مجله تفریحی

روش های گوناگونی جهت اتصال لوله و اقلام آن به همدیگر و یا به تجهیزات وجود دارد، مانند جوشکاری و … که یکی از این موارد اتصالات فلنجی میباشد (در مقاله ای دیگر کلیه روشهای اتصال به صورت خلاصه توضیح داده خواهد شد

 

 

 

مزایای روش اتصال به صورت فلنجی چیست ؟

 

مهمترین دلیل استفاده از این روش، قابلیت جداسازی آن میباشد (Removable) به این معنی که شما در صورتی که دو عدد لوله را مستقیما به یکدیگر جوش دهید، در صورتی که بخواهید آنها را جدا کنید بایستی برشکاری انجام شده و دوباره جوش دهید اما در صورتی که از فلنج ها استفاده کنید، میتوانید با باز و بسته کردن پیچ و مهره ها این کار را انجام دهید.

 

در این روش به هر دو لوله یک فلنج جوش داده میشود و این دو فلنج از قسمت Flange Face روبروی یکدیگر قرار گرفته و توسط پیچ و مهره ها (Bolts & Nuts) به یکدیگر فشرده و سفت میشوند. جهت جلوگیری از نشتی (Leakage) بین آنها از واشر آب بندی (Gasket) استفاده میشود.

 

این روش اتصال در موقعیت های مختلف استفاده میشود که برخی از آنها به شرح زیر میباشند:

 

– اتصال لوله به تجهیزات (مانند مخازن تحت فشار، پمپ ها ، کمپرسورها و ....

 

– تغییر متریال در لوله

 

– اتصال به شیرها (Valves) و دیگر اقلامی که در مسیر لوله قرار داشته و نیاز به تعمیرات احتمالی وجود دارد

 

– اتصال به تجهیزات ابزار دقیق (Instrument devices) که نیاز به تعمیرات احتمالی و یا کالیبراسیون دارند

 

– کلیه موارد دیگری که نیاز به جداسازی وجود دارد

 

لازم به ذکر است هزینه این نونع اتصال بسیار بیشتر از جوشکاری بوده اما به دلیل مزیت های اشاره شده بسیار مورد استفاده قرار میگیرد

 

 

 

فلنجها بسته به نوع جنس متناسب با فشاری که تحمل می کنند به کلاسهای مختلف به شرح زیر تقسیم می گردند: 

 

1- رده بندی فشار مطابق استاندارد ANSI B16.34

 

مطابق این استاندارد فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن به کلاسهای 150-300-400-600-900-1500-2500-تقسیم بندی می شوندکه این اعداد ماکزیمم فشار بر حسب PSIبوده که فلنجها در حداکثر دمای مجاز می توانند تحمل کنند ومعمولا فشار کارکرد حدود 2.4 برابر اعداد فوق می باشد. (رابطه فشار با دما برای جنسهای مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده است) 

 

 

 

2- رده بندی فشار مطابق استاندارد ISO

 

در این استاندارد فشار تحمل فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن با PN نشان داده شده که این نشان دهنده فشار اسمی بر حسب BAR می باشد . 

 

 

 

3- رده بندی فشار براساس استاندارد API (6A-6B-6BX)

 

 

 

این نوع فلنجها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنجهای گروهANSI بوده وبه کلاسهای 5000-3000-2000-15000-10000 رده بندی می گردند.

 

 

 

انواع فلنج ( فلنج گلودار - فلنج اسلیپان - فلنج تخت و ...)

 

    فلنج با سطح ساده   (FLAT FACE) (FF)

 

در این فلنج ها هنگامی که اتصال انجام می شود سطح دو فلنج مورد استفاده باید صاف باشد کاربرد اصلی آن زمانی است که برای سیستم از دو فلنج استفاده می کنیم ویا اتصالات آبی که به وسیله ریخته گری  ساخته شده اند است. معمولا فلنجهای چدنی و یا فولادی که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته می شوند. طبق استاندارد های فلنج (ASMEb31.1 ) وقتی فلنج سطح ساده درست شده به وسیله قالب های آهنی به فلنج های فولاد کربنی متصل شود باید فلنج های سطح بر جسته حذف شوند.

 

 

 

    فلنج نر وماده   (Male & Female) (M&F)

 

این فلنج حتما باید به صورت جفتی ساخته شود سطح یکی از فلنج ها دارای برآمدگی  وسطح دیگر دارای تو رفتگی می باشد که بنا به موقعیت استفاده شده سطح تو رفتگی و برآمدگی با نسبت های خاصی طراحی می شود که معمولا سطح ماده دارای 3/16-inch عمق تو رفتگی و سطح ماده دارای 1/4-inch برآمدگی می باشد  استفاده از فلنج های نر وماده را می توان در پوسته مبدل حرارتی به کانال  و پوشش فلنجی مشاهده کرد.

