فلنج جوشی چیست و چه کاربردی دارد؟

فلنج جوشی گونه‌ای از اتصال دهنده‌های لوله‌ها و شیرآلات به یکدیگر است. فلنج ‌ها قطعه دیسکی شکل می‌باشند که اغلب به صورت جفت، با استفاده از پیچ و مهره دو قطعه را به یکدیگر متصل می‌سازند، به آسانی باز شده و برای فشارهای پائین و بالا مناسب هستند.

فلنج جوشی در انواع مختلفی مثل گلودار، اسلیپون، کور و … تولید می‌شود. Face یا پیشانی تمام این نوع فلنج ‌های جوشی یعنی محلی که واشر روی فلنج قرار می‌گیرد دارای اشکال مختلفی هستند که در ادامه این مقاله از فانو به آنها اشاره شده است.

 فلنج چیست؟

فلنج ها نوعی اتصال دهنده هستند که به عنوان یکی از اصلی ترین اجزای لوله های صنعتی شناخته می شوند. در ادامه ی توضیح کاربرد فلنج چیست باید بدانید که این سازه ها قابلیت باز و بسته شدن با پیچ را داشته به همین دلیل امکان دسترسی آسان و سهولت در باز وبسته کردن قطعات پایپینگ را می دهد. این قابلیت ها امکان تعویض، نگهداری و تعمیر لوله ها را در اختیار کاربر قرار می دهد.

فلنج جوشی چیست؟

فلنج جوشی دارای اتصال لب به لب و تحمل فشار بالا هستند و همچنین قیمت بالاتری نسبت به دییگر فلنج ها دارند. شکل ظاهری فلنج  جوشی به شکل مخروطی هستند و قطر انتهای آن به اندازه قطر لوله می‌باشد.

از فلنج های جوشی در دمای پایین و فشار بالا استفاده می شود. این فلنج ها دارای ناف مخروطی شکلی هستند که از همین طریق به لوله ها و اتصالات دیگر جوش داده می شوند.

از مزایای این مدل به ساده بودن تنظیم پیچ های آن می توان اشاره کرد. زیرا این فلنج ها می توانند روی محور خود بر روی لوله حرکت داشته باشند. کاربرد فلنج های جوشی در مواردی هست که بیشتر خطر زنگ زدگی و خوردگی در آن سیستم وجود دارد.

معرفی انواع فلنچ جوشی

فلنج گلودار جوشی (Welding Neck Flange)

کاربرد فلنج گلودار جوشی در فشارهای بالا و دماهای پایین است. علاوه بر این برای زمانی که بارهای ارتعاشی و نوسانی بر روی سیستم اثر زیادی دارد استفاده می شود. فلنج های گلو دار جوشی از ناف مخروطی شکل شان به سادگی قابل تشخیص هستند. این ناف های مخروطی با شیب ملایمی به دیواره لوله یا اتصالات مربوطه جوش می شوند.

فلنج جوشی ساکت ولد  (Socket Weld Flange)

فلنج جوشی ساکت ولد یک برآمدگی در داخل خود دارد که محل قرارگیری لوله است. این نوع فلنج ها را باید هم از داخل و هم از خارج جوشکاری نمود. اگر جوشکاری از داخل انجام شود هم مقاومت استاتیکی و هم مقاومت آن در برابر خستگی افزایش می یابد. این نوع فلنج ها در سیستم های لوله کشی که دارای فشار کاری بالا و قطر لوله کشی کم است استفاده می شوند. نیروی ایستایی آن با فلنج های اسلیپون برابر است اما مقاومت خستگی آنها 50% بیشتر از فلنج های اسلیپون است.

فلنج اسلیپون (Slip On Flange)

جوش داخلی فلنج اسلیپون نسبت به دیگر فلنج ها ازجمله گلودار بیشتر است. کاربرد این فلنج در سیستم های معمولی است چون نصب آن ساده است ولی مقاومت آن هم در فشار داخلی و هم در برابر خستگی کمتر از فلنج گردن دار است. نیروی مقاومت محاسبه شده یک فلنج اسلیپون، تحت فشار داخلی، ⅔ فلنج های گلودار جوشی بوده که این عمر تحت شرایط خستگی به ⅓ تقلیل می یابد. از معایب این فلنج این است که اصولاً ابتدا لوله ها باید جوش داده شوند و سپس اتصالات با آن تنظیم شوند.

مزایای استفاده از فلنج جوشی برای اتصال

استفاده از فلنج و اتصالات فلنجی شاید در مواردی نظیر خطوط لوله سایز بزرگ و فشار بالا شاید تنها گزینه عملیاتی مناسب باشد، با این حال، نمی‌خواهیم با محدود کردن کاربرد فلنج به این موارد، از مزایای آن غافل شویم.

