فلنج‌های لوله کشی – انواع فلنج در سیستم‌های لوله کشی

عملکرد و انواع فلنج‌ها

فلنج‌ها، اجزای لوله کشی هستند که با استفاده از واشر بین دو فلنج، به عنوان ماده آب‌بندی، به هم پیچ می‌شوند. فلنج‌ها برای اتصال لوله‌ها به هم، اتصال لوله‌ها به دریچه‌های فلنجی، اتصال لوله‌ها به اتصالات فلنجی، اتصال لوله‌ها به موارد تخصصی لوله کشی فلنج، مانند صافی‌ها، و جداسازی بخش‌های لوله با استفاده از فلنج کور، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

موارد زیر انواع فلنج‌ های مورد استفاده در سیستم‌های لوله کشی هستند:

فلنج‌های اسلیپون

فلنج‌های گلودار

فلنج‌های ساکت ولد

فلنج‌های فلنج لپ جوینت با استاب‌اند

فلنج‌های رزوه‌ای (یا دنده‌ای)

فلنج‌های کور

انواع فلنج

فلنج‌های اسلیپون

فلنج‌های اسلیپون، با لغزش روی سوراخ فلنج بر روی قطر خارجی لوله و محکم کردن آن بر لوله، با استفاده از فیلت ولد (جوشکاری گوشه)، روی لوله‌ها نصب می‌شوند. بین لوله و فلنج‌های اسلیپون هیچ جوش نفوذ کاملی وجود ندارد، از این رو اتصال نمی‌تواند در معرض رادیوگرافی قرار گیرد. فلنج اسلیپون می‌تواند یک یا دو فیلت ولد داشته باشد. طبق بند 328.5.2 ی ASME B31.3، اگر فلنج‌های اسلیپون تک جوشی باشند، جوش باید در هاب انجام گیرد. جایی که دو جوش لازم باشد، یک فیلت ولد، در هاب فلنج اسلیپون، و فیلت ولد دوم در قطر داخلی فلنج، نزدیک به صفحه فلنج ساخته می‌شود. موقعیت لوله درون فلنج اسلیپون باید به شکلی باشد که فیلت ولد بتواند بدون آسیب رساندن به صفحه فلنج انجام شود. اندازه فیلت ولد درون فلنج برابر تا کمتر از دیواره لوله یا 6 میلی‌متر است.

ASME B31.3 سه گزینه از جزئیات جوش را برای فلنج‌های اسلیپون دو جوش ارائه می‌کند. یک فلنج اسلیپون باید طبق  شکل 328.5.2B ی ASME B31.3 ، زمانی دوبار جوش داده شود که سرویس

در معرض‌فرسایش شدید، خوردگی شکاف یا بارگذاری چرخه‌ای قرار دارد

قابل اشتعال، سمی  بوده یا به بافت انسانی یا آسیب‌ برساند

تحت شرایط چرخه‌ای شدید قرار دارد

در دمای زیر 101- درجه سانتی‌گراد (150- درجه فارنهایت) است

استفاده از فلنج‌های اسلیپون درجایی که انتظار چرخه‌های دمایی زیادی وجود دارد، به ویژه اگر فلنج‌ها عایق نباشند، باید اجتناب شود.

مزایای فلنج‌های اسلیپون

فلنج اسلیپون به دلایل زیر برای بسیاری از کاربرد‌ها، یک فلنج ترجیحی است:

هزینه تدارکات کمتر

نیاز به مهارت کمتر نصب، به دلیل استفاده از فیلت ولد به جای جوش جوشکاری فشاری (بات ولد) با نفوذ کامل

عدم نیاز به آماده‌سازی انتهای جوش در انتهای لوله

دقت کاهش یافته در طول برش لوله

محدودیت‌ها و نقاط ضعف فلنج‌های اسلیپون

اگرچه هزینه اولیه تهیه فلنج اسلیپون پایین است، فلنج اسلیپون معایبی به شرح زیر دارد:

نصب فلنج نیازمند استفاده از دو فیلت ولد است

بررسی غیر مخرب در دو جوش نیاز است که هزینه نصب را تقریباً مشابه هزینه فلنج گلودار می‌کند.