 

 

 

    فلنج با صفحه دارای زبانه و شیاردار(T&G)   (Tongue & Groove facing)

 

این نوع فلنج ها نیز  مانند فلنج های سطح صاف و نر وماده به صورت جفت وجود دارد. فقط تفاوت آن در این است که لایی (gasket) را روی خود قطر داخلی می گذارند و این کار را نیز روی قطر خارجی  انجام داد چون زبانه و شیار قطر داخلی ندارد وادامه دار نمی باشداین دلیل اصلی جلوگیری از خوردگی ، سلیش و فرسودگی است. این ساختار، سطح کمی از لایی ایجاد می کند و باعث می شود که به پیچ و دیگر اعضا بار کمتری وارد شود و بازدهی بیشتری داشته باشد.

 

 

 

    فلنج با سطح برجسته  (RF)    (RAISED FACE)

 

این نوع فلنج با یک  واشر صاف که قبلا از آزبست ساخته شده مهر و موم شده  اما در حال حاضر با مواد سازگار با محیط زیست ساخته می شود وبرای نصب و راه اندازی بین دو فلنج سطح برجسته طراحی شده است.در این نوع فلنجها سطح فلنج که درمقابل فلنج دیگر قرارگرفته و بر روی آن لایی قرار گرفته می شود نسبت به سطح کلی فلنج برجسته تر ساخته می شود.

 

 

 

    فلنج گلودار جوشی(Welding Neck Flange)

 

این نوع فلنج با داشتن گردن مخروطی که نهایتا در انتهای مسیرفلنج، شعاع آن با قطر لوله برابر می شود، مشخص است که در انتها به لوله جوش و متصل می گردد که این شکل ظاهری دلیل اصلی افزایش تحمل فلنج می باشد. کاربرد این فلنج در فشارهای بالا و دماهای زیر صفر است که علاوه بر این کاربرد برای زمانی که بارهای ارتعاشی و نوسانی دارد نیز مناسب است. فلنج های گلو دار جوشی از ناف مخروطی شکل شان بسادگی قابل تشخیص میباشند. که این ناف های مخروطی با شیب ملایمی به دیواره لوله یا اتصالات مربوطه جوش میگردند.

 

 

 

    اریفیس فلنج   ( orifice flange)

 

این فلنج  نوعی از  فلنج گردن دار است. کاربرد اصلی این فلنج ها برای مسدود کردن جریان و کاهش فشار است  از سوراخ هایی که در فلنج موجود است برای اندازه گیری جریان سیال مایع یا گاز استفاده می شود.

 

 

 

    فلنج اسلیپان (Slip On Flange)

 

از این فلنج برای تمام فشار ها میتوان استفاده کرد و لازمه استفاده در فشارهای 150 و 300 است  و جوش داخلی آن نسبت به دیگر فلنج ها از جمله گردندار 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 اسلیپان، تحت فشار داخلی ، ? فلنج های گلو دار جوشی بوده که این عمر تحت شرایط خستگی به ? تقلیل می یابد .از معایب این فلنج این است که اصولا ابتدا لوله ها باید جوش داده شوند و سپس اتصالات با آن تنظیم شوند . اتصال فلنج و زانو یا فلنج و یک سه راهی ممکن نیست زیرا اتصالات نامبرده یک انتهای مستقیم و راست ندارند وموجب لغزش بر روی فلنج میگردند.

 

 

 

    فلنج جوشی ساکت (Socket Weld Flange)

 

این فلنج دارای محفظه ای است که محل قرار گیری لوله می باشد. این نوع فلنج ها هم از داخل جوشکاری می شوند هم از بیرون فلنج . که اگر جوشکاری از داخل انجام شود هم مقاومت استاتیکی و هم مقاومت آن در برابر خستگی افزایش می یابد.کاربرد این فلنج ها در سیستم های لوله کشی  که دارای فشار کاری بالا  و قطر لوله کشی کم است می باشد. فلنج ساکت ولد اصولا برای استفاده در سایزهای کوچک ولی فشار بالا گسترش یافت . نیروی ایستایی آن برابر با فلنج های اسلیپان میباشد ولی مقاومت خستگی آنها 50%  بیشتر از فلنج های اسلیپان میباشد از معایب فلنج ساکت ولد همین" فاصله انبساطی" است که باید ایجاد شود . در سیستم های لوله کشی استینلس استیل که محتوی سیال خورنده میباشند این فاصله مشکل خوردگی ایجاد مینماید که در بعضی از جاها استفاده از فلنج ساکت ولد مجاز نمیباشد. من تخصصی در مهندسی خوردگی ندارم ولی با مراجعه به اینترنت شما میتوانید بسیاری از اطلاعات مربوط به مشکلات انواع خوردگی را پیدا کنید. همچنین از معایب فلنج ساکت ولد اصولا همان معایب مترتب به فلنج اسلیپان نیز میباشد. یعنی میباید اصولا ابتدا لوله جوشکاری شده و سپس نسبت به تنظیم اتصلات و نصب آن اقدام نمود.

