انواع فلنج و کاربرد آنها
فلنج به عنوان یکی از مهم‌ترین اتصالات در خطوط لوله و تجهیزات صنعتی شناخته می‌شود. کاربرد گسترده فلنج‌ها در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی و آب و فاضلاب، دوام و سهولت در جداسازی را تضمین می‌کند. با انتخاب صحیح فلنج می‌توان از نشتی و خوردگی جلوگیری کرد و نگهداری سیستم را تسهیل نمود.
تعریف فلنج
فلنج قطعه دایره‌ای‌شکلی است که با بولت و گسکت دو المان لوله یا تجهیز را به یکدیگر متصل می‌کند. این اتصال به‌راحتی قابل باز و بسته شدن است و نیاز به عملیات جوشکاری مکرر را حذف می‌کند. فلنج‌ها بسته به طراحی و متریال‌شان امکان تطبیق با فشار و دمای کاری متفاوت را دارند. انتخاب درست نوع فلنج از بروز هزینه‌های اضافی جلوگیری می‌کند.
اهمیت استفاده از فلنج
کاربرد فلنج باعث می‌شود قطعات لوله و شیرآلات بدون نیاز به برش یا جوشکاری جدا شوند. این ویژگی تعمیرات و بازرسی دوره‌ای را سرعت می‌بخشد و هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهد. برخورداری از اتصالات قابل بازوبسته برای سامانه‌هایی با نیاز به تعمیرات منظم حیاتی است. همچنین هم‌محوری لوله‌ها با استفاده از فلنج ساده‌تر انجام می‌شود.
استانداردها و مواد سازنده فلنج
فلنج‌ها براساس استانداردهای بین‌المللی مانند ASME B16.5، DIN EN 1092 و JIS B2220 تولید می‌شوند. هر استاندارد کلاس فشار و سایزهای خاص خود را تعریف می‌کند. مواد رایج شامل فولاد کربنی، استنلس استیل، آلیاژهای نیکل و چدن هستند. انتخاب ماده مناسب وابسته به نوع سیال، دما و فشار کاری است.
انواع فلنج بر اساس طراحی سطح آب‌بندی
فلنج‌ها از نظر شکل سطح تماس گسکت به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند.
- فلنج برجسته (RF – Raised Face): برجستگی جزئی برای تمرکز فشار روی گسکت.
- فلنج تخت (FF – Flat Face): سطح صاف گسترده برای فشارهای پایین.
- فلنج گسکت مخروطی (RTJ – Ring Type Joint): شیار خاص برای گسکت فلزی مخروطی.
هرکدام از این طرح‌ها برای محدوده فشار و دمای متفاوتی بهینه شده‌اند.
فلنج جوشی لب به لب (Weld Neck)
فلنج جوشی لب به لب دارای گردن مخروطی است که از محل جوش تا بدنه فلنج امتداد دارد. این طراحی تنش‌های جوش را به‌طور یکنواخت توزیع می‌کند و برای فشار و دمای بالا مناسب است. کاربرد اصلی آن در خطوط نفت و گاز، تجهیزات نیروگاهی و سرویس‌های بخار است. هزینه نصب و نیاز به جوشکاری دقیق مهم‌ترین معایب این نوع فلنج محسوب می‌شود.
فلنج ساکت (Socket Weld)
در فلنج ساکت لوله در داخل حفره فلنج قرار می‌گیرد و سپس محیط آن جوشکاری می‌شود. این روش برای سایزهای کوچک تا متوسط و فشار تا کلاس 300 مناسب است. سرعت نصب بالا و کاهش زمان آماده‌سازی از مزایای این نوع اتصال است. تجمع ذرات و رسوب در حفره ممکن است نیاز به بازرسی و نگهداری دوره‌ای داشته باشد.
