【انواع فلنج استیل】 - استیل پوشان البرز

انواع فلنج استیل

فلنج ها قطعات دایره ای شکلی هستند که برای متصل کردن لوله ها به سایر تجهیزات استفاده می شوند. این تجهیزات شامل شیرآلات، کمپرسورها، پمپ ها، مخازن تحت فشار یا یک لوله دیگر می باشند. 

اصلی ترین مزیت استفاده از اتصالات فلنجی، امکان جداسازی (Removable) آن ها است. یعنی زمانی که از جوشکاری برای اتصال دو لوله استفاده می شود، برای جداسازی آن ها باید از برشکاری استفاده کرد، اما در صورت استفاده از فلنج، می توان با باز کردن پیچ و مهره ها آن ها را از هم جدا نمود.

در این روش، به هر دو لوله یک فلنج جوش داده می شود و برای آب بندی از گسکت (Gasket) در بین فلنج ها استفاده می شود. هزینه تمام شده اتصال فلنجی از جوشکاری بیشتر است اما قابلیت جداشدن فلنج ها مزیتی است که باعث شده از این روش استفاده بیشتری شود.

درباره فلنج استیل

محور فلنج دار به 3 قسمت تقسیم می شود :

1-Flange

2.گسکت ها

3- پیچ ها

در طراحی بیشتر فلنج ها  از ماشین کاری استفاده شده و قسمت هایی برای اتصال پیچ و مهره به یکدیگر و نیز تگیه گاهی به صورت کمان برای مقاومت آن در نظر گرفته می شود.

فلنج استیل از پر کاربردترین انواع فلنج است. انواع فلنج استینلس استیل در صنایع دارویی، کارخانجات غذایی، پالایشگاه ها و پتروشیمی ها، اسکله های حفاری نفت و گاز و سایر صنایع به کار برده می شوند و این همه به دلیل خصوصیت ضد زنگ و مقاومت بالای فلنج استیل می باشد.

بیشتر بخوانید: کاربرد کفرینگ استیل

کاربرد فلنج 

1-اتصال لوله ها به سایر تجهیزات و اقلام مرتبط با پایپینگ مانند تجهیزات ابزار دقیق (Instrument devices)، مخازن تحت فشار، شیرآلات (Vaves)، کمپرسور، پمپ و موارد دیگر

2-اتصال به تجهیزات و اقلامی که نیازمند تعمیرات احتمالی یا کالیبراسیون هستند.

3-اتصال دهنده برخی دستگاه ها به یکدیگر

4-اتصال لوله ها به یکدیگر

5-تنظیم جریان اندازه گیری فشار

6-کاربرد فراوان در خطوط انتقال

استاندارد ابعادی

در طراحی و سایزبندی فلنج ها از استاندارد ASME استفاده می شود. استاندارد ASME B16.5 در ساخت فلنجها با NPS ½ تا NPS 24 اینچ و استاندارد ASME B16.47 برای فلنجهای با ابعاد NPS 26 تا NPS 60 اینچ مورد استفاده قرار می گیرد. 

ضمناً پیچ و مهره های استفاده شده در اتصال فلنج ها مطابق استاندارد ASTM A193 B7 وB16  ASTM A193 است تا بتوانند در مقابل نیروهای کشش مقاومت بالایی داشته باشند.

تقسیم‌ بندی کلاس فلنج‌ ها براساس نوع و جنس 

1.رده بندی فشار فلنج طبق استاندارد 16.34 ANSI B

طبق استاندارد 16.34 ANSI B فلنج‌ های فولادی و آلیاژهای آن در رده‌ های 150، 300، 400، 600، 900، 1500، 2500 می‌باشند. این ارقام میزان ماکزیمم فشار را بر حسب PSI تعریف می‌کند که فلنج‌ ها تا چه حد می‌ توانند دمای بالا و گرما را تحمل کنند. طبق تعریف‌ های استاندارد فشار کارکرد فلنج‌ ها معمولاً  4/2 برابر این ارقام می‌ باشد.

2.رده‌ بندی فشار طبق استاندارد  ISO

طبق استاندارد ISO،  فشار کارکرد فلنج‌ های فولادی و همچنین آلیاژهای آن با واحد PN مشخص می‌شود. همچنین فشار اسمی آن طبق واحد BAR است و با هم یکسان نشان داده می‌شوند.

3.رده بندی فشار طبق استاندارد ( BX6- B6- A6 ) API

این نوع فلنج‌ در آلیاژهای 15000، 10000، 5000، 3000، 2000 تقسیم‌ بندی می‌شوند و همچنین تحمل بالاتری نسبت به فلنج‌ های گروه ANSI دارند.