فلنج‌های اسلیپون همانطور که در فوق ذکر شد مناسب بارگذاری چرخه‌ای نیستند

فلنج‌های اسلیپون در اندازه‌های 2.5 اینچ و بیشتر در رتبه‌بندی کلاس 1500 موجود نیستند و برای رتبه‌بندی کلاس 2500 در هیچ اندازه‌ای وجود ندارند.

استحکام فلنج اسلیپون به دلیل طراحی آن (استحکام کمتر در هاب) و روش نصب (فیلت ولد به جای بات ولد) کمتر از فلنج گلودار است.

جوشکاری فلنج گردنی

فلنج گلودار

فلنج‌های گلودار اصطلاح درستی است که طبق ASME B31.3 و ASME B16.5 به کار می‌رود. با این حال در صنعت جوشکاری، به فلنج‌های گردنی، معمولاً فلنج گلودار یا فلنج WN گفته می‌شود. فلنج گلودار متشکل از یک توپی یا هاب مخروطی است که بوسیله بات ولدی با نفوذ کامل به لوله ثابت می‌شود. به دلیل منطقه تقویتی بیشتری که در هاب فلنج گلودار وجود دارد، و به واسطه نصب آن با جوش، هاب به جزء لاینفک لوله تبدیل می‌شود. این موجب استحکام و یکپارچگی بیشتر فلنج گلودار و توانایی مقاومت در برابر ممان‌های خمشی بسیار بالاتر ، نسبت به فلنج اسلیپون می‌شود. از آنجایی که فلنج‌های گلودار با بات ولد یا جوش فشاری روی لوله محکم می‌شوند، قطر داخلی انتهای هاب باید با قطر داخلی انتهای لوله مطابقت داشته باشد. جزئیات مربوط به‌شناسه لوله یا ضخامت دیواره باید برای خرید فلنج‌های گلودار مشخص شود.

مزایای جوشکاری فلنج گردنی

موارد زیر بعضی از مزایای فلنج گلودار هستند:

جوش بات ولد یا جوش فشاری، بر خلاف فلنج لغزشی که فقط با بازرسی ذرات مغناطیسی یا بازرسی نفوذ رنگ قابل بررسی است، بررسی غیر مخرب با رادیوگرافی بر فلنج گلودار را ممکن می‌سازد.

فلنج گلودار را می‌توان بر خلاف فلنج لغزشی که برای نصب نیاز به طول مستقیم لوله دارد، مستقیماً به اتصالات بات ولد یا جوش فشاری مانند زانویی، سه راهی یا کاهنده‌ها، بدون نیاز به قطعه لوله کوتاهی، جوش داد.

علیرغم اینکه هزینه خرید اولیه فلنج گلودار بیشتر از فلنج اسلیپون است، هزینه نصب (شامل جوشکاری و بازرسی) اختلاف را کاهش می‌دهد.

جوشکاری فلنج‌های گردنی می‌توانند متحمل ممان‌های خمشی بالاتری شوند

جوشکاری فلنج‌های گردنی برای سیستم‌های لوله کشی در معرض فشار بالا، بارگذاری چرخه‌ای بالا، دما‌های بالا و همچنین سرویس‌های برودتی مناسب هستند.

ساکت ولد یا فلنج‌های ساکت ولد

فلنج ساکت ولد

فلنج ساکت ولد شامل سوکتی است که در آن، یک لوله بوسیله یک فیلت ولد در هاب در خارج محکم می‌شود. طبق ASME B31.3 یک شکاف تقریبی 1.16اینچی، به صورتی که در شکل 328.5.2B و شکل 328.5.2C نشان داده شده، قبل از هر جوشکاری، از جمله جوشکاری نقطه‌ای، لازم است. اگر این شکاف حفظ نشود، گرمای ورودی طی جوشکاری، می‌تواند به خاطر انبساط تفاضلی بین فلنج و لوله، لوله را با کف سوکت لمس کند، و موجب ترک خوردگی جوش شود. شکاف بین سوکت و لوله منبع خوردگی شکافی در سیستم لوله‌کشی ساکت ولد است.

