،روش های تولید فلنجها، جدول مشخصات فنی بر اساس استاندارد ASME B16.5 و عوامل تاثیرگذار بر قیمت آنها را بررسی میکنیم.
همانطور که قبل گفتیم فلنج یک قطعه برای اتصال لولهها، شیرآلات، پمپها و سایر تجهیزات در سیستم لوله کشی صنعتی است. البته باید این را بدانیم که آنها در سیستم های پزشکی بیمارستانها، آتش نشانی و… نیز استفاده میشوند. برای اتصال این قطعات به یکدیگر و همچنین تجهیزات دیگر از پیچها (Bolts) و مهرهها (Nuts) استفاده میشود. فلنجها در صنایع مختلفی همچون نفت و گاز، پتروشیمی، شیمیایی و… به طور گسترده استفاده میشوند.
نکته : گسکت ها (Gasket) یک عنصر برای آببندی بین دو فلنج مورد استفاده قرار میگیرد.به طور معمول جنس آنها از کامپوزیت، فلز و غیر فلز (پلاستیک، الیاف آرامید و…) میباشد. فلنجهای با سطح ساده (FF) با گسگت های برشی (Flat Gaskets) آبندی میشوند و همینطور فلنجهای با سطح برآمده (RF) که سطح آنها دارای شیار(Serrated) است با گسگت هایی به نام گسکت حلزونی (Spiral Wound Gasket) آببندی میشوند.
روشهای تولید فلنج
1- فلنج ریخته گری (Cast Flanges):یکی دیگر از روش های تولید فلنج ریخته گری است. در این روش فلز ذوب شده وارد قالب از قبل ساخته شده میشود. سپس بعد از سرد شدن با ماشین کاری به شکل نهایی در میآید. با این حال فلنـج تولید شده ممکن است دارای خلا باشد و همچنین نسبت به روش فورج دارای مقاومت کمتری است.
2- فلنج فورج (Forged Flanges):در این روش برای تولید فلنـج از ابزارهایی همچون چکش، پرس هیدرولیک و رینگ رولینگ استفاده میشود. به دلیل فشار وارد شده و چکش کاری به جسم فلزی، در نهایت فلنج ساخته شده دارای مقاومت بالایی خواهد بود و خلا در آن وجود نخواهد داشت.
3- فلنج برشی (Cutting Flanges):فرآیند تولید فلنج برشی با صاف کردن فلز فولادی شروع میشود که به وسیله غلتکها مواد را نازک میکنند تا به ضخامت صفحه موردنظر برسند. سپس قطر بیرونی و قطر داخلی فلنج (به جز فلنج کور) با استفاده از مشعل، لیزر یا جت آب (فشار آب) بریده میشود. سوراخ پیچها و دندانههای لازم بریده میشوند. همچنین فلنج نیز مطابق با مشخصات دقیق ماشین کاری میشود. فلنجهای تولید شده در این روش هزینه تولید کمتر دارند اما ضایعات مواد بیشتری را به جا میگذارند و استحکام آنها از سایر روشها ضعیفتر میباشد.
مقایسه روشهای تولید فلنج:هر یک از روشهای تولید فلنج دارای مزایا و معایبی هستند. هنگام انتخاب، محصولی را در نظر بگیرید که مطابق برنامه موردنظر تولید شدهاند. روش تولید فلنج ممکن است بر برخی موارد (ابعاد، فشار، دما و جنس) یا همه آنها تاثیز بگذارد. بنابراین مزایا و معایب هر روش را باید در نظر بگیرید.