اتصالات فلنجی در مقایسه با سایر روش‌های اتصال سنتی مزایایی دارد که در این بخش می‌خواهیم به آن بپردازیم. به‌طور مثال، در خطوط لوله سایز بزرگ، استفاده از فلنج‌ها برای اتصال لوله‌ها، شیرآلات و سایر اجزای خط لوله ساده‌تر از اتصالات رزوه‌ای است. مهم‌تر از آن، در تجهیزات ساخت و ساز با قابلیت جابجایی، استفاده از فلنج بهترین انتخاب است. در ادامه به برخی دیگر از مزایای استفاده از فلنج برای اتصال اشاره می‌کنیم:

1. مونتاژ آسان‌تر در محیط‌هایی که در اطراف اتصال فضای کافی وجود ندارد.
2. در شیلنگ‌ها و لوله‌های سایز بزرگی که شوک، لرزش، فشار بالا و افزایش ناگهانی فشار وجود دارد، استفاده از فلنج برای اتصال گزینه مناسبی است.
3. در خطوط لوله طویل که تسهیل عملیات تعمیر و نگهداری یک دغدغه مهم به شمار می‌رود، استفاده از فلنج بهترین انتخاب است.
4. فلنج ها مطابق با استانداردهای مشخصی تولید می‌شوند، بنابراین، نیاز به محاسبات خاصی برای تشخیص ابعاد و طراحی ندارند.
5. به سادگی قابلیت جداسازی و جایگزین کردن لوله و سایر اجزای خط لوله را فراهم می‌کنند. باز کردن و جداسازی تنها با باز کردن چند پیچ و مهره قابل انجام است.

 پیشانی فلنج جوشی یا flange face چیست و معرفی انواع آن

پیشانی فلنج یا نشیمنگاه واشر روی فلنج طبق استانداردهای ASME B ۱۶.۵ & ASME B۱۶.۴۷ طراحی می‌شود.

متداول ترین پیشانی فلنج ‌های جوشی عبارتند از:

raised face یا به اختصار RF

flat face یا به اختصار FF

ring type joint یا به اختصار RTJ

tongue and groove یا به اختصار T&G

فلنج جوشی با پیشانی RF

یکی از متداول ترین پیشانی‌ها برای فلنج های جوشی، پیشانی سطح برجسته است. در این نوع فلنج ‌ها نشیمنگاه واشر کمی بالاتر از سطحی است که در آن سطح سوراخ کاری پیچ‌ها وجود دارد و این کار به دلیل این است که بتوان با سفت کردن پیچ فلنج‌ ها فشار مستقیم روی واشرها ایجاد کرده و درنتیجه آب بندی بهتری داشت.

به واسطه شکل این نوع نشیمنگاه، می‌توان جهت فلنج جوشی با سطح برجسته از انواع واشرهای گسکت و لاستیکی استفاده کرد.

ارتفاع برجستگی پیشانی فلنج جوشی در انواع ۱۶ بار و کلاس ۳۰۰ و ۱۵۰ حدود ۱.۶ میلیمتر است و در کلاس‌های ۶۰۰ و ۹۰۰ و ۱۵۰۰ و ۲۵۰۰ این ارتفاع حدود ۶.۳۵ میلیمتر است.

فلنج جوشی با پیشانی flat face

یکی دیگر از انواع پیشانی فلنج، سطح تخت است، در این نوع فلنج ‌ها سطح نشیمنگاه واشر با سطحی که در آن سوراخ کاری پیچ‌های فلنج قرار دارد، هم سطح است.

لازم به ذکر است که اگر قرار است فلنج جوشی با پیشانی سطح تخت با یک فلنج جوشی با سطح برجسته متصل شود حتماً لازم است ابتدا ارتفاع سطح برجسته فلنج raised face را حذف کرد.

فلنج جوشی با پیشانی رینگ جوینت

پیشانی فلنج از نوع رینگ جوینت نیز یکی از انواع متداول سطح فلنج است که بیشتر در سیستم‌های لوله کشی فشار بالا (از کلاس ۶۰۰ به بالا) و دما بالا (بالاتر از ۴۲۷ درجه سانتیگراد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نشیمنگاه واشر در این نوع فلنج ‌ها دارای یک شیار زاویه دار است که گسکت مورد استفاده جهت این نوع فلنج‌ها، رینگ گسکت است که بیشتر از جنس استیل ساخته می‌شود و این واشر استیل بعد از قرار گرفتن در این شیار و محکم کردن پیچ ها، موجب آب بندی فلز روی فلز می‌شود.

پرکاربردترین رینگ گسکت‌ها هم رینگ گسکت‌های نوع R است که از کلاس ۱۵۰ تا ۲۵۰۰ ساخته می‌شود و در دو نوع سطح مقطع بیضی و سطح مقطع هشت ضلعی تولید می‌شود و آب بندی نوع هشت ضلعی بهتر از نوع بیضی است.

فلنج جوشی با پیشانی زبانه و شیار

در این نوع پیشانی زبانه و شیار مطابق با یکدیگر ساخته می‌شوند به این صورت که روی پیشانی یکی از این فلنج‌ها یک حلقه برجسته با نام زبانه وجود دارد و روی سطح نشیمنگاه فلنج دیگر یک شیار ماشین کاری شده وجود دارد و این زبانه و شیار در هنگام محکم کردن پیچ فلنج‌ها با هم مطابقت داشته و در هم جفت می‌شوند. شکل ظاهری این نوع فلنج‌های جوشی با فلنج‌های دارای نشیمنگاه نر و ماده متفاوت است و قطر داخلی زبانه و شیار تا داخل فلنج امتداد نیافته است.