از آنجایی که فلنج‌های ساکت ولد با فیلت ولد به لوله متصل می‌شوند، جزء اتصالات با یکپارچگی بالا درنظر گرفته نمی‌شوند. اتصالی که یک فیلت ولد است نمی‌تواند درمعرض رادیوگرافی قرار گیرد. بررسی غیر مخرب فلنج‌های ساکت ولد، با بررسی ذرات مغناطیسی یا بررسی مایع نافذ انجام می‌شود. اگرچه فلنج‌های ساکت ولد تا اندازه 2.5 اینچ در درجه‌بندی 1500 موجود است، در بیشتر موارد برای اندازه‌های تا 1.5 اینچ و پایین‌تر، و برای کاربرد‌های غیر بحرانی استفاده می‌شوند. فلنج‌های ساکت ولد در رتبه‌بندی کلاس 2500 طبق ASME B16.5 مشخص نشده‌اند. یک فلنج ساکت ولد، مشمول الزامات مربوط به ساکت ولد در پاراگراف 311.2.4 ی ASME B31.3 است. این مسئله، استفاده از فلنج‌های ساکت ولد را در هر سرویسی که ممکن است در آن خوردگی شکاف یا‌فرسایش شدید رخ دهد، محدود می‌کند.

فلنج‌های لپ جوینت با استاب‌اند

استاب‌اند و فلنج لپ جوینت

یک فلنج لپ جوینت، مجموعه‌ای دو جزئی، متشکل از یک استاب‌اند و یک فلنج پشتی حلقه لپ جوینت است. وجه استاب‌اند به عنوان وجه برجسته فلنج عمل می‌کند، چرا که قطر بیرونی آن با ابعاد قسمت برجسته یک فلنج مطابقت دارد. فقط استاب‌اند با سیال فرآیند در تماس است. از این رو، فلنج‌های لپ جوینت با استاب‌اند به عنوان جایگزین ارزان‌تری برای فلنج‌های اسلیپون در مشخصات لوله کشی برای مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. هزینه استاب‌اند مقاوم در برابر خوردگی با فلنج پشتی حلقه لپ جوینت فولاد کربنی، کمتر از فلنج اسلیپون کامل در مواد مقاوم در برابر خوردگی است. تفاوت برای ابعاد بزرگتر و فلنج‌های درجه‌بندی قابل توجه است.

از آنجایی که حلقه پشتی روی استاب‌اند قرار دارد، می‌توان آن را پس از جوش دادن استاب‌اند روی لوله چرخاند، تا با فلنج منطبق هماهنگ شود. این مزیت تلاش برای نصب در طول فرآیند ساخت را کاهش می‌دهد، زیرا نیازی به تراز قبلی نیست. این مشخصه همچنین برای فلنج‌های که قطر بزرگ دارند، در جا‌هایی که تنظیم چرخشی نیاز است و در سرویس‌هایی که برای بازرسی و تمیز کردن نیاز به جداسازی مکرر دارند، مفید است.

استاب اند‌ها به صورت نوع A، نوع B و نوع C موجودند. استاب‌اند نوع A شعاع شعله وری در خارج دارد. این شعاع مطابق شعاع داخل فلنج استاندارد لپ جوینت است. استاب‌اند نوع B شعاع شعله وری ندارد. این فلنج طراحی شده تا با فلنج استاندارد اسلیپون به عنوان فلنج جوینت حلقه پشتی مورد استفاده قرار گیرد. توجه کنید که فلنج اسلیپون را نمی‌توان به عنوان فلنج حلقه پشتی برای استاب‌اند نوع A به کار برد، زیرا فلنج به دلیل شعاع بیرونی روی استاب‌اند قرار نمی‌گیرد. استاب‌اند نوع C به شکل یک لوله ساخته شده است. شکل 328.5.5 ی ASME B31.3 طراحی پنج لپ معمولی ساخته شده را نشان می‌دهد. اتصالات جوشی استاب‌اند لپ جوینت نوع C به صورتی که در بخش 306.1.4 ی ASME B31.3 مشخص شده، نباید در شرایط چرخه‌ای شدید مورد استفاده قرار گیرد.