| فلنج ریختهگری | فلنج فورج | فلنج برشی | |
|---|---|---|---|
| هزینه | متوسط | زیاد | کم |
| مقاومت | متوسط | زیاد | کم |
| تلرانس | کم | زیاد | متوسط |
| ضایعات مواد | متوسط | کم | زیاد |
| انواع جنس و سایز | زیاد | متوسط | کم |
نحوه حک کردن فلنج (Stamping Flange)
1- سازنده محصول: به عنوان مثال AZINFORGE
2- اندازه فلنج: با توجه به استانداردهای موجود میتواند بین 1/2 اینچ تا 60 اینچ باشد
3- کلاس: به معنای تعیین فشار، دما مجاز قابل تحمل برای استفاده از یک فلنج میباشد
4- قطر سوراخ داخلی:درصورتی که سوراخ بروی فلنج وجود داشته باشد بروی آن حکمیشود
5- مشخصات ابعاد:به عنوان مثال استاندارد ASME B16.5 دارای ابعاد، اندازهها و مشخصات مختلف می باشد
6- مشخصات مواد:نشان دهنده جنس مواد اولیه به عنوان مثال کد A105 که یکی از درجههای (Grade) فولاد کربنی میباشد
7- کد حرارتی (Heat Code):این کد برای تعیین مشخصات مواد و دما قابل تحمل بر روی فلنـج حک میشود.
8- کد محصول:توسط شرکتهای تولید کننده جهت استعلام فلنج به صورت اختیاری حک میشود.
رده بندی فلنج
1-رده بندی بر اساس استاندارد ANSI/ASME:دراین استاندارد فلنجها براساس کلاس (Class) دسته بندی میشوند. این کلاسها شامل: 150، 300، 400، 600، 900، 1500 و 2500 هستند. عددهای بیان شده نشان دهنده فشار بر اساس Pound per square inch (psi) است.
2-رده بندی بر اساس استاندارد ISO:تحمل فشار در این استاندارد را با علامت PN نشان میدهند که به معنی فشار اسمی (Pressure Nominal) برحسب Bar است. به عنوان مثال PN20 نشان دهنده تحمل فشار تا 20Bar است.
3-رده بندی بر اساس استاندارد API:این استاندارد دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به استاندارد ANSI/ASME است و تحمل فشار آن با علامت Megapascal (MPa) نشان داده میشود. به عنوان مثال 69MPa برابر با 10000psi میباشد.
اندازه
اندازه فلنجها براساس استاندارد ASME B16.5 از: 1/2 تا 24 اینچ میباشد و در استاندارد ASME B16.47 اندازه فلنج با توجه به نوع آن از 26 تا 60 اینج است .
کلاس کاری
کلاسها در استاندارد ANSI/ASME شامل: 150، 300، 400، 600، 900، 1500 و 2500 میشوند. همچنین در استاندارد API کلاسها شامل: 2000، 3000، 5000، 10000، 15000 و 20000 میباشند. به عنوان مثال در کلاس 150 اگر درجه دما 38 سانتیگراد باشد فشار قابل تحمل 285 پوند بر اینچ مربع(psi) میباشد و اگر درجه دما 538 سانتیگراد باشد فشار قابل تحمل 20 پوند بر اینچ مربع(psi) میباشد. بنابراین، فلنجهای با کلاس بالاتر میتوانند فشار بیشتری را تحمل کنند و برای سیستمهایی با فشار بالاتر یا بارهای سنگینتر مناسب هستند.
مواد اولیه استفاده شده در ساخت فلنجها میتواند متنوع باشد و بسته به نوع کاربرد و شرایط عملکرد مورد نیاز، انتخاب میشوند. در ادامه، برخی از مواد اولیه رایج مورد استفاده در ساخت فلنجها بیان میکنیم.
1- فولاد کربنی (Carbon Steel):این نوع فولاد برای بسیاری از فلنجها استفاده میشود. همچنین فولاد کربنی (Carbon Steel) به دلیل داشتن خواص مکانیکی قوی و قابلیت جوشکاری مناسب، یکی از مواد اصلی استفاده شده در صنایع مختلف مانند: ساخت و ساز، خودروسازی، تولید ابزار و ماشین آلات میباشد.
2- فولاد آلیاژی (Alloy Steel):اغلب در فلنجهایی که در شرایط دمای بالا یا فشارهای خاص استفاده میشوند، از فولاد آلیاژی (Alloy Steel) استفـاده میشـود. اغلب، این نـوع فـولاد از طریق اضـافه کـردن عناصـرآلیـاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن تقویت میشود.