مواد تشکیل دهنده فلنج

105B ASME که همان فولاد کربن آهنگری شده می‌باشد.

181A  ASME فولاد کربن آهنگری شده  که در جهت اهداف عمومی مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

182A ASME فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ آهنگری شده است.

350A ASME فولاد آلیاژ شده آهنگری شده می‌ باشد که برای سرویس های با دمای پایین استفاده می شود.

انواع فلنج استیل بر اساس گرید فولاد

۳۰۴ - ۳۰۴L 

این گرید رایج ترین درجه از فولاد ضد زنگ می باشد و به خوردگی و حرارت و سرما مقاوم است که قابلیت جوشکاری دارد. میزان کربن این گرید از 316 کمتر است. از این نوع  در دمای بالا بیش از ۸۰۰ درجه فارنهایت يا ۴۲۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود. فولاد۳۰۴ برای فرآوری کردن، نگه داری و حمل و نقل مواد غذایی و جوشکاری کاربرد دارد.همچنین فولاد ۳۰۴ در مبدل های حرارتی صفحه ای،لوازم خانگی، مصالح ساختمانی، مواد شیمیایی و صنابع غذایی استفاده می شود.

۳۱۶-۳۱۶L

این رایج ترین درجه فولاد ضد زنگ بعد از استیل ۳۰۴  است. استيل ۳۱۶ مقاومت به خوردگی بالاتری را نسبت به ۳۰۴ دارد. در دمای بالا ۳۱۶ درجه فارنهایت یا دمای بالاتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد استفاده از فلنج استیل A316 توصيه میشود.

استیل 316 به دلیل وجود مولیبدن دربرابر خوردگی در محیط های اسیدی مقاوم است. در جوشکاری ضخامت بالای این استیل به عملیات آنیل پس از جوشکاری به منظور حداکثر مقاومت در برابرخوردگی نیاز است ولی در جوشکاری با ضخامت کم نیازی به عملیات آنیل نیست.

نوع 316 ال که نوع کم کربن این نوع استیل است مقاومت بالایی در برابر کاربید در لبه ها دارد و پس از جوشکاری نیازی به عملیات آنیل ندارد.

در اب دریا و سایر اماکن عملکرد بهتری نسبت به فولاد۳۰۴ دارد که به همین دلیل به آن فولاد ضد زنگدرجه دریایی گفته می شود ولی در برابر آب گرم مقاوم نیست.

۳۰۴H – UNS S30409

۳۰۴H یک ضد زنگ کروم آستنیتی است و شامل طیف وسیعی از کربن ۰.۰۴ – .۱۰ برای مقاومت بالا در برابر حرارت در دمای بالا است. این گرید کلیه خصوصیات عمومی و خصوصیات فولاد ضد زنگ درجه ۳۰۴ معمولی را دارا می باشد.

۳۱۶H – UNS S31609

این گرید از برخی جهات مشابه  ۳۰۴H است. درجه ۳۱۶H یک نوع کربن بالا از استینلس استیل درجه معمولی ۳۱۶ است که حاوی درصد کمی مولیبدن برای استفاده در کاربردهای صنایع دریایی است. همچنین می تواند در شرایط سخت به عنوان ماده غیر مغناطیس استفاده شود. این گرید دربرابر سولفوریک اسید فسفریک اسید فرمیک اسید و استیک اسید مقاوم است. این نوع کمتر مورد استفاده قرار می گیرد ولی همچنان تولید می شود.

۳۱۷

یک درجه کروم آستنیتی حاوی مولیبدن و مشابه درجه ۳۱۶ ، دارای مقدار مقاومت بیشتری در برابر تنش، مقاومت بالاتر در برابر کشش، سرویس دهی بیشتر در دمای بالا و مقاومت کلی در برابر خوردگی از کلرید، محلول های سولفوریک یا سایر مواد خورنده می باشد. 

۳۱۰-۳۱۰S

این گرید با درجه ای ضد زنگ با کارایی عالی ، مورد استفاده در برنامه های مبدل حرارتی و پروژه هایی با دمای بالا با شوری زیاد می باشد، حاوی محتوای کروم و نیکل افزایش یافته است و در مقایسه با درجه های ضد زنگ رایج تری مانند ۳۰۴ و ۳۰۹ دارای خصوصیات مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون و خوردگی است.

ساخت فلنج استیل

در اغلب قطعاتی مانند فلنج استیل همه جزییات مربوط به محاسبات حول محور حک می شود.

