فلنج چیست؛ بررسی انواع و کاربردهای آن

از اجزای کلیدی در سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی، فلنج‌ها هستند که برای ایجاد اتصال مطمئن بین لوله‌ها و تجهیزات مختلف به‌کار می‌روند. این قطعات دایره‌ای‌شکل با داشتن سوراخ‌هایی در اطراف خود، امکان اتصال پیچ‌ومهره‌ای را فراهم کرده و نقش مهمی در آب‌بندی و کنترل جریان سیالات دارند. فلنج لوله در بسیاری از پروژه‌های صنعتی علاوه‌بر اتصال لوله‌ها، برای جداسازی آسان، تغییر مسیر جریان و تنظیم ابعاد خطوط لوله نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد و به همین‌دلیل، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد. در ادامه به بررسی انواع فلنج، ویژگی‌ها و نحوه عملکرد آن در سیستم‌های لوله‌کشی پرداخته می‌شود.

فلنج چیست؟

فلنج (FLANGE) قطعه‌ای دایره‌ای‌شکل با چندین سوراخ است که برای اتصال لوله‌ها به یکدیگر یا متصل کردن آن‌ها به تجهیزاتی مانند شیرآلات و پمپ‌ها به کار می‌رود. این اتصال‌دهنده را می‌توان با پیچ و مهره یا از طریق جوشکاری به کار گرفت. فلنج‌های لوله، به‌دلیل ایمنی بالا و سازگاری با فشارهای مختلف، از پرکاربردترین و پرفروش‌ترین اتصالات در صنایع مختلف محسوب می‌شوند.

کاربردهای فلنج

در بسیاری از سیستم‌های انتقال سیالات، ایجاد اتصال مطمئن بین اجزا و تجهیزات مختلف یک ضرورت اساسی محسوب می‌شود. فلنج لوله به‌عنوان یکی از اتصالات پرکاربرد در صنعت، امکان برقراری اتصال مکانیکی ایمن و قابل‌اعتماد را فراهم می‌کند و نقش مهمی در عملکرد صحیح خطوط لوله دارد. این قطعات به‌دلیل ساختار استاندارد و قابلیت استفاده در شرایط کاری متنوع، در پروژه‌های صنعتی و تأسیساتی جایگاه ویژه‌ای دارند. در تصویر زیر کاربردهای فلنج ارائه شده است: 

مزایای استفاده از فلنج لوله

استفاده از فلنج لوله در خطوط انتقال و سیستم‌های پایپینگ، یکی از روش‌های استاندارد برای اتصال لوله‌ها و تجهیزات است. مهم‌ترین مزیت این اتصال، امکان باز و بسته کردن سریع آن است؛ یعنی در زمان تعمیر یا تعویض قطعات، نیازی به برش یا جوشکاری دوباره وجود ندارد و می‌توان به‌راحتی بخش موردنظر را جدا کرد. از طرف‌دیگر، استفاده از پیچ، مهره و گسکت باعث می‌شود فشار به‌طور یکنواخت در محل اتصال پخش شود و احتمال نشتی در خطوط تحت فشار کاهش پیدا کند. همین موضوع باعث افزایش ایمنی و دوام کلی سیستم لوله‌کشی می‌شود. همچنین، این نوع اتصال به بهینه‌سازی زمان اجرای پروژه و کاهش هزینه‌های نگهداری در بلندمدت کمک می‌کند.

مشخصات فلنج ها

مشخصات فلنج‌های استاندارد بر روی آن‌ها حک شده است؛ بنابراین، در زمان خرید فلنج باید به بدنه‌اش توجه کرد. به‌طورکلی، فلنج‌ها با توجه به جنس، نحوه تولید و فشاری که می‌توانند تحمل کنند به چندین استاندارد ازجمله استاندارد ASME B16.5، استاندارد ISO و استاندارد API تقسیم می‌شوند. استاندارد ASME B16.5، فلنج‌ها را به کلاس‌های 150-300-400-600-900-1500-2500 دسته‌بندی می‌کند. این کلاس‌ها بیانگر ماکزیمم فشار برحسب PSI هستند که در بیشتری دما می‌توانند تحمل کنند. همچنین، فشار تحمل فلنج‌ها در استاندارد ISO با PN نشان داده می‌شود؛ این نماد، فشار اسمی BAR را بیان می‌کند. برای نمونه، PN50 به معنای فشار کارکرد فلنج تا BAR 30 است.