 

 

 

    فلنج رزوه ای ( Threaded Flange)

 

همانطور که از نام این فلنج مشاهده می شود درون این فلنج ها رزوه کار شده است  فلنج رزوه ای که گاهی با عنوان دنده ای نیزاز آن نامبرده میشود برای شرایط ویژه به همراه مزیت اصلی آن که قابل اتصال بودن بدون عملیات جوشکاری میباشد استفاده میگردد. البته گاهی اوقات جهت مطمئن بودن از آب بندی یک پاس جوش آب بندی نیز به همراه آن استفاده میشود .هر چند بیشتر این تنش ها بصورت خم شدگی در محدوده مرکز فلنج اعمال میگردد ولی از آنجا که استانداردی برای قطر داخلی فلنج وجود ندارد این فلنج ها برای کاربرد در فشار و دما های بالاتر مناسب هستند.

 

 

 

    فلنج حلقه مشرک ( RTJ)  (Ring-Type joint)

 

در این نوع فلنج ها ممکن است در داخل آن  دارای سطح برجسته ای با حلقه های ماشینی شیاردار باشد.فلنج حلقه مشترک  معمولا در فشار های بالا (کلاس 600 و رتبه های بالاتر)  و در سرویس های بالای دما  ، دمای بالاتر از 800 درجه  فارنهایت مورد استفاده قرار می گیرد. این فلنج  بار اضافی فراتر ازتنش پیچ را نمی تواند تحمل کند و در  غیر این صورت ممکن  است باعث در هم شکستن واشر می شود.

 

 

 

    فلنج لبه دار  (lap joint flange)

 

این فلنج قابلیت این را دارد که بر روی محور خود چرخش داشته باشد از این رو تنظیم پیچ های آن ساده می باشد. فلنج لبه دار با سیال در تماس  نمی باشد.یکی از کاربرد های آن در مواردی است که سیستم زیاد در معرض زنگ زدگی و خوردگی می باشد که استفاده از این فلنج از نظر اقتصادی نیز به صرفه است. ولی مقاومت آن در برابر خستگی بسیار کمتر از فلنج گردن دار است.

 

 

 

    فلنج با جوش محفظه ای  (socket weld flange)

 

این فلنج دارای محفظه ای است که محل قرار گیری لوله می باشد. این نوع فلنج ها هم از داخل جوشکاری می شوند هم از بیرون فلنج . که اگر جوشکاری از داخل انجام شود هم مقاومت استاتیکی و هم مقاومت آن در برابر خستگی افزایش می یابد.کاربرد این فلنج ها در سیستم های لوله کشی  که دارای فشار کاری بالا  و قطر لوله کشی کم است می باشد.

 

 

 

    فلنج روکار  (slip on flange)

 

از این فلنج برای تمام فشار ها میتوان استفاده کرد و لازمه استفاده در فشارهای 150 و 300 است  و جوش داخلی آن نسبت به دیگر فلنج ها از جمله گردندار بیشتر اسن. 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.

 

 

 

    فلنج کور

 

فلنج های کور بدون سوراخ تولید میشوند و برای مسدود نمودن انتهای خطوط لوله ، شیرآلات ، و دهانه منبع های تحت فشار استفاده میگردند. از نقطه نظر فشار داخلی و بارگذاری پیچ ، فلنج های کور خصوصا در سایز های بزرگ پر تنش پذیر ترین نوع فلنج میباشد.

 

 

 

    تَه کوب (Stub End)

 

یک تَه کوب Stub End  همیشه با یک فلنج کف رینگ (Lap Joint Flange) به عنوان یک فلنج پشتیبان استفاده میگردد. ته کوب یکی از اتصالات فلنج بوده که در فشارهای پایین و و غیر حساس کاربرد دارد و یکی از شیوه های ارزان بند و بست فلنج ها میباشد. همانطور که گفته شد در سیستم های لوله کشی استینلس استیل، برای مثال یک فلنج کربن استیل می تواند بکار گرفته شود زیرا آنها با سیال تماس پیدا نمیکنند.

