اتصالات فلنجی چیست ؟ انواع این اتصالات از نظر شکل، ماده سازنده و روش اتصال

اتصال فلنجی flange connections نوعی اتصال است که در آن دو یا چند قطعه با استفاده از فلنج به یکدیگر متصل می‌شوند. فلنج (Flange) قطعه‌ای گرد با سوراخ‌هایی در اطراف آن است که روی لوله یا سایر قطعات قرار می‌گیرد. در هنگام نصب، پیچ‌ها یا مهره‌ها برای محکم کردن فلنج‌ها به یکدیگر استفاده می‌شوند. اتصالات فلنجی در بسیاری از صنایع، از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب و… کاربرد دارند. این اتصالات برای اتصال لوله‌های مختلف با یکدیگر، اتصال لوله‌ها به تجهیزات و شیرآلات، تغییر مسیر جریان سیال و ایجاد انشعاب در خط لوله استفاده می‌شوند. اتصالات فلنجی مزایای زیادی نسبت به دیگر انواع اتصالات دارند که از مزایای آن می توان به مقاومت بالا در برابر دما و فشار، قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف، سهولت نصب و نگه داری و امکان تعویض و تعمیر ان اشاره نمود. با این حال اتصالات فلنجی معایبی نیز دارند که میتوان به هزینه نسبتا زیاد آن، وزن زیاد و نیازمند مهارت و تجربه برای نصب اشاره نمود. ولی در کابردهای صنعتی مزایای این اتصالات نسبت به معایت آن بیشتر بوده و استفاده از آن ها را به لحاظ اقتصادی توجه پذیر می نماید. در ادامه به معرفی انواع اتصالات فلنجی خواهیم پرداخت.

فلنج چیست؟

فلنج قطعه‌ای گرد با سوراخ‌هایی در اطراف آن است که روی لوله یا سایر قطعات قرار می‌گیرد. در هنگام نصب، از پیچ و مهره استاد بولت برای محکم کردن فلنج‌ها به یکدیگر استفاده می‌شوند. فلنج‌ها برای اتصال لوله‌های مختلف با یکدیگر، اتصال لوله‌ها به تجهیزات و شیرآلات، تغییر مسیر جریان سیال و ایجاد انشعاب در خط لوله استفاده می‌شوند. فلنج‌ها را می‌توان به‌عنوان یک عنصر مهم مورد استفاده برای اتصال لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها و سایر تجهیزات به یکدیگر تعریف کرد.

فلنج‌ها از مواد مختلف، از جمله فولاد، چدن، استنلس استیل، آلیاژ آلومینیوم و… ساخته می‌شوند. فلنج‌ها بر اساس شکل، جنس، نوع اتصال و… به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند.

انواع اتصالات فلنجی از نظر شکل

اتصالات فلنجی از نظر شکل ظاهری به فلنج تخت، فلنج گرد، فلنج سطح برجسته و فلنج مخروطی یا همان گلودار تقسیم می شوند.

فلنج تخت

فلنج تخت ساده‌ترین نوع فلنج است. این فلنج دارای یک سطح تخت است که روی لوله یا سایر قطعات قرار می‌گیرد. در هنگام نصب، پیچ‌ها یا مهره‌ها برای محکم کردن فلنج‌ها به یکدیگر استفاده می‌شوند. فلنج‌های تخت معمولاً برای کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیاز به استحکام بالا ندارند، مانند سیستم‌های لوله‌کشی خانگی و صنعتی.

فلنج‌های تخت (FF) از واشرهای غیرفلزی (واشرهای نرم) استفاده می‌کنند و همیشه باید دارای سطح آب‌بندی دندانه‌دار باشند. این نوع فلنج برای کاربردهای فشار کم بسیار مناسب است و برای کلاس‌های فشار 125 و 250 استفاده می‌شود.

واشرها به طور مستقیم روی سطح آب‌بندی جلوی تیغه فلنج نصب می‌شوند. ناحیه آب‌بندی واشر از قطر داخلی فلنج تا قطر خارجی فلنج است. مواد معمولی واشرهای نرم معمولاً تا دمای 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) و فشار بیش از 20 بار (290 پوند بر اینچ مربع) درجه‌بندی نمی‌شوند. از آنجایی که فلنج‌های تخت از چنین ناحیه آب‌بندی بزرگی استفاده می‌کنند، به گونه‌ای ساخته شده‌اند که متناسب باشند. در فلنج های تخت، به دلیل اینکه از پیچ و مهره برای اتصال دو طرف فلنج استفاده می شود و این پیچ از داخل سوراخ های واشر نیز عبور می کند، به مرور زمان دچار جابجایی و چرخش نمی شود. به دلیل اندازه بزرگ سطح آب‌بندی، فلنج‌های تخت در برابر اعوجاج مکانیکی (خم شدن، کمان شدن و غیره) مقاوم هستند.