فلنج‌های رزوه‌ای (یا دنده‌ای)

فلنج رزوه‌ای چیست؟

فلنج رزوه‌ای، نوعی فلنج با رزوه‌های لوله مخروطی مطابق با استاندارد ASME B1.20.1 در حفره خود است، و می‌تواند در سیستم‌های لوله‌کشی که امکان جوشکاری فلنج بر لوله وجود ندارد، مانند نواحی بسیار انفجاری که جوشکاری در آن می‌تواند یک خطر بالقوه ایجاد کند، استفاده شود. فلنج رزوه‌ای به لوله‌ای با رزوه‌های لوله مخروطی خارجی، پیچ می‌شود. اکثر سازمان‌های مهندسی، استفاده از آن‌ها را برای طیف اندازه‌ای از 1.5 تا 4 اینچ، و برای خدمات شهری مانند هوای ابزاردقیق، هوای تسویه ، آب نیتروژنه، آب آشامیدنی و آب تصفیه نشدهت ا درجه 300 محدود می‌کنند.

فلنج‌های کور

فلنج کور

فلنج کور در انتهای یک سیستم لوله کشی یا بر روی یک اتصال هدر یا شاخه یا روی یک دریچه نصب می‌شود و به عنوان وسیله‌ای برای جداسازی مثبت سیستم لوله کشی عمل می‌کند. هدر‌های لوله کشی را می‌توان با استفاده از یک کلاهک بات ولد به انتهای آن خاتمه داد. با این حال، در صورت نیاز به گسترش هدر در آینده، کلاهک اغلب با یک فلنج کور جایگزین می‌شود. در سیستم‌های تخلیه، فلنج‌های کور به عنوان نقاط مهم میله‌ای عمل می‌کنند یا می‌توانند برای بازرسی آسان از بین بروند. فلنج‌های کور را می‌توان سوراخ کرد، و به‌عنوان فلنج کاهنده اسلیپون به کار برد، یا فلنج کور را می‌توان سوراخ کرد و به عنوان فلنج کاهنده رزوه‌ای مورد استفاده قرار داد. فلنج‌های کور در فشار‌های مشابه فلنج‌های گلودار و با روکش‌های واشر مختلف موجودند.

استاندارد‌های قابل اجرا برای فلنج‌ها

ASME B16.1 – فلنج‌های لوله‌های چدنی و اتصالات فلنج دار

ASME B16.5 – فلنج‌های لوله و اتصالات فلنج دار

ASME B16.24 – فلنج و اتصالات فلنجی لوله‌های آلیاژ مس ریخته‌گری: کلاس 150،300،400،600،900،1500 و 2500

ASME B16.36 – فلنج‌های اوریفیس

ASME B16.42 – فلنج و اتصالات فلنجی لوله چدن نشکن: کلاس 150 و 300

ASME B16.47 – فلنج‌های فولادی با قطر بزرگ: NPS 26 تا NPS 60 متریک/اینچ استاندارد

AWWA C115- لوله‌های چدنی فلنج‌دار با فلنج‌های رزوه‌دار چدن نشکن یا چدن خاکستری

AWWA C207 – فلنج‌های لوله فولادی برای خدمات آبرسانی – اندازه‌های 4 تا 144 اینچ (100 میلی‌متر تا 3600 میلی‌متر)

MSS SP 44- فلنج‌های فولادی خط لوله

MSS SP 51 – فلنج‌های مقاوم در برابر خوردگی کلاس 150LW و اتصالات فلنجی ریخته‌گری

MSS SP 65 – فلنج‌های فشار قوی صنایع شیمیایی و رزوه‌ای برای استفاده با واشر لنز

پرسش های متداول