کاربرد فلنج جوشی

فلنج به طور خاص روشی برای اتصال لوله‌ها، سوپاپ‌ها، پمپ‌ها و سایر تجهیزات برای تشکیل سیستم لوله کشی است. اما از فلنج‌ها در بسیاری از کاربردها به شرح زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

۱- لوله کشی

می‌توان دو لوله فاضلابی را با لحیم کاری یا جوشکاری به یکدیگر متصل کرد اما این لوله‌ها در برابر فشارهای بالا مستعد ترکیدن هستند! اما استفاده از اتصال فلنجی است که می‌توان با پیچ و مهره قطعات را به یکدیگر وصل کرد، روشی ایمن‌تر است.

به این ترتیب، حتی اگر گازها یا مایعات در داخل لوله فشار زیادی ایجاد کنند، اغلب بدون مشکل به کار خود ادامه می‌دهند. از این نوع اتصال در متصل کردن لوله‌ها در تأسیسات مکانیکی و برقی مرتبط با پایپینگ مانند تجهیزات ابزار دقیق، خطوط لوله، مخازن تحت فشار، شیرآلات، کمپرسور، پمپ و موارد دیگر استفاده می‌شود.

 ۲- مکانیک

برای اتصال دو بخش از یک دو مقطع بزرگ در فضای بسته، اغلب بهتر است از فلنج و پیچ و مهره استفاده شود. مثالی که می‌توان از این مورد بیان کرد، اتصال بین موتور و گیربکس در خودرو است. در این حالت، هم موتور و هم گیربکس حاوی تعدادی از قطعات متحرک هستند که در صورت غبار آلود شدن یا وجود اشیا کوچک در داخل آنها به راحتی آسیب می‌بینند. با اتصال دیواره‌های بیرونی موتور و گیربکس از طریق فلنج خودرو، مهندسان از عملکرد داخلی هر دو محافظت می‌کنند.

۳- الکترونیک

فلنج‌ها در دوربین‌ها و سایر دستگاه‌های الکترونیکی نیز کاربرد دارد. اگرچه فلنج در چنین مواردی معمولاً تحت فشار زیادی قرار ندارد اما باید قطعات را محکم به یکدیگر وصل کند تا ذرات مضر هوا را از تجهیزات حساس داخلی دور نگه دارد. این فلنج‌ها معمولاً در اتصال دو ماده مختلف مانند شیشه لنز و بدنه دوربین استفاده می‌شوند.

همیشه در هنگام کار با فلنج مشکلات زیادی رخ می‌دهند. یکی از رایج‌ترین مشکلات مربوط به اندازه است که اغلب در فرآیند‌های جوشکاری فلنج‌ها دیده می‌شود. هنگامی که فلنج جوش داده می‌شود، قسمتی از آن بیرون می‌ماند که در زمان بهره برداری مشکل خوردگی ایجاد می‌کند. بنابراین باید به این مسئله بسیار توجه شود، در غیر این صورت ممکن است مشکلات جدی‌تری رخ دهند.

مشکل دیگری که مرتباً دیده می‌شود، سایش فلنج‌ها است. این مشکل کاملاً آشکار است و می‌توان آن را پیش بینی کرد. فرم‌های سایش فلنج را می‌توان به انواع زیر تقسیم کرد:

سایش خوردگی

در محیط خورنده، خوردگی و سایش ناشی از واکنش شیمیایی یا واکنش الکتروشیمیایی مواد در سطح اصطکاک به عنوان فرسایش خوردگی شناخته می‌شود. این سایش می‌تواند به سایش اکسیداسیون، سایش فرسایشی و سایش هیدروژن طبقه بندی شود. کم کردن فشار و استفاده از آلیازژ مناسب می‌تواند تاحدودی سایش خوردگی در فلنج‌ها را کاهش دهد.

سایش خستگی

اصطکاک بین دو سطح تماس وجود دارد که به دلیل حرکت‌های لغزشی بین دو سطح رخ می‌دهد. تحت تأثیر تنش تماسی متناوب، خستگی روی سطح مواد ایجاد می‌شود که باعث سایش خستگی می‌شود.

معرفی برندهای مختلف تولید فلنج جوشی

فلنج جوشی ملسی: فلنج های جوشی ملسی با استاندارد آلیاژی ASTM A105 که فرآیند ساخت آن ها فورجینگ می باشد تولید می شوند.

فلنج های جوشی مشهد، ماشین سازی اراک و غرب از جمله معروف ترین برندهای داخلی ساخت فلنج هستند.

فلنج های مارک Fad، Melesi، Galperti

برای کسب اطلاعات بیشتر و خرید این محصول به وبسایت گروه صنعتی فانو مراجعه نمایید.