فلنج‌های تخت هرگز نباید با فلنج‌های سطح برجسته جفت شوند، به خصوص اگر فلنج سطح برجسته از ماده سخت‌تر ساخته شده باشد.

مزایا و معایب فلنج های تخت

از مزایای فلنج های تخت باید به موارد زیر اشاره نمود:

• سادگی : فلنج تخت ساده ترین نوع فلنج بوده و نصب آن آسان است.
• قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف: فلنج تخت میتواند در کابردهای مختلفی که نیازمند فشار و دمای بسیار بالا نیست استفاده شود.
• هزینه کم : نسبت به دیگر انواع فلنج ارزان است.

از معایب فلنج های تخت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاومت پایین : فلنج تخت استحکام زیادی ندارد و برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارند مناسب نیست.
• عدم انعطاف پذیری : فلنج تخت انعطاف‌پذیری زیادی ندارد و برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری دارند مناسب نیست.

در مجموع، فلنج تخت گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی است که نیاز به استحکام بالا و انعطاف‌پذیری ندارند.

فلنج گرد

فلنج گرد یا همان round flange یکی از اتصالات فلنجی است که برای اتصال بخش های مختلف کانال های گرد یا همان کانال های اسپیرال مانند زانویی، سه راه و.. مورد استفاده قرار می گیرد.

جنس فلنج های گرد عمدتا ورق های گالوانیزه ضخیم است که در این صورت به آن ها فلنج تسمه ورقی نیز می گویند. اتصالات فلنجی گرد را از نبشی نیز می سازند که در این صورت باید نوردکاری شوند. سپس با لایه ای از ضد زنگ یا رنگ پوشش داده شوند تا مقاومت آن در محیط بیرون نیز افزایش یابد.

فلنج سطح برجسته

فلنج سطح برجسته یا همان  Raised Face Flange سطح فلنج که روی فلنج روبرویی قرار میگیرد و بر روی آن گسکت قرار داده می شود نسبت به سطح اصلی فلنج برجسته تر است. مقدار این برجستگی ثابت نبوده و برای کلاس های مختلف متفاوت است. برای فلنج های کلاس 150 و 300 ضخامت این برجستگی 6/1 میلیمتر بوده و همین مقدار برای کلاس های بالاتر 4/6 میلیمتر است.

همچنین برجستگی ممکن است سطحی کاملا صاف داشته یا اینکه دارای شیار باشد. همچنین شیارها میتواند هم به صورت هم مرکز و هم بصورت حلزونی روی برجستگی فلنج تعبیه شوند که جزییات آن طبق استاندارد mss-sp-۶ مشخص می گردد.

فلنج های سطح برجسته دارای مزیت هایی شامل سطح برجسته برای قرارگیری واشر، ساخته شده از فولاد سخت و همچنین مقاومت به خوردگی بالا هستند. آب بندی بسیار بهتر از دیگر مزایای فلنج های سطح برجسته است.

فلنج مخروطی یا گلودار

فلنج گلودار دارای یک گردن مخروطی شکل است که انتهای این لوله مخروطی باید قطری برابر با قطر لوله داشته باشد. کاربرد این اتصال فلنجی جهت اتصال لوله ها، شیرآلات در تجهیزات صنعتی و همچنین تغییر قطر لوله است. این نوع فلنج در 2 نوع گردن بلند و معمولی ساخته می شود. آب بندی در این نوع اتصال فلنجی نیز همانند دیگر فلنج ها، از طریق یک واشر یا همان گسکت انجام می پذیرد.

از مزایای فلنج گلودار می توان به این مورد اشاره کرد که به دلیل فاصله ای که گلویی فلنج از لوله ایجاد میکند، قسمت اصلی فلنج مقاومت بالاتری در برابر انواع تنش ها، بارهای فشاری و برشی دارد.

