مقدمه
در سیستمهای لولهکشی صنعتی، انتخاب صحیح فلنج نقش مهمی در ایمنی، آببندی و تحمل فشار دارد. دو نوع رایج فلنج، فلنج جوشی (Welded Flange) و فلنج دندهای (Threaded Flange) هستند که هر کدام ویژگیها، مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. در این مقاله بهطور کامل تفاوتها، کاربردها و مزایا و معایب این دو نوع فلنج بررسی شده و در نهایت با یک جدول مقایسهای، انتخاب را برای شما سادهتر خواهیم کرد.
فلنج چیست؟
فلنج یک قطعه مکانیکی است که برای اتصال لولهها، تجهیزات و شیرآلات در سیستمهای لولهکشی استفاده میشود. این قطعه به شکل دیسکهای گرد بوده و با پیچ و مهره به هم متصل میشود، که امکان نصب، جداسازی و تعمیر آسان را فراهم میکند. فلنجها در صنایع مختلف از جمله انتقال آب، گاز و نفت کاربرد دارند.
اجزای فلنج شامل بدنه، سوراخهای پیچ و مهره، سطح آببندی و واشر برای جلوگیری از نشت سیالات است. روشهای اتصال فلنج شامل جوشکاری، رزوهای و پیچ و مهرهای است و بطور خاص در این مقاله فلنج جوشی و دنده ای بررسی خواهند شد.
مزایای فلنجها شامل نصب آسان، آببندی قوی و انعطافپذیری در طراحی است. این قطعات به دلیل استحکام بالا و تحمل فشار و دما در صنایع سنگین به کار میروند.
فلنجها و نقش آنها در سیستمهای لولهکشی
فلنجها قطعاتی دیسکیشکل هستند که امکان اتصال لولهها، شیرآلات و تجهیزات فرآیندی را فراهم میکنند. مهمترین دلایل استفاده از فلنج شامل موارد زیر است:
- امکان جداسازی و تعمیر سریع تجهیزات
- آببندی مطمئن در سرویسهای حساس
- تحمل تنشهای فشاری، دمایی و مکانیکی
- قابلیت نصب تجهیزات کنترلی و اندازهگیری
اجزای اصلی فلنج شامل بدنه، سوراخهای پیچ، سطح آببندی و واشر است. بسته به شرایط سرویس، از روشهای جوشی، دندهای یا اتصال با گسکت برای نصب استفاده میشود.
در این مقاله تمرکز اصلی بر دو نوع اتصال پرکاربرد یعنی فلنج جوشی و فلنج دنده ای است.
فلنج جوشی چیست؟ (Welded Flange)
فلنج جوشی از طریق جوشکاری مستقیم به لوله متصل میشود. این نوع اتصال از نظر استحکام، آببندی و مقاومت مکانیکی، بالاترین سطح امنیت را ایجاد میکند. به همین دلیل در صنایع زیر بهطور گسترده استفاده میشود:
- نفت و گاز
- پتروشیمی
- پالایشگاه
- نیروگاه بخار
- خطوط انتقال فشار بالا
مزایای اصلی فلنجهای جوشی
- مقاومت بسیار بالا در برابر فشار داخلی و خارجی
- آببندی عالی و حداقل احتمال نشتی
- مناسب سرویسهای دما بالا و شوک حرارتی
- توزیع یکنواخت تنش در محل اتصال
انواع فلنج جوشی
۱. فلنج جوشی لب به لب (Weld Neck Flange)
فلنج جوشی لببهلب یکی از مقاومترین و مطمئنترین انواع اتصالات فلنجی است که بهطور گسترده در صنایع فشار و دمای بالا مورد استفاده قرار میگیرد. این فلنج دارای یک گردن مخروطیشکل است که طراحی آن به توزیع یکنواخت تنشها از روی فلنج به دیواره لوله کمک میکند.
۲. فلنج اسلیپون (Slip-On Flange)
فلنج اسلیپآن از لحاظ نصب سادهترین و اقتصادیترین نوع فلنج جوشی محسوب میشود. در این نوع، لوله از داخل فلنج عبور کرده و توسط دو پاس جوش داخلی و خارجی تثبیت میشود.