3- فولاد ضدزنگ (Stainless Steel):فلنـجهایی که در محیطهای با رطوبت بالا (آب و اکسیژن) قرار میگیرند، ممکن است از فولاد ضدزنگ (Stainless Steel) ساخته شوند. بنابراین، این نوع فولاد دارای مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی است.
4-آلیاژهای نیکل (Nickel Alloys):آلیاژهای نیکل (Nickel Alloys) ممکن است در فلنجهایی که در شرایط دمای بسیار بالا یا تماس با مواد شیمیایی خاص قرار میگیرند، استفاده شوند. همچنین، این آلیاژها دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی و دمای بالا هستند.
5- آلومینیوم (Aluminum):در برخی از فلنجهای سبک و با نیاز کمتر به مقاومت مکانیکی،از آلومینیوم (Aluminum) استفاده میشود.همچنین آلومینیوم دارای ویژگی هایی مانند وزن سبک،هدایت حرارتی بالا و مقاومت به خوردگی است.بنابراین، آلومینیوم یکی از مواد محبوب برای استفاده در صنایع مختلف مانند خودروسازی،ساختمانسازی،فضایی و بسیاری دیگر است.
6- پلی اتیلن (پلیمری):پلی اتیلن یک نوع پلیمر است که به عنوان یک ماده پلاستیکی استفاده میشود. همچنین، این ماده به دلیل خواصش مانند انعطافپذیری، مقاومت در برابر شکستن، عایق بودن و مقاومت در برابر شیمیایی بودن، بسیار مورد استفاده قرار میگیرد. به همین دلیل، این ماده بهطور گسترده در صنایع بستهبندی، خودروسازی، الکترونیک و صنایع دیگر نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
مواد اولیه دیگری مانند چدن، برنج، برنز، مس و تیتانیوم نیز در برخی از فلنجها استفاده میشوند. اما انتخاب مواد اولیه مناسب برای فلنـج باید بر اساس ویژگیهای فنی و شرایط کاربردی آن تعیین شود.
انواع فلنج
فلنجها بیشتر در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی به کار میروند. فلنجها به دو دسته تقسیم میشوند:
1- انواع فلنجها بر اساس نحوه اتصال
2- انواع فلنجها بر اساس سطح یا صفحه
طبقه بندی فلنج ها بر اساس نحوه اتصال آنها
1- فلنج گلودار جوشی (Weld Neck Flange)
2- فلنـج گردن بلند جوشی (Long Weld Neck Flange)
3- فلنج اسلیپون (Slip On Flange)
4- فلنـج ساکت ولد (Socket Weld Flange)
5- فلنج رزوه ای (Threaded Flange)
6- فلنج کور (Blind Flange)
7- فلنـج لپ جوینت (Lap Joint Flange)
8- فلنج عینکی (Spectacle Blind Flange)
9- فلنـج انکر (Anchor Flange)
10- فلنـج رایزر (Raiser Flange)
11- فلنج اریفیس (Orifice Flange)
12- فلنـج زانویی (Elbow Flange)
13- فلنج نیپو (Nipo Flange)
14- فلنج افزاینده (Expander Flange)
15- فلنـج کاهنده (Reducing Flange)
16- فلنـج مربعی (Square Flange)
17- فلنج شکافدار (Split Flange)
18- حلقه ای چرخان (Swivel Flange)
19- فلنج پادل (Puddle Flange)
20- فلنج ریخته گری (Cast-Flange)
در زیر تصویر تعدادی از فلنج های تیپ برای مشاهده شما مراجعه کننده گرامی مهیا شده است .
