دسته: تاسیسات

فلنج : flange – گونه‌ای از اتصال دهنده‌های لوله‌ها، شیرآلات و دستگاه‌ها به یکدیگر می‌باشد. فلنج‌ها قطعه دیسکی شکل می‌باشند، که اغلب بصورت 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 می‌باشند.

فلنج‌ها از جمله اتصالاتی هستند، که خطوط لوله انتقال (با هر نوع سیال) را به یکدیگر متصل کرده، همچنین شیرآلات را به لوله‌های جوش داده شده، مرتبط می‌سازند. فلنج‌ها اغلب از جنس پلی اتیلن، استیل، فولاد، آلیاژهای آهن و یا چدن ساخته می‌شوند. فلنج‌ها بسته به نوع جنس متناسب با فشاری که تحمل می‌کنند به کلاس‌های مختلف تقسیم می‌گردند.

 ۱مشخصات

• ۲کلاس فلنجها
• ۳انواع فلنج
  • ۳.۱فلنج با سطح ساده (FLAT FACE)
  • ۳.۲فلنج با سطح برجسته (Raised face)
  • ۳.۳فلنج نر وماده (Male & Female)
  • ۳.۴فلنج با صفحه دارای زبانه و شیاردار (Tongue & Groove facing)

مطابق استاندارد، مشخصات فلنج که شامل موارد ذیل می‌باشد باید بر روی فلنج حک گردد:

۱–نام تجاری تولیدکننده فلنج

۲–سایز اسمی لوله (قطر خارجی لوله که فلنج به آن جوش داده خواهد شد

۳–مقدار فشار قابل تحمل توسط فلنج (به آن کلاس فلنج هم گفته می‌شود

۴–شکل سطح فلنج (شکل سطح فلنج مهمترین قسمت تشکیل دهنده یک فلنج می‌باشد

۵–سوراخها (گاهی بعنوان ضخامت دیواره نیز بیان می‌گردد

۶–مواد تشکیل دهنده فلنج (مطابق استاندارد ASTM این عدد بیان کننده مشخصات مواد خام مورد استفاده برای تهیه فلنج می‌باشد

۷–شماره یا کد مربوط به عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی فلنج

به طور کلی پنج نوع فلنج پلی اتیلن در خطوط لوله با جوش لب به لب بکار می‌روند که در زیر آورده شده‌اند: ۱– Weld Neck Flanges نوع معمولی و بلند ۲-Slip-on Flanges 3- Reducing Flanges 4- Increaser Flanges 5- Lap-Joint Flanges،Van Stone

فلنجها بسته به نوع جنس متناسب با فشاری که تحمل می‌کنند به کلاسهای مختلف به شرح ذیل تقسیم می‌گردند:

۱–رده‌بندی فشار مطابق استاندارد ANSI B۱۶٫۳۴

مطابق این استاندارد فلنجهای فولادی وآلیاژهای آن به کلاسهای ۱۵۰-۳۰۰-۴۰۰-۶۰۰-۹۰۰-۱۵۰۰-۲۵۰۰-تقسیم‌بندی می‌شوندکه این اعداد ماکزیمم فشار بر حسب PSI بوده که فلنجها در حداکثر دمای مجاز می‌توانند تحمل کنند ومعمولا فشار کارکرد حدود ۲٫۴ برابر اعداد فوق می‌باشد. (رابطه فشار با دما برای جنسهای مختلف در استاندارد فوق مشخص گردیده‌است

۲–رده‌بندی 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 می‌باشد.

بعنوان مثال PN۳۰ یعنی فشار کارکرد فلنج ۳۰ BAR می‌باشد.

۳–رده‌بندی فشار براساس استاندارد API (6A-6B-6BX)

این نوع فلنجها دارای تحمل فشار بیشتری نسبت به فلنجهای گروهANSI بوده وبه کلاسهای ۵۰۰۰-۳۰۰۰-۲۰۰۰-۱۵۰۰۰-۱۰۰۰۰ رده‌بندی می‌گردند.

فلنج با سطح ساده (FLAT FACE)

در این نوع از فلنجها سطح یک فلنج که باید در مقابل سطح فلنج دیگر قرار گیرد صاف می‌باشد. معمولاً فلنجهای چدنی و یا فولادی که در فشارهای کم کاربرد دارند از این نوع ساخته می‌شوند.