۳. فلنج ساکت ولد (Socket Weld Flange )
فلنج ساکت ولد زمانی استفاده میشود که نیاز به هماهنگی دقیق لوله و فلنج وجود داشته باشد. در این نوع، لوله داخل حفرهای کوچک قرار گرفته و تنها از بیرون جوشکاری میشود. این طراحی باعث ایجاد یک مسیر جریان هموار و بدون اغتشاش در داخل لوله میشود.
۴. فلنج لپ جوینت (Lap Joint Flange – LJF)
فلنج لپجوینت به همراه یک استاباند (Stub End) استفاده میشود. لوله به استاباند جوش داده شده و فلنج آزادانه روی آن میچرخد. این قابلیت چرخش آزاد، نصب را بسیار آسانتر کرده و امکان تنظیم راحت سوراخهای پیچ را فراهم میکند.
۵. فلنج جوشی حلقهای (Ring Type Joint Flange – RTJ)
فلنج RTJ یکی از تخصصیترین انواع فلنجهای صنعتی است. در سطح آببندی این فلنج یک شیار دقیق تعبیه شده است که گسکت فلزی حلقهای (Ring Gasket) در آن قرار میگیرد. طراحی RTJ باعث ایجاد یک مهر و موم فلزی–فلزی شده و در برابر نشتی تقریباً نفوذناپذیر است.
فلنج دنده ای چیست؟
فلنجهای دندهای یا رزوهای (Threaded Flanges) نوعی از فلنجها هستند که دارای رزوه داخلی هستند و به جای جوشکاری، لوله به صورت پیچی به آنها متصل میشود. این نوع فلنجها بیشتر برای فشارهای پایین و جایی که نیاز به جداسازی و نصب سریع وجود دارد، مورد استفاده قرار میگیرند.
انواع فلنج دندهای:
۱. فلنج دندهای ساده (Plain Threaded Flange)
این نوع فلنج دارای رزوههای استاندارد داخلی است که لوله به داخل آن پیچ میشود. این نوع فلنج بیشتر در سیستمهای لولهکشی با فشار و دمای پایین، مانند سیستمهای آب، هوا و گاز طبیعی استفاده میشود و نیازی به جوشکاری ندارد.
۲. فلنج دندهای مخروطی (Tapered Threaded Flange)
این فلنج دارای رزوههای مخروطی است که در آن لوله به تدریج پیچ میشود و محکمتر میگردد. این نوع فلنجها مقاومت بیشتری در برابر نشت دارند و برای سیستمهای فشار بالاتر نسبت به فلنجهای دندهای ساده مناسب است و در برخی موارد میتواند برای کاربردهای نفت و گاز استفاده شود.
۳. فلنج دندهای با لبه (Threaded Lap Joint Flange)
این نوع فلنج همراه با یک استاب اند (Stub End) استفاده میشود و لوله از طریق استاب اند به فلنج متصل میشود. فلنج خود به لوله متصل نمیشود و تنها نقش نگهدارنده دارد. در سیستمهایی که نیاز به اتصال و جدا کردن مکرر وجود دارد استفاده می شود و فشار و دمای کمتری نسبت به فلنجهای دندهای مخروطی تحمل میکند.
۴. فلنج دندهای با حلقه آببندی (Threaded Ring Type Joint Flange – RTJ)
این نوع فلنج دندهای مشابه فلنج RTJ است و دارای شیار حلقهای میباشد که در آن یک واشر فلزی برای جلوگیری از نشت قرار میگیرد. در این نوع فلنج، لوله به صورت دندهای به فلنج متصل میشود. این فلنج مناسب برای سیستمهایی است که با فشار و دمای بالا که نیاز به اتصال دندهای دارند و احتمال نشت در آنها بیشتر است.
۵. فلنج دندهای کاهنده (Reducing Threaded Flange)
این نوع فلنج دندهای برای اتصال لولههای با سایزهای مختلف به کار میرود. یک طرف فلنج دارای رزوهای است که با لوله سایز بزرگتر همخوانی دارد و طرف دیگر برای لوله کوچکتر طراحی شده است. برای اتصال لولههای با سایزهای مختلف در یک سیستم استفاده میشود و کاربردهای کمفشار مانند سیستمهای آب و هوا را پوشش میدهد.