1- فلنج جوشی گلودار (Weld Neck Flange)
2- فلنج گردن بلند جوشی (Long Weld Neck Flange)
فلنج گردن بلند جوشی (LWN) یکی دیگر از فلنجهای مورد استفاده در سیستم پایپینگ است و همانطور که در تصویر بالا مشاهده میکنید همانند فلنج گلودار جوشی (WN) است با این تفاوت که گردن بلندتری دارد و در موازات لوله قرار دارد. با توجه به استاندارد ASME B16.5 این قطعه در اندازه 1/2 تا 24 اینچ و کلاس 150, 300, 600, 900, 1500 و 2500 در دسترس میباشد.
3- فلنج اسلیپون (Slip-On Flange)
4- فلنج ساکت ولد (Socket Weld Flange)
5- فلنج لپ جوینت (Lap Joint Flange)
انواع فلنج براساس سطح دیسک داخلی
فلنجها از لحاظ فیس شامل موارد زیر میباشد:
1- فلنجهای سطح صاف Flat Face (FF) Flange
2- فلنجهای سطح برآمده یا برجسته Raised Face (RF) Flange
3- فلنجهای تایپ جوینت Ring Type Joint (RTJ) Flange
4- فلنجهای زبانه و شیار Tongue and Groove (T&G) Flange
5– فلنج نر و ماده Male & Female (M&F) Flange
در ادامه موارد ذکر شده بالا را به صورت مختصر توضیح میدهیم و همچنین میتوانید تصاویر آنها را نیز مشاهده کنید.
1- فلنج سطح صاف (Flat Face Flange) : این نوع فلنجها دارای یک سطح صاف و بدون برجستگی است.بنابراین،فلنجهای سطح صاف(FF)برای برنامههایی که نیاز به اتصال محکم دارند و فشارهای پایینتر،مناسب هستند.
2- فلنـج سطح برآمده (Raised Face Flange) : این نوع فلنجها دارای یک سطح برآمده هستند که با قرار گرفتن گسکت (Gasket) بر روی آنها به فلنجهای دیگر متصل میشوند. بنابراین، فلنجهای برجسته (RF) برای اکثر برنامههای فشار متوسط و بالا استفاده میشوند.
3- فلنج رینگ تایپ جوینت (Ring Type Joint Flange) : این فلنجها دارای یک حلقه فلزی درونی هستند که برای ایجاد اتصال محکم با گیرههای فلزی درونی لولهها استفاده میشود. بنابراین، فلنجهای رینگ تایپ جوینت (RTJ) آنها برای فشار و دمای بالا مناسب هستند.
4- فلنـج زبانه وشیار (Tongue and Groove Flange)
فلنجهای زبانه و شیار (T&G) شامل یک حلقه برجسته (زبانه) در یک صفحه فلنج و یک شیار مطابق در صفحه دیگر هستند.وقتی دو فلنج به یکدیگر متصل میشوند، زبانه یک فلنج وارد شیار فلنج دیگر میشود و این باعث ترازمندی و پایداری اتصال میشود.
5- فلنج نر و ماده Male & Female (M&F) Flange
فلنجهای نر و ماده (M&F) یک جفت فلنج هستند. یکی از آنها فلنـج ماده (Female) است که روی سطح داخلی آن یک تورفتگی وجود دارد و دیگری، فلنـج نر (Male) است که دارای یک برآمدگی بروی دیسک داخلی است.
در نهایت، هرکدام از این انواع فلنجها بر اساس نیازهای کاربردی خاصی طراحی شدهاند و برای شرایط مختلفی مناسب هستند.
استانداردهای فلنج
در ادامه، به برخی از مهمترین استانداردهای فلنجها اشاره خواهیم کرد:
1. استاندارد ASME B16.5:
این استاندارد برای فلنجهای فولادی و فولادی ضد زنگ است که توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) تنظیم شده است. بنابراین، شامل ابعاد و مشخصات فلنجهای مورد استفاده در صنعتهای نفت و گاز، پتروشیمی و صنایع مهندسی است.
2. استاندارد ASME B16.47:
این استاندارد برای اتصالات فولادی بزرگ و فشار قوی استفاده میشود که در صنایع نفت و گاز، شیمیایی، پتروشیمی، نیروگاهها و صنایع ساختمانی استفاده میشود و توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (ASME) تنظیم شده است.