فلنج با سطح برجسته (Raised face)

در این نوع فلنجها سطح فلنج که درمقابل فلنج دیگر قرارگرفته و بر روی آن لایی قرار داده می‌شود نسبت به سطح کلی فلنج برجسته تر ساخته می‌شود. بر اساس استاندارد مقدار برجستگی درتمام اندازه‌ها برای کلاسهای ۱۵۰و ۳۰۰ برابر 1.6mm وکلاسهای بالاتر برابر 6.4mm می‌باشد. در قسمت برجستگی ممکن است سطح کاملاً صیقلی (smooth finish) و یا دارای شیار (serrated finish) باشد واین شیارها یابصورت هم مرکز ویا حلزونی می‌باشد که روش ساخت آن در استاندارد (mss-sp-۶) مشخص گردیده است (معمولاً عمق شیارها 0.4mmوفاصله آن از هم 0.8mmمی‌باشد)

فلنج نر وماده (Male & Female)

صفحه این نوع فلنجها که بصورت جفت وجود دارد یکی دارای برآمدگی (به ارتفاع 6.4mm) و دیگری تو رفتگی (به عمق 5mm) می‌باشد.

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

این نوع فلنج نیز بصورت جفت وجود دارد و همانند فلنج نر و ماده بوده با این تفاوت که قطر داخلی زبانه و شیار تا سوراخ فلنج (مسیر جریان) ادامه ندارد و بنابراین لایی (gasket) را روی قطر داخلی و خارجی خود نگه می‌دارد و همین باعث می‌شود لایی (gasket) از خوردگی و فرسودگی محفوظ بماند. ساختمان زبانه و شیار مینیمم سطح لایی نوع مسطح را ایجاب می‌کند و بنابراین تحت فشار پیچها کمترین بار و ماکزیمم راندمان اتصالی (joint efficiency) ممکنه برای لائیهای مسطح را خواهد داشت. دراین نوع اتصال میزان برآمدگی زبانه ۶.۴mm و میزان عمق شیار برابر ۵mm می‌باشد.

به طور کلی هفت نوع فلنج پلی اتیلن در خطوط لوله با جوش لب به لب بکار می‌روند که در زیر آورده شده‌اند:

۱– Blind Flange یا فلنج کور:

یک صفحه گرد بسته که در پایان میسر لوله کشی و مسیرهای دارای فشار به کار می‌رود. این نوع فلنج و همچنین پیچ‌های آن عموماً فشار بیشتری نسبت به دیگر فلنج‌ها تحمل می‌کند که ماکزیمم  این فشار در مرکز آن قرار دارد. با توجه به کلاس فلنج می‌تواند فشار متناسب را تحمل کند.

۲– Weld Neck Flange یا فلنج گردن دار جوشی:

فلنج گردندار دارای یک گردن مخروطی است که شعاع این گردن در انتها با قطر لوله برابر و به آن جوش می‌شود. وجود این گردن باعث تقویت تحمل فلنج می‌گردد. این نوع فلنج برای تحمل فشارهای بالا و دماهای زیر صفر و همچنین بارهای نوسانی و ارتعاشی مناسب است.

۳– Slip on Flange یا فلنج روکار:

این نوع فلنج در سرویسهای معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نصب آن ساده است و مقاومت آن در برابر فشار داخلی دو سوم و در برابر بار خستگی یک سوم فلنج گردن دار و هزینه نصب آن مقداری بیشتر است.

۴– Lap joint Flange یا فلنج لبه دار:

همانند فلنج معمولی است که لایه پایینی وجود نداشته و انتهای آن پخ دارد و لوله در سر دیگر جوش لب به لب می‌شود. این فلنج با سیال تماس ندارد و هزینه آن از فلنج گردندار یک سوم بیشتر است و مقاومت در برابر تنش آن تنها یک دهم فلنج گردندار است.

۵– Socket weld Flange یا فلنج با جوش محفظه ایی:

همان‌طور که از اسم آن پیداست این فلنج محفظه‌ای دارد که لوله درون آن قرار می‌گیرد. اگر این فلنج از داخل هم جوشکاری شود، مقاومت در برابر خستگی آن یک و نیم برابر و مقاومت استاتیکی آن برابر فلنج Slip on می‌شود.

۶– Screw Flange یا فلنج رزوه ایی:

درون این فلنج‌ها رزوه کار شده است و لوله می‌تواند درون آن پیچ شود. از مزایای این فلنج‌ها عدم احتیاج آنها به جوشکاری است. البته در صورت لزوم و فشارهای بالا می‌توان از جوش نیز در آنها استفاده کرد. کارایی این فلنج‌ها در فشارهای بالا است.