نوع ماشین کاری استیل ها بسته به نوع متفاوت است.

بعد از ماشین کاری قطعه توسط دستگاه تراش، ماشین کاری فرز آن انجام می شود و با توجه به محاسبات، محل قرار گیری پیچ و مهره تراش می خورد.

با توجه به مدت زمان طولانی ماشین کاری برای تولید فلنج استیل و  هر متریال دیگر، نمونه اولیه از طریق ریخته گری آماده می شود و سپس با دستگاه های cnc فرز و تراش آنها را پرداخت می کنند .

مقایسه فلنج استیل و فلنج کربن استیل

همانطور که ذکر شد فلنج ها از لحاظ کلاس کاری و ظاهری چند نوع هستند و هر کدام برای کاربرد خاص تولید می شوند، از نظر تحمل فشار نیز در چند سری کلاس تقسیم بندی می شوند. وزن فلنج فولادی با افزایش کلاس فلنج و همینطور رده فلنج کربن استیل افزایش می یابد.

فولاد یا استیل ضد زنگ آلیاژی با محتوای زیاد کروم و نیکل می باشد.

حداقل کروم ۱۰.۵%

حداقل نیکل۸%

حداقل کربن.۱.۵%

فلنج ضد زنگ در برابر خوردگی مقاوم است و هرچه مقدار کروم  افزایش یابد مقاومت قطعه نیز بیشتر می شود. از طرف دیگر افزایش مولیبدن باعث افزایش مقاومت در برابر اسید ها و حمله محلول های کلرید می شود.

در بین فلنج ها، فلنج های کربن استیل پرمصرف ترین نوع فلنج ها می باشد. فلنج فولادی و استیل با توجه به  لوله و اتصالات که فولادی یا استیل انتخاب شده اند، مورد استفاده قرار می گیرند.

هرچه عدد رده کربن بیشتر باشد، محصول مقاومت بیشتری دارد و در کارهای لوله کشی که سیال فشار بیشتری در حرکت دارد بکار برده می شود.

از مزایای فلنج ضد زنگ می توان این موارد را برشمرد:

1-مقاومت در برابر لکه شدن

2-تعمیر کمتر و درخشان تر بودن 

3-مقاومت عالی در تماس با رطوبت ناشی از آب و یا مایعات اسیدی

4-مقاومت به خوردگی و فرسایش سطحی و حفره ای، به دلیل بالا بودن درصد نیکل و کروم

5-مقاومت بالا در برابر خطر تابیدگی و خوردگی در دمای بالا و عملیات حرارتی

6-تنش تسلیم مناسب و مقاومت در برابر ارتعاشات ناشی از ماشین کاریها و در نتیجه تلرانس پایین در فینیش ابعاد و اندازه ها

7-مقاومت  کششی و خمشی  بالای استنلس استیل 

8-کیفیت ظاهری و کیفیت تراکم آلیاژ و کیفتی سطح ماشین کاری استنلس استیل 

تفاوت های فلنج استیل(304 ، 316 ، 321 ) و فلنج کربن استیل (فولادی) با توجه اطلاعات حک شده روی هر کدام به شرح زیر است:

1- کد عملیات حرارتی انجام شده روی آن

2- جنس تشکیل دهنده آن

3- کلاس فلنج یا مقدار فشار قابل تحمل

4- سایز اسمی لوله

5- نام شرکت سازنده

6- قطر سوراخ ها

انواع فلنج استنلس استیل و فلنج کربن استیل

در شناخت انواع فلنج دانستن دو نکته ضروری است، به آن قسمت از فلنج که به لوله متصل می شود قسمت انتهایی (End) و سمت دیگر آن که به یک فلنج یا شیر متصل می شود، پیشانی ((Face گفته می شود.

فلنج ها بر اساس قسمت انتهایی یا End به پنج دسته تقسیم می شوند:

1-فلنج های گلودار جوشی (Welding Neck Flange)

2-فلنج اسلیپون (Slip On Flange)

3-فلنج ساکت جوشی (Socket Weld Flange)

4-فلنج کور (Blind flange) 

5-فلنج رزوه ای (Threaded Flange) 

فلنج ها بر اساس قسمت پیشانی (Face) به سه دسته تقسیم می شوند

1-فلنج سطح صاف (Flat Face)

2-فلنج سطح برجسته (Raised Face) 

3-فلنج (RTJ (Ring-Type joint

فلنج های اریفیس (Orifice Flange)، لپ جوینت (Lap-Joint flange) و کف رینگی (Stub End) جزو هیچکدام از دسته بندی های ذکر شده نیستند.