۶. فلنج دندهای کور (Threaded Blind Flange)
این نوع فلنج دندهای فاقد سوراخ مرکزی است و برای بستن انتهای لوله یا سیستم به کار میرود. لوله به صورت دندهای به فلنج متصل شده و انتهای آن بسته میشود. برای بستن انتهای لولهها و جلوگیری از جریان سیال در سیستمهای فشار پایین و جایی که نیاز به جداسازی سریع وجود دارد.
خرید فلنج دنده ای و جوشی
جدول مقایسه مشخصات فنی فلنج جوشی و فلنج دنده ای
| معیار مقایسه | فلنج جوشی (Welded Flange) | فلنج دندهای (Threaded Flange) |
|---|---|---|
| روش اتصال | اتصال دائمی با جوشکاری لببهلب، سوکت ولد یا فیلتولد؛ مناسب خطوط حساس و فشار بالا | اتصال رزوهای بدون نیاز به جوش؛ مناسب سیستمهای سبک و کمفشار |
| میزان تحمل فشار | تحمل فشار بسیار بالا؛ مناسب Class 600 و بالاتر | محدود به فشارهای پایین؛ معمولاً کلاسهای ۱۵۰ و ۳۰۰ |
| میزان تحمل دما | مناسب دماهای بالا خصوصاً در سیستمهای بخار، روغن داغ و سرویسهای HP | غیرمناسب دماهای بالا؛ رزوه باعث ضعف ساختاری میشود |
| مقاومت در برابر نشت | بسیار کم؛ جوشکاری ساختاری از نشت جلوگیری میکند | متوسط تا ضعیف؛ وابسته به کیفیت رزوهها و سفتی اتصال |
| هزینه نصب | هزینه و زمان نصب بالا به دلیل نیاز به تجهیزات جوشکاری | هزینه نصب کم؛ عدم نیاز به جوشکاری |
| نگهداری و تعمیر | بازکردن سختتر؛ اتصال ثابت و غیرقابل جداسازی سریع | بسیار آسان؛ مناسب سیستمهایی که نیاز به باز و بسته شدن دارند |
| کاربردهای صنعتی | نفت و گاز، پتروشیمی، پالایشگاه، نیروگاه، خطوط فشار و دمای بالا | تأسیسات آب، هوا، گاز خانگی، خطوط ابزار دقیق، سیستمهای کمفشار |
| محدودیتها | نیاز به فضای کافی برای جوشکاری؛ عدممناسب برای محیطهای قابل اشتعال | عدم تحمل فشار بالا؛ احتمال آسیب رزوه در طول زمان |
| دوام اتصال در طولانیمدت | بسیار بالا؛ جوش ساختاری تغییر نمیکند | متوسط؛ رزوهها پس از مدتی دچار خوردگی یا لقی میشوند |
جمعبندی:
فلنجهای جوشی به دلیل اتصال جوشی محکم و مطمئن و با احتمال نشت پایین، انتخابی مناسب برای سیستمهای فشار بالا و دما بالا هستند. در میان انواع فلنجهای جوشی، فلنج جوشی لب به لب برای کاربردهای سنگینتر استفاده میشوند، در حالی که فلنجهای اسلیپون و ساکت ولد گزینههای مقرونبهصرفهتر و سریعتری برای نصب در سیستمهای فشار کمتر یا لولههای کوچکتر هستند.
در طرف مقابل فلنجهای دندهای برای کاربردهای کمفشار مناسب هستند و بیشتر در جایی که نیاز به نصب سریع و بدون جوشکاری است، به کار میروند. انتخاب نوع مناسب فلنج دندهای به فشار، دما و نوع سیال سیستم بستگی دارد، و بسته به نیاز میتوان از فلنجهای دندهای ساده، مخروطی یا نوعهای پیشرفتهتر مانند فلنج RTJ استفاده کرد.
سوالات متداول (FAQ)
آیا میتوان فلنج دندهای را در سرویس فشار بالا استفاده کرد؟
خیر، فلنجهای دندهای به دلیل احتمال نشت، تنها برای فشارهای کم تا متوسط پیشنهاد میشوند.
بهترین انتخاب برای خطوط نفت و گاز چیست؟
فلنج جوشی لب به لب (Weld Neck) بهترین گزینه برای سرویسهای سنگین است.
آیا فلنج دندهای نیاز به واشر دارد؟
بله، اما کیفیت آببندی آن نسبت به روش جوشی پایینتر است.