۷– Orifice Flange یا اریفیس فلنج:

…

اتصالات بخشی از لوله كشی است كه برای تغییر جهت حركت، شاخه گذاری و یا اتصال بخش ها در سیستم لوله كشی استفاده می شوند، انواع گوناگونی دارند و در سایز های مختلف و وزن های گوناگون (Schedule) مانند لوله ها ساخته می شوند اتصالات معمولا به سه دسته تقسیم می شوند. ته جوش داده (Butt–Weld)،پیچی جوش داده (Socket–Weld)، پیچ خورده است. فقط متداولترین نوع را در این مقاله مقایسه می كنیم.

 

مواد سازنده:

مانند لوله ها اتصالات نیز از مواد گوناگونی ساخته می شوند و معمولا منطبق با جنس لوله هایی كه بدان ها اتصال می یابند ساخته می شوند. بعضی از جنس Cast Iron و برخی Malleable Iron و برخی Forged Steel و بقیه حتی از صفحه های لوله شدۀ استیل ساخته می شوند. بیشترین استفاده در این میان مربوط به كربن استیل به همراه Stainless Steel, Chromes، آهن، برنج،مس، سرب، آلومینیوم، شیشه، لاستیك و انواع گوناگون پلاستیك و مواد فلزی پلاستیك دار می باشد.

   

انواع اتصالات:

بطور عادی اتصالات به سه دسته اصلی تقسیم می شوند: On–Line,In–Line و خاتمه اتصالات In-Line عبارتنداز:

(Reducers,Couplings,Tees Elbows ELL) اتصالات On–Line عبارتند از: دامنه وسیعی از O–Letها كه اساسا برای ایجاد انشعاب كاربرد دارند. خاتمه ها، عبارتند از اشكال مختلف كلاهك ها و درها كه برای بستن انتهای لوله بكار می روند. همچنین مواردی را بررسی خواهیم كرد كه بعنوان جایگزین هایی برای این سه نوع مطرح می گردند.

 

اتصالات Butt-weld (ته جوش داده):

 

(Elbows(ELLS:

Elbow اتصالی است كه برای تغییر جهت بكار می رود. 5 نوع اساسی آن موجود است دور بلند 450 دور بلند نوع سوم نیز 900 دور كوتاه می باشد. نوع چهارم دور بلند كاهشی و نهایتا نوع پنجم دور بلند 1800خم بازگشتی است.

( Butt–Weld) به طور پایه در اندازه های 900 یا 450 ساخته می شود. با این حال برای سفارش خاص و با هزینۀ مضاعف سایزهای بزرگتر با شعاع های گردشی متفاوت ساخته می شوند.این اتصالات (900یا 450 یا 1800) می توانند برای كاربردهای زاویه ای خاص در سیستم تغییر یافته و اصلاح شوند. Elbow می تواند مانند لوله با شعله و یا ماشین در زاویه ای خاص برش بخورند. سر دیگر با ماشین صاف میشود و به زاویه ای مناسب برای جوشكاری می رسد. این عمل آسیبی به اتصالات نمی رساند.

اتصالات دور بلند و دور كوتاه می بایست به خوبی فهمیده شوند. دور بلند یعنی ابعاد مركز تا پایان 1.5 (یك و نیم) برابر سایز اسمی لوله است. (مثال)

دور كوتاه یعنی ابعاد مركز تا پایان برای دور كوتاه 4 اینچی،4 اینچ است. ELL دور بلند استاندارد اصلی است. همۀ Elbowها در سیستم، دور بلند900 در نظر گرفتهمی شود. مگر آن كه چیز دیگری نوشته شده باشد. این یعنی طراح باید استثنائات از این قانون را مشخص نماید. اگر 450 باشد طراح باید ذكر كند “450ELL” و در كنار سمبل آن در صفحه طراحی بنویسد. اگر دور كوتاه 900 به كار رود باید در كنار آن بنویسد. S.R همچنین اگر Elbow به زاویه فرد تراشیده شده باشد می بایست در كنار آن ذكر شود. طراح می بایست دور بلند استفاده كند مگر آنكه شرایط چیز دیگری به او تحمیل نماید.