فلنج سُرخور (Slip-On)
در فلنج سُرخور لوله از داخل فلنج عبور داده می‌شود و سپس از دو طرف جوشکاری می‌گردد. نصب ساده و سریع باعث کاهش هزینه اولیه می‌شود و برای کلاس‌های پایین تا 300 کاربرد دارد. افت فشار اندکی بیشتر نسبت به فلنج لب به لب یکی از معایب آن است. به‌دلیل ساختار ساده، برای پروژه‌های با بودجه محدود مناسب است.
فلنج رزوه‌ای (Threaded)
فلنج رزوه‌ای بدون نیاز به جوشکاری از طریق رزوه داخلی به لوله متصل می‌شود. این اتصال برای فشارهای پایین و عملکرد در دماهای محدود مناسب است. کاربرد رایج آن در شبکه‌های گاز ساختمان، خطوط آب سرد و سرویس‌های آزمایشگاهی است. حساسیت به لرزش و احتمال نشتی در شرایط ارتعاشی از معایب این نوع فلنج محسوب می‌شود.
فلنج دو تکه (Lap Joint)
فلنج دو تکه از یک حلقه گردان و یک تابلو یا رینگ جدا تشکیل شده است. تابلو روی لوله جوش می‌خورد و حلقه قابل حرکت روی تابلو قرار می‌گیرد و توسط بولت‌ها بسته می‌شود. این طراحی امکان هم‌محوری آسان و جداسازی مکرر را فراهم می‌کند. به‌دلیل وجود دو قطعه و محدودیت فشار کلاس 250، کاربرد آن در سرویس‌های بازرسی مکرر است.
فلنج کور (Blind)
فلنج کور فاقد حفره مرکزی است و برای بستن انتهای خطوط لوله یا تجهیزاتی مانند مخازن استفاده می‌شود. این فلنج امکان بستن موقت یا دائمی ورودی یا خروجی خطوط را فراهم می‌کند. نصب آن باید با دقت صورت گیرد تا از نشتی وعملکرد ایمنی اطمینان حاصل شود. استفاده از گسکت مناسب و سخت کردن بولت‌ها با گشتاور مشخص ضروری است.
فلنج کاهش‌دهنده (Reducing Flange)
فلنج کاهش‌دهنده برای اتصال دو لوله با قطرهای متفاوت طراحی شده است. قطر داخلی یکی از فلنج‌ها کمتر از دیگری است تا اختلاف سایز را فراهم نماید. این فلنج کاربرد در خطوط تغذیه با تغییر قطر و سیستم‌های توزیع آب دارد. طراحی صحیح آن برای جلوگیری از ایجاد سرعت‌های ناخواسته و فشار اضافی اهمیت دارد.
فلنج لحیم‌کاری (Orifice Flange)
فلنج لحیم‌کاری با شیار مخصوص برای نصب گسکت اوریفیس و صفحه سنجش جریان طراحی می‌شود. این فلنج در ایستگاه‌های فشار و خطوط اندازه‌گیری جریان برای نصب صفحه اوریفیس کاربرد دارد. دقت در هم‌محوری و صافی سطح شیار برای جلوگیری از خطا در اندازه‌گیری ضروری است. معمولاً از متریال استنلس استیل یا آلیاژ خاص برای مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود.