3. استاندارد EN 1092-1:
این استاندارد توسط اتحادیه اروپا (EN) تعیین شده است و شامل مشخصات فنی و ابعاد فلنجها برای استفاده در صنایع مختلف میشود. همچنین، استاندارد EN به عنوان یکی از اصولیترین استانداردهای فنی در صنعت فلنجها مورد توجه قرار میگیرد و برای اتصالات در شبکههای لولهکشی استفاده میشود.
4. استاندارد DIN 2501:
این استاندارد توسط مؤسسه استاندارد آلمان (DIN) تعیین شده است و همچنین، در صنعت فلنجها به عنوان یکی از استانداردهای پرکاربرد استفاده میشود. استاندارد DIN شامل ابعاد و مشخصات فنی فلنجها است و بر اساس ابعاد متریک مانند قطر و ضخامت مورد استفاده قرار میگیرد.
5. استاندارد JIS B2220:
این استاندارد توسط مؤسسه استاندارد ژاپن (JSA) تعیین شده است و در صنعت فلنجها در ژاپن و برخی از کشورهای آسیایی استفاده میشود. در نهایت، استاندارد JIS نیز شامل ابعاد و مشخصات فلنجها، در سیستم متریک است. لازم به ذکر است که علاوه بر این استانداردها، در برخی صنایع و کشورها استانداردهای خاصی برای فلنجها وجود دارد که بر اساس نیازهای محلی و شرایط خاص آن صنعت تعیین میشود.
نمونه جدول مشخصات فنی
1- جدول فلنج های کلاس 150 ASME B16.5
| Nominal Pipe Size NPS (inches) |
Class 150 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Diameter of Flange (inches) |
No. of Bolts |
Diameter of Bolts (inches) |
Diameter of Bolt Holes (inches) |
Bolt Circle (inches) |
|
| اندازه لوله | قطر فلنج | تعداد پیچ ها | قطر پیچ ها | قطر سوراخ های پیچ | فاصله پیچ ها |
| 1/4 | 3-3/8 | 4 | 1/2 | 0.62 | 2-1/4 |
| 1/2 | 3-1/2 | 4 | 1/2 | 0.62 | 2-3/8 |
| 3/4 | 3-7/8 | 4 | 1/2 | 0.62 | 2-3/4 |
| 1 | 4-1/4 | 4 | 1/2 | 0.62 | 3-1/8 |
| 1-1/4 | 4-5/8 | 4 | 1/2 | 0.62 | 3-1/2 |
| 1-1/2 | 5 | 4 | 1/2 | 0.62 | 3-7/8 |
| 2 | 6 | 4 | 5/8 | 0.75 | 4-3/4 |
| 2-1/2 | 7 | 4 | 5/8 | 0.75 | 5-1/2 |
| 3 | 7-1/2 | 4 | 5/8 | 0.75 | 6 |
| 3-1/2 | 8-1/2 | 8 | 5/8 | 0.75 | 7 |
| 4 | 9 | 8 | 5/8 | 0.75 | 7-1/2 |
| 5 | 10 | 8 | 3/4 | 0.88 | 8-1/2 |
| 6 | 11 | 8 | 3/4 | 0.88 | 9-1/2 |
| 8 | 13-1/2 | 8 | 3/4 | 0.88 | 11-3/4 |
| 10 | 16 | 12 | 7/8 | 1 | 14-1/4 |
| 12 | 19 | 12 | 7/8 | 1 | 17 |
| 14 | 21 | 12 | 1 | 1.12 | 18-3/4 |
| 16 | 23-1/2 | 16 | 1 | 1.12 | 21-1/4 |
| 18 | 25 | 16 | 1-1/8 | 1.25 | 22-3/4 |
| 20 | 27-1/2 | 20 | 1-1/8 | 1.25 | 25 |
| 24 | 32 | 20 | 1-1/4 | 1.38 | 29-1/2 |
ادمین وب سایت انباریها ارسلان ایزدپناه شیرازی
دیدگاهها