 

 

رده لوله (Pipe Schedule)

 

در زمان IPS لوله ها فقط با سه ضخامت تولید میشدند. در ماه مارس سال 1927 انجمن استاندارد آمریکا صنایع را ممیزی نمود و اقدام به ایجاد یک سیستم جدید که ضخامت دیواره لوله برپایه ردیف های کوچکتر میان سایزی بود را بنیان گذاشت. این سیستم جدید  که بعد ها بنام NPS معروف شد جایگزین سیستم قدیمی تر IPS شد، اینچنین بود که واژه (SCH) برای ضخامت تعیین اندازه اسمی  لوله ابداع شد. با الحاق شماره SCH به استاندارد IPS امروزه ما دامنه ضخامت لوله ها را با نام های زیر میشناسیم:

SCH 5, 5S, 10, 10S, 20, 30, 40, 40S, 60, 80, 80S, 100, 120, 140, 160, STD, XS and XXS.

اندازه اسمی لوله (NPS) فقط یک تخصیص دهنده بدون اندازه برای سایز لوله ها میباشد؛ اندازه استاندارد لوله فقط هنگامی تعیین میشودکه NPS به همراه یک شماره مشخص شده و بدون ذکر علامت اینچ بیاید.برای مثال NPS 6 نمایانگر یک لوله با قطر خارجی 168.3mm میباشد.

ربط دادن  NPS به قطر داخلی لوله آنهم با واحد اینچ بسیار بی ربط و بی معناست زیرا اندازه NPS 12   و  لوله های کوچکتراز آن دارای قطر خارجی بزرگتری از اندازه اسمی تخصیص داده شده هستند. ولی برای NPS 14 و بزرگتر از آن ،  NPS  برابر با 14اینچ میباشد.

برای یک NPS داده شده ، قطر خارجی بدون تغییر باقی میماند ولی ضخامت دیواره لوله با افزایش شماره رده (SCH) زیاد میشود. قطر داخلی لوله به ضخامت

دیواره لوله و به شماره رده (SCH) بستگی دارد.

اندازه لوله با دو واژه بدون شماره تعیین میگردد

•    اندازه اسمی لوله (NPS)

•    رده  (SCH)

و ارتباط بین این دو واژه هست که قطر داخلی یک لوله را مشخص مینماید.

اندازه لوله های استینلس استیل بوسیله استاندارد ASME B36.19 تعیین که قطر خارجی و شماره SCH و ضخامت لوله را پوشش میدهد.توجه کنید که مطابق استاندارد ASME B36.19  درانتهای تمامی (شماره) ضخامت های لوله های استینلس استیل یک پسوند (S) قرار دارد و اندازه هایی که بدون پسوند (S) میباشند متعلق به استاندارد  ASME B36.10 میباشند که برای لوله های کربن استیل در نظر گرفته شده است.

سازمان جهانی استاندارد ISO نیز یک سیستم تخصیص دهنده اندازه لوله بدون شماره را بکار میگیرد.قطر اسمی  (DN) که مخفف Diameter Nominal در سیستم های متریک استفاده میشود. آن نیز استاندارد سایز لوله را وقتی که به همراه شماره مشخص تخصیص داده شده باشد نشان میدهد. البته بدون علامت (mm) .  برای مثال DN 80 یک شماره معادل NPS 3 میباشد.

قطر خارجی واقعی

 NPS 1 actual O.D. = 1.5/16″ (33.4 mm)

NPS 2 actual O.D. = 2.3/8″ (60.3 mm)

NPS 3 actual O.D. = 3½” (88.9 mm)

NPS 4 actual O.D. = 4.1/2″ (114.3 mm)

NPS 12 actual O.D. = 12.3/4″ (323.9 mm)

در زیر شما میتوانید نمونه قطرواقعی داخلی لوله را پیدا کنید

 NPS 1-SCH 40 = O.D.33,4 mm – WT 3,38 mm – I.D. 26,64 mm

NPS 1-SCH 80 = O.D.33,4 mm – WT. 4,55 mm – I.D. 24,30 mm

NPS 1-SCH 160 = O.D.33,4 mm – WT 6,35 mm – I.D. 20,70 mm

بنابر محاسبات انجام شده بالا هیچ یک از قطر های داخلی برابر یک اینچ واقعی نمیباشند. قطر داخلی با ضخامت دیواره لوله (WT) مشخص میگردد.

 حقایقی که لازم است بدانید!

رده  40 , 80 خیلی به STD , XS  نزدیک میباشد و در خیلی از اندازه  ها یکسان میباشند.

NPS 12  وبالاتر ضخامت لوله بین رده 40 و رده STD متفاوت هستند. و از NPS 10  و بالاتر ضخامت لوله ها میان رده 80 و رده XS متفاوت میباشند. رده 10، 40، و 80 در خیلی از جاها مانند 10S, 40S, 80S میباشند.اما مراقب باشید از   NPS 12  تا NPS22  ضخامت لوله در بعضی از جاها متفاوت میباشد.لوله های دارای پسوند    

S  در این محدوده دارای ضخامت نازکتری میباشند.