1-فلنج گلودار جوشی (Weld Neck Flange)

این فلنج مخروطی شکل است و  از نظر محاسبات، قطر فلنج ، ارتعاشات  و دقت کنس داخلی  و بیرونی فلنج، حساسترین نوع فلنج بشمار می رود. ماشین کاری دیواره این نوع فلنج ها با شیب ملایمی انجام می شود. نافی فلنج استیل گلودار با توجه به محاسباتی از قبیل مقاومت و فشار موجود روی این نوع فلنج ها صورت می گیرد. گلویی این نوع فلنج استیل ها برای مقاومت در برابر فشار خارجی و داخلی و دمای بالا و ارتعاشات غیر مستیقم می باشد .

قطر ماشین کاری داخلی فلنج با لوله ای که به آن متصل می شود برابرا است. در صورت عملیات جوشکاری نباید هیچ تابیدگی در آن شکل بگیرد . این فلنج در دو نوع فلنج گلودار پایه کوتاه و فلنج گلودار پایه بلند 

2-فلنج روکار (Flange Slip on):  

فلنجهای روکار همانطور که از نامشان مشخص است یک طرف دارند و به فلنج لبه دار نیز معروفند. مانند اتصالات سوکدی، فاصله لوله تا انتهای فلنج یک شانزدهم اینچ است. در اتصال این نوع فلنج، لوله به گونه ای داخل فلنج قرار می گیرد که فاصله ای تا 3.2 میلیمتر بین آنها ایجاد شود، بیرون با جوشکاری متصل می شود. می توان گفت این فلنج استیل نوعی فلنج ساکد ولد است که از زاویه لبه، جهت آب بندی و تراز لوله استیل و جوشکاری کردن آن نیز برای پیوند لوله به فلنج می باشد. فلنج روکار برای لوله کشی های معمولی این نوع فلنج کاربرد فراوانی دارد  .

این فلنج برای اتصال لوله به منبع اصلی و انشعاب گیری از مخازن و تعبیه خروجی استفاده می شود.

مزایای فلنج استیل روکار

1-نصب آسان 

2-تراز ساده 

3-عدم نیاز به تلرانس دقیق برای بریدن لوله

4-قابل استفاده برای تمام فشارها 

معایب فلنج استیل روکار

1- در برابر ارتعاشات نسبت به سایر فلنج ها مقاومت کمی دارد

2-شکل پذیری آن در دمایهای بالا

3-جوشکاری داخلی آن کمی خسته کننده تر است .

3-فلنج با جوش محفظه ایی (Socket weld Flange):

کاربرد این فلنج برای فشارهای بالاست. آب بند این فلنج با استفاده از کونیک ساکد ولت صورت می گیرد که در هر حال نیاز به جوشکاری دارد، اما تفاوتش با بات ولد یا همان فلنج های جوشی ساده در این است که کلیه آب بندی های اولیه این فلنج از طریق کونیک سوکت ها انجام می گیرد و جوشکاری فلنج تنها برای مقاومت آن در برابر فشار  می باشد. مقاومت خستگی آنها 50% بیشتر از گونه  اسلیپان می باشد  اما نیروی ایستایی آنها برابر است .

قبل از جوشکاری برای مونتاژ فلنج، ابتدا باید لوله کاملا وارد محفظه اتصال شده و حدود 1.5 میلیمتر به عقب کشیده شود بطوریکه این فاصله در حین عملیات جوشکاری حفظ شود . دلیل وجود این فاصله نیز تنش های لوله در حین جوشکاری و تاثیرات آن می باشد .

مزایای فلنج استیل ساکد ولد:

1-آب بندی بالاتر از فلنج های رزروه و جوشی 

2-ابعاد و اندازه های فیتینگ بسیار دقیق 

3-مونتاژ فلنج ساکد ولد بهتر و دقیق تر 

معایب فلنج استیل ساکد ولد: 

1-هزینه بالاتر در تولید

2-دسترسی سخت برای خرید به انواع مدلها

4-فلنج کور (Blind Flange):

این فلنج ها به صورت بسته و درپوشی است و راه خروج ندارند. مسدود کردن لوله، شیرآلات، و دهانه منبع های تحت فشار کاربردهای این نو فلنج است. فلنج  کور از پرتنش ترین فلنجهاست و بیشترین مقاومت را دارد. برای استقاده در فشار و دمای بالا از این فلنج ها استفاده می شود .