دور كوتاه 900 فقط می بایست زمانی استفاده شود كه فضای كم، اجازه استفاده از نوع بلند را ندهد. 450 به طور عادی زمانی به كار می رود كه بخاطر اهدافی احتیاج به جایگزینی آن پیش می آید. 1800 بیشتر زمانی بكار می رود كه سازنده قصد ساخت Coilبرای سرد كردن یا گرم كردن به عنوان بخشی از تجهیزات را دارد. خم های برگشتی به طور عادی استفاده نمی شوند،مگر زمانی كه احتیاج به ساختن ساختاری پیچیده پیش می آید. هدف از كاربرد دور بلند 900 كاهشی، انجام وظایف Elbow و Reducer (كه بعدها بحث خواهیم كرد) می باشد. این ELL به شكلی ساخته می شود كه یك سر آن در یك سایز و سر دیگر آن یك تا دو سایز كوچكتر باشد. استفاده از این نوع ارزانتر نیست بلكه صرفا جای كمتری اشغال می كند. ابعاد دور بلند برای دور بلند 900 كاهشی، بر پایه سایز سر بزرگتر تعیین می شود. چون نام گذاری دور بلند و دور كوتاه برای 900 ELL بر پایه سایز اسمی لوله است، طراح به سرعت یاد می گیرد كه ابعاد مركز تا پایان چگونه است. ابعاد مركز تا پایان برای 450 ELL به طور عادی فقط در نمودار یافت می شود. با این حال راه میانبری برای دانستن ابعاد وجود دارد. می بینید كه این ابعاد همچنین بر پایه سایز اسمی لوله هستند. این راه میانبر برای همه 450 ELLها از 4 اینچ تا 24 اینچ كاربرد دارد. شما می توانید این كار را در ذهن انجام دهید. به سادگی سایز لوله را سه بار در 0.5 ضرب كنید. جواب های بار اول و سوم را با هم جمع كنید. عدد بدست آمده ابعاد 450 ELL است. (مثال)

 

Tees :‌

هدف اساسی از بكار بردن Tee ایجاد انشعاب از لوله است. انشعاب ممكن است هم سایز شاخه های اصلی و یا چند سایز كوچكتر باشد. بخاطر مسایل اقتصادی استفاده از Tee به طور عادی محدود به انواع، سایز به سایز یا مستقیم (هر سه اتصال هم سایز هستند) یا نوع كاهشی (زمانی كه انشعاب یك سایز كوچكتر از شاخه اصلی است) می باشد. روش ایجاد انشعاب با سایزهای كوچكتر دیگر، بعدها بحث خواهد شد. ابعاد Tee به سادگی ابعاد ELL نیست. برایTee می بایست به نمودارها رجوع شود. ابعاد موجود در نمودارها استاندار شده بین همه تولیدكنندگان است. برای نوع مستقیم (Straight Tee) ابعاد مركز تا پایان برای هر دو سر و برای خروجی انشعاب یكسان می باشد. برای نوع كاهشی مركز تا پایان انشعاب خروجی متفاوت با شاخه اصلی است.

 

Reducers :

اتصالی است كه برای تغییر سایز خط لوله (به سایز بزرگتر یا كوچكتر) استفاده می شود و دو نوع دارد: هم مركز، كه خط مركزی ورودی و خروجی یكسان است. نوع دیگر، مختلف المركز كه در آنها خط مركزی ورودی و خروجی یكسان نیست. در نوع مختلف المركز یك سمت آنها یكدست و مسطح است. بسته به نوع نصب دو نوع بالا مسطح (TF) و پایین مسطح (BF) دارد. همچنین نیاز به داشتن (X) كنار مسطح (غرب، شرق، جنوب، شمال) نیز وجود دارد. مشخص نیست كه كدام حالت بیشتر كاربرد دارد.

نوع هم مركز معمولا در مواردی كاربرد دارد كه شاخه اصلی عمودی است نوع دیگر در مواردی كه شاخه اصلی افقی است مانند خطوط لوله و مكش پمپ كاربرد می یابد. ابعاد این نوع اتصال می بایست از نمودار ها برسی شود اما معمولا میان سازندگان برای سایز مشخص استاندارد شده است. طول Reducer برای محدوده ای از سایز ها یكسان است (مثلا ابعاد یك سر،تاسر دیگر برای10X4 ، 10X6،10X8 همگی 7 می باشد.) همانطور كه می بینید طول آن در مقایسه با قطر خیلی كوچك است.  

 

Caps :

Weld cap اتصالی است كه برای بستن انتهای لوله به كار