استاندارد API نیز دارای رده‌های API 6A، API 6BX و API 6B است. فلنج‌های تولیدشده طبق این استاندارد می‌توانند فشار زیادی را تحمل کنند و به کلاس‌های 2000-3000-5000-10000-15000 تقسیم می‌شوند. به‌طورکلی، کلاس فلنج بیانگر تحمل فشار آن است؛ هرچقدر کلاس آن بیشتر باشد، ضخامت کف بیشتر بوده و مقاومت بالاتری دارد. این اتصال‌دهنده ازنظر ابعاد و سایز نیز بسیار متنوع است. انواع فلنج در قطرهای داخلی و خارجی متفاوت را می‌توان در بازار پیدا کرد. همچنین، جنس فلنج‌ها اغلب از فولاد و آلیاژهای آن است. البته برخی از تولیدکنندگان برای تولید فلنج از چدن و متریال دیگر استفاده می‌کنند که چندان کارایی نداشته و مدل فولادی آن محبوبیت بیشتری دارد.

انواع فلنج لوله

برای اتصال و آب‌بندی در سیستم‌های لوله‌کشی، فلنج‌ لوله در مدل‌های مختلفی طراحی و تولید می‌شود تا بتواند نیازهای متنوع صنعتی را پوشش دهد. هر نوع از این محصول، بسته به شرایط کاری، فشار، دما و نوع سیال، ویژگی‌ها و کاربرد خاص خود را دارد. شناخت این تنوع به انتخاب دقیق‌تر و عملکرد ایمن‌تر در خطوط لوله کمک می‌کند. در ادامه انواع فلنج لوله را معرفی می‌کنیم: 

• فلنج با سطح ساده (Flat Face Flange)

این فلنج همان‌طور که از نامش پیداست، سطحی صاف و ساده دارد. جنس آن نیز معمولا از فولاد یا چدن است و برای موقعیت‌هایی با فشار کم مانند اتصالات شیرآلات و مواردی که نشتی فاقد اهمیت است، بکار گرفته می‌شود. زمان اتصال فلنج ساده نیز دو فلنج باید از نوع صاف یا Flat باشند. این محصول ارزان‌ترین فلنج عرضه‌شده در بازار است.

• فلنج کور (Blind Flange)

فلنج کور دارای سوراخ یا منفذ نیست و جهت بستن یا کور کردن مسیر لوله و شیرآلات مورداستفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، برای مسدود نمودن خطوط لوله‌ها از فلنج‌های کور استفاده می‌شود. این مدل فلنج ازلحاظ فشار داخلی و بارگذاری پیچ نیز تنش‌پذیرترین است.

• فلنج با سطح برجسته (Raised Face Flange)

این فلنج دارای سطحی متشکل از شیار است. شیار یا لایه‌های سطح آن یک حالت برجسته در بدنه فلنج ایجاد کرده‌اند. تعداد و عمق شیارها نیز به کلاس فلنج بستگی دارد. میزان برجستگی در کلاس‌های 150 و 300 معادل mm 1.6 است که این مقدار در کلاس‌های بالاتر به mm 6.4 می‌رسد. به‌طورکلی، نحوه صحیح ساخت فلنج سطح برجسته در استاندارد mss-sp-6 تعریف شده است.

• فلنج نر و ماده (Male and Female Flange)

این فلنج به صورت جفتی تولید و عرضه می‌شود و آن را به حالت نر و ماده متصل می‌کنند. یکی از آن‌ها، سطح برآمده داشته و سطح دیگری، فرورفتگی دارد. ارتفاع قسمت برآمده حدود 6.4 میلی‌متر است و عمق فرورفتگی آن نیز تا 5 میلی‌متر برآورد می‌شود. همچنین، بیشترین استفاده از فلنج نر و ماده در صنعت پتروشیمی، نفت و گاز، آبرسانی و پایپینگ است.