انتهای گلویی باید از طریق جوشکاری لب به لب به لوله متصل گردد و فاصله ای که گلویی از فلنج ایجاد می کند سبب می شود هنگام جوشکاری، حرارت ایجاد شده روی قسمت اصلی فلنج کوچکترین اثر منفی نداشته باشد.

انواع اتصالات فلنجی از نظر مواد سازنده

فلنج فولادی

فلنج‌های فولادی (Steel Flanges) فلنج‌هایی هستند که از جنس فولاد ساخته شده‌اند. این نوع فلنج‌ها برای اتصال قطعات لوله یا تجهیزات صنعتی به کار می‌روند و در انواع مختلف فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. فولاد معمولاً برای فلنج‌ها به دلیل مقاومت خوبی که در برابر فشار، دما، و خوردگی دارد، انتخاب مناسبی است.

انواع فولاد می‌توانند برای تولید فلنج‌های فولادی استفاده شوند، از جمله:

فولاد کربنی (Carbon Steel): این نوع فولنج‌ها از فولاد کربنی تولید می‌شوند و معمولاً در برابر فشار و دماهای متوسط به کار می‌روند.

فولاد آلیاژی (Alloy Steel): این فلنج‌ها از فولاد آلیاژی ساخته می‌شوند که مقاومت بیشتری در برابر فشار و دما دارند. آنها معمولاً در شرایط سخت‌تر و در صنایع حساس به دما و شرایطی که دمای کاری بالاست مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فولاد استنلس استیل (Stainless Steel): این فلنج‌ها از استیل ضد زنگ تولید می‌شوند که به عنوان فولاد استنلس استیل شناخته می‌شود. آنها معمولاً در مقابل خوردگی و اکسیداسیون مقاومت بالایی دارند و برای سیستم‌های تغذیه آب، پروژه‌های خوراکی، و صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فلنج لبه‌ی کور (Weld Neck Flange)، فلنج مربع (Square Flange)، فلنج کولته (Threaded Flange)، و فلنج اسلیپ آن (Slip-On Flange) از جمله اتصالات فلنجی هستند که با انواع فولاد ساخته می شوند. هر نوع فلنج دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است و بسته به نیاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فلنج چدنی

فلنج‌های چدنی (Cast Iron Flanges) فلنج‌هایی هستند که از جنس چدن تولید می‌شوند. چدن معمولاً از آهن، کربن، و عناصر افزودنی دیگر تشکیل شده و از جنس‌های مختلفی مانند چدن خاکستری (Gray Cast Iron)، چدن داکتیل (Ductile Cast Iron) و چدن سفید (White Cast Iron) ساخته می‌شود.

استفاده اصلی از فلنج‌های چدنی در سیستم‌های لوله‌کشی و تجهیزات صنعتی است. این نوع فلنج‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص چدن، معمولاً در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی و اندرکنش با سیالات مختلف دارید، مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از نوع چدن‌ها، مانند چدن داکتیل (Ductile Iron)، دارای استحکام و انعطاف بیشتری هستند و در برخی موارد از آنها برای استفاده در فلنج‌ها استفاده می‌شود.

نوع و طراحی فلنج‌های چدنی به نوع سیستم و شرایط کاری بستگی دارد. این فلنج‌ها معمولاً به وسیله پیچ و مهره استاد بولت به قطعات دیگر متصل می‌شوند و برای ایجاد اتصالات محکم و مناسب بین قطعات لوله‌کشی یا تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فلنج های آلیاژ آلومنیوم

فلنج‌های آلیاژ آلومینیوم (Aluminum Alloy Flanges) از آلیاژ‌های آلومینیوم تولید می‌شوند. آلومینیوم به عنوان یک فلز مناسب به دلیل ویژگی‌هایی نظیر سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، و مقاومت در برابر اکسیداسیون شناخته می‌شود. این نوع فلنج‌ها به طور معمول در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا همراه با وزن پایین و استحکام در برابر شرایط محیطی مختلف باشد، به کار می‌روند.

از آلومینیوم در تولید فلنج‌ها استفاده می‌شود به دلیل وزن سبک آن، که به مهندسین این امکان را می‌دهد تا سیستم‌هایی با وزن کمتری ایجاد کنند. این فلنج‌ها معمولاً در صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آن وزن پایین و استحکام مسئله‌ای مهم است. به عنوان مثال، اتصالات لوله‌کشی در سیستم‌های حمل و نقل زمینی و هوایی ممکن است از فلنج‌های آلومینیوم ساخته شوند.