مقایسه ویژگی‌های انواع فلنج
در جدول زیر مقایسه‌ای بین پرکاربردترین انواع فلنج ارائه شده است:
| نوع فلنج | کلاس فشار | دما | روش اتصال | مزایا | معایب |
|---|---|---|---|---|---|
| Weld Neck | 150–2500# | تا 540°C | لب به لب جوش | توزیع یکنواخت تنش، استحکام بالا | هزینه نصب و جوشکاری بالاتر |
| Socket Weld | 150–300# | تا 425°C | ساکت جوش | سرعت نصب، مناسب سایز کوچک | تجمع رسوب در حفره |
| Slip-On | 150–300# | تا 400°C | سُرخور جوش | نصب ساده و ارزان | افت فشار بیشتر |
| Threaded | تا 300# | تا 200°C | اتصال رزوه‌ای | بدون جوشکاری، نصب سریع | حساس به لرزش و نشتی |
| Lap Joint | تا 250# | تا 300°C | بولت و گسکت | جداسازی مکرر، تراز آسان | محدودیت فشار و دما |
| Blind | تا 2500# | تا 550°C | هر اتصال فلنجی | بستن انتها، حفظ ایمنی سیستم | حساسیت به آب‌بندی مناسب |
| Reducing | مطابق کلاس | مطابق کلاس | هر اتصال فلنجی | اتصال قطرهای مختلف | نیاز به طراحی دقیق جهت جلوگیری از ایجاد تلاطم |
| Orifice | مطابق کلاس | مطابق کلاس | لب به لب یا سُرخور | اندازه‌گیری دقیق جریان | حساسیت به تراز و صافی شیار |
معیارهای انتخاب فلنج مناسب
برای انتخاب بهینه فلنج باید پارامترهای زیر را مدنظر قرار داد:
- فشار و دمای عملیاتی خط لوله
- نوع سیال و خورندگی آن
- سایز لوله و ضخامت دیواره
- سهولت نصب و تعمیرات دوره‌ای
- استانداردها و گواهی‌های لازم
- ملاحظات اقتصادی و کل چرخه عمر
در نظر گرفتن این موارد باعث افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
نکات نصب فلنج و آب‌بندی صحیح
ابتدا اطمینان حاصل کنید که فلنج‌ها و گسکت‌ها از یک کلاس فشار و متریال یکسان باشند. بولت‌ها را با گشتاور مشخص‌شده در الگوی صلیبی سفت کنید تا توزیع فشار یکنواخت شود. هم‌محوری لوله و فلنج‌ها برای جلوگیری از تنش‌های مکانیکی ضروری است. پس از راه‌اندازی، بازرسی نشتی در فشار کاری توصیه می‌شود.
نگهداری و بازرسی دوره‌ای فلنج‌ها
برای تضمین عمر مفید فلنج باید بازدید دوره‌ای انجام گیرد. ابتدا بررسی کنید که هیچ‌گونه نشتی یا خوردگی در سطح جانبی فلنج وجود نداشته باشد. سپس بولت‌ها را از نظر سفتی و نشست گسکت کنترل و در صورت نیاز مجدداً سفت کنید. ثبت سوابق نگهداری کمک می‌کند زمان تعویض گسکت یا بازرسی عمیق‌تر را پیش‌بینی کنید.
مزایا و معایب کلی انواع فلنج
فلنج‌های جوشی لب به لب بالاترین استحکام و قابلیت تحمل فشار و دما را دارند. انواع بدون جوش مانند رزوه‌ای و سُرخور نصب سریع‌تری دارند اما محدودیت فشار و دمایی بیشتری دارند. فلنج‌های RTJ بهترین گزینه برای فشارهای بسیار بالا هستند ولی هزینه ساخت و نصب بالاتری دارند. انتخاب نوع فلنج باید بر پایه نیازهای عملکردی و اقتصادی پروژه باشد.
فلنج‌ها بخش جدایی‌ناپذیر سامانه‌های لوله‌کشی صنعتی و ساختمانی هستند که نقش کلیدی در اتصال، جداسازی و ایمنی ایفا می‌کنند. تنوع انواع فلنج از نظر طراحی سطح آب‌بندی، روش اتصال و متریال باعث می‌شود تا برای هر شرایط کاری گزینه‌ای ایده‌آل یافت شود. رعایت استانداردها، معیارهای انتخاب و اصول نصب و نگهداری، عملکرد بهینه و طول عمر قطعات را تضمین می‌کند. با درک عمیق از مزایا و محدودیت‌های هر نوع فلنج، می‌توانید بهترین گزینه را برای پروژه خود برگزینید.