• فلنج جوشی ساکت (Socket Weld Flange)

فلنج‌های جوشی ساکت یک محفظه جهت قرارگیری لوله دارند و آن‌ها را از داخل و خارج می‌توان جوشکاری کرد. این مدل فلنج لوله معمولا در سیستم‌های لوله‌کشی با فشار کاری بالا نصب می‌شوند. البته به دلیل فاصله انبساطی ایجادشده در آن کارایی لازم در سیستم‌های لوله‌کشی استنلس استیل را ندارد و در صورت نصب آن در چنین شرایطی، خوردگی ایجاد خواهد کرد.

• فلنج رزوه ای (Threaded Flange)

این فلنج که به آن فلنج دنده‌ای نیز گفته می‌شود در داخلش رزوه‌‌های مخروطی دارد. فلنج‌های رزوه‌ای در مواقعی که فشار و دما بالا است بکار می‌روند. برای اتصال آن‌ها، نیازی به عملیات جوشکاری نیست و معمولا به لوله‌هایی با رزوه خارجی وصل می‌شوند.

• فلنج گلودار جوشی (Welding Neck Flange)

فلنج گلودار جوشی که با نام فلنج گردن جوشی نیز شناخته می‌شود، قطعه‌ای مخروطی‌شکل است که برای اتصال به لوله یا سایر اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرد و اتصال آن از طریق عملیات جوشکاری روی گردن لوله انجام می‌شود. این نوع فلنج لوله، به‌دلیل طراحی خاص خود، عملکرد بسیار خوبی در شرایط فشار بالا و دماهای پایین دارد و در صنایع حساس کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است. باتوجهبه نوع ساخت، متریال و استاندارد تولید، قیمت فلنج گلودار ممکن است متغیر باشد.

• فلنج اوریفیس (Orifice Flange)

فلنج اوریفیس یک مدل فلنج گردن‌دار است که جهت کاهش یا بستن فشار در سیستم بکار می‌رود. سوراخ‌های تعبیه‌شده بر روی آن نیز وظیفه اندازه‌گیری جریان سیال گاز یا مایع را برعهده دارند.

• فلنج روکار (Slip On Flange)

جوش داخلی فلنج روکار در مقایسه با سایر فلنج‌ها بیشتر است و نصب بسیار ساده‌ای دارد. این فلنج را می‌توان در هر فشاری نصب کرد و لازمه‌اش، بکارگیری در فشارهای 150 و 300 است.

• فلنج ته کوب (Stud End Flange)

فلنج ته کوب مناسب فشارهای پایین و غیرحساس است و در زمان استفاده از آن، یک فلنج کف رینگ نیز بکار گرفته می‌شود.

• فلنج لپ جوینت (Lap Joint Flange)

فلنج لپ جوینت از یک سمت قابلیت جوشکاری و از سمتی دیگر، بخشی آستین‌مانند مشابه مدل ته کوب دارد. همچنین، از مشخصات بارز آن می‌توان به عدم ارتباط با سیال و چرخش دور محور اشاره کرد.

نحوه اتصال لوله ها با فلنج

اتصال لوله‌ها با فلنج به صورت ساده این‌گونه است که نخست یک فلنج به هر دو بخش لوله متصل می‌شود. درضمن، وسایل لوله‌کشی مانند پمپ با فلنج لوله است. دو فلنج از بخش سطح بر روی یکدیگر تعبیه می‌شوند. سپس، آن‌ها را با کمک پیچ و مهره‌ها فشرده و متصل می‌کنند. نکته مهمی که درباره اتصال لوله‌ها با فلنج وجود دارد، موضوع آب‌بندی میان سطوح است که برای پیشگیری از نشتی آن‌ها، واشر آب‌بندی (گسکت) مورداستفاده قرار می‌گیرد. این شیوه یک نحوه اتصال کاملا ساده و رایج است؛ اما همان‌طور که اشاره شد، فلنج‌ها انواع مختلفی دارند و هرکدام از آن‌ها با توجه به ویژگی‌هایشان به صورت خاصی در موقعیت مشخصی نصب می‌شوند.