همچنین، آلومینیوم دارای خاصیت مقاومت به خوردگی می‌باشد که آن را برای برخی از صنایع خاص از جمله در صنایع غذایی و دارویی مناسب می‌کند. اما باید توجه داشت که فلنج‌های آلومینیوم به دلیل ویژگی‌های متفاوتی نسبت به فلنج‌های فولادی یا دیگر مواد، باید با دقت و به تطابق با نیازهای مخصوص استفاده شوند.

انواع اتصالات فلنجی با توجه به روش اتصال

اتصالات فلنجی با توجه به روش های اتصال به انواع جوشی و رزوه ای تقسیم می شوند.

فلنج های جوشی

فلنج جوشی (Welding Flange) یک نوع فلنج است که به صورت جوشی به قطعات لوله یا تجهیزات صنعتی متصل می‌شود. این نوع فلنج به عنوان یکی از روش‌های اصلی برای اتصال دو قطعه فلنج یا لوله به یکدیگر به کار می‌رود. ویژگی اصلی فلنج جوشی این است که اتصال به وسیله جوش صورت می‌گیرد و برای ایجاد اتصال محکم و بدون نشت بین دو قطعه لوله یا تجهیزات به کار می‌رود.

فرآیند جوشکاری می‌تواند به چندین روش مختلف انجام شود، از جمله جوشکاری MIG (Metal Inert Gas)، TIG (Tungsten Inert Gas)، و SMAW (Shielded Metal Arc Welding) که به معنای جوشکاری با الکترود روکشی است.

فلنج‌های جوشی معمولاً برای اتصالاتی که نیاز به استحکام و پایداری در برابر فشار و دما دارند، استفاده می‌شوند. آنها در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنایع پتروشیمی، و صنایع ساختمانی بسیار رایج هستند. همچنین، فلنج‌های جوشی معمولاً به وسیله بولت‌ها و سرپیچ‌ها به قطعات دیگر متصل می‌شوند.

معمولا جوشکاری از ناحیه ای انجام می پذیرد که انتهای فلنج به لوله متصل می گردد. این جوشکاری مربوط به اتصال دو سطح صاف فلنج به یکدیگر نیست.

فلنج رزوه ای 

فلنج رزوه‌ای (Lap Joint Flange) یک نوع فلنج است که به عنوان یکی از انواع فلنج‌های همچسبی شناخته می‌شود. این نوع فلنج به صورت معمول با انواع متفاوتی از مواد ساخته می‌شود، از جمله فولاد، آلیاژهای مختلف، آلومینیوم و غیره.

فلنج رزوه‌ای دارای دو قسمت اصلی است: یک حلقه گرد به نام “رینگ” (Stub End) و یک قسمت فلنجی. این دو قسمت با استفاده از بولت‌ها و سرپیچ‌ها به هم متصل می‌شوند. رینگ به قطعه لوله یا تجهیزات جوش داده می‌شود و بر روی آن جوش انجام می‌شود. سپس رینگ به داخل فلنج قرار می‌گیرد و با استفاده از بولت‌ها به فلنج متصل می‌شود.

از فلنج رزوه‌ای عمدتاً در مواردی استفاده می‌شود که نیاز به جدا کردن تجهیزات به راحتی برای تعمیرات یا تعویض دارید. این نوع فلنج به شما امکان می‌دهد تا رینگ (رزوه) را به سادگی جدا کنید و سپس باز به فلنج متصل کنید. این ویژگی بسیار مفید است در صورتی که نیاز به دسترسی به تجهیزات پشت فلنج یا جلوی فلنج داشته باشید بدون ایجاد جوش اضافی.

سخن پایانی

در این محتوا سعی شد تا اطلاعاتی کلی در مورد انواع اتصالات فلنجی با توجه به شکل فلنج، ماده سازنده و نوع اتصال به لوله ها در اختیار شما قرار گیرد. فلنج ها مزایایی همچون مقاومت بالا در برابر فشار و دما، قابلی استفاده در طیف وسیعی از صنایع، سهولت نصب و نگه داری و همچنین امکان تعویض و تعمیر هستند که آن ها را گزینه های جذابی برای استفاده در سیستم های لوله کشی صنایع تبدیل می کند.