مقاومت و مونتاژ و به ویژه استاندارد پیچ و رزوه ها در این نوع فلنج اهمیت ویژه ای دارد. 

مزایای فلنج کور :

1-نصب آسان

2-مسدود کردن لوله به آسانی

3- آب بند خوب با استفاده از اورینگ های کف 

4-تولید بسیار ساده 

5- مقرون به صرفه

5- فلنج رزوه ایی( Screw Flange ):

فلنج دنده ای یا رزوه ای به عملیات جوشکاری برای اتصال نیاز ندارد. فلنج رزوه ای بیشتر در سایزهای کوچک مورد استفاده قرار می گیرند . دنده زنی این فلنج به صورت نرو ماده می باشد تا فلنج به وسیله رزروه اتصال پیدا کند. در طراحی این فلنج از ساختار سه نوع فلنج استفاده شده است، دنده زنی داخل این فلنج از یک طرف ، ساکد ولد بودن فلنج و جوشکاری نهایی در همین فلنج طرح ساده انجام می گیرد.

در لوله کشی هایی که ضخامت لوله کم است از استفاده از این نوع فلنج ها پرهیز کنید چون قطر لوله کم است و دچار شکستگی خواهد شد، دوم این که اگر در مرحله اول نشکند باعث شکل گیری نامناسب خواهد شد و بالاخره نقطه اتصال صد در صد پس از مدتی دچار خرابی می شود.

کاربرد فلنج رزوه ای

1-جاهایی که نیاز به مقاومت بالا در اتصال فلنج به لوله باشد.

2-زمانی که فلنج جهت اتصال به شیرآلات ابزار دقیق یا سایر شیرهای صنعتی رزوه دار استفاده می شود.

3- در ارتفاع یا شرایط سخت نیاز به فیت شدن فلنج قبل از جوشکاری با لوله باشد.

4-زمانی که احتمال به باز شدن یا تعویض این فلنج در مدت زمان خاصی وجود داشته باشد.

مزایای فلنج های رزوه ای:

1-باز و بسته کردن آسان فلنج

2-تغییرات آسان در جابجایی خطوط لوله کشی  بدون نیاز به برشکاری

3-سرویس دوره ای و هزینه های تعمیرات کم

معایب فلنج استیل رزروه ای

1-خطر نشتی لوله ها  و اتصالات پشت فلنج 

2-هرز شدن رزوه ها و نیاز به تعمیرات دوره ای 

3-استحکام کمتر آب بندی ها نسبت به فلنج های جوشی 

4-کیفیت کنترل کمتر 

بیشتر بخوانید: کاربرد سه راهی تبدیل استیل 

فلنج اریفیس (Orifice Flange):

فلنج اریفیس یکی از فلنج های پیشرفته و پر کاربرد و همچنین گران با محاسباتی عالی می باشد . در سیستم اندازه گیری تنظیم جریان مایعات از فلنج استیل اریفیس کاربرد زیادی دارد. این فلنج در مواقعی که نیاز به تنظیم جریان فشار قوی مایع و همچنین قطع و وصل کردن آن با واحدهای گوناگونی است و حساسیت کار تا حدی است که جای اشتباهی وجود ندارد بکار می رود.

فلنج اریفیس معمولا از جنس کربن استیل ساخته می شود و ترکیبی از فلنج گلودار و فلنج رزوه ای است. این فنلج دارایپ یچ های اضافه تر برای استحکام بیشتر و ایجاد جک می باشد، دارای کلاس 30 مطابق استاندارد ASME B16.36 و اتصالاتی مانند گسکت اسیل ، پیچ استیل ، واشر فنری استیل است. در ضمن تلرانس ابعادی از استاندارد ASME B16.5 پیروی می کند .

نکات مهم این فلنج فولادی عبارتند از :

1-فلنج اریفیس دارای پیچ قفل می باشد و اهمیت پیچ قفل در این است که فشار فیت شدن فلنج ها زیاد است.

2- فلنج دارای 8 پیچ است که به صورت جفت جفت به هم متصل می شوند.

3-پیچ های فلنج اغلب پیج M10 به بالا می باشد و فلنج همیشه کاربرد فشار قوی دارد.

مزایای فلنج اریفیس

1-دارای پیچ جک برای سهولت در باز شدن

2-سوراخهای قلاویز شده برای اتصال وسایل اندازه گیری

3- در فشارهای کلاس 300 الی کلاس 2500 و از جنس کربن استیل تولید میشوند .

4-مقاومت بالا و محاسبه شده و مطمئن در برابر فشار و دما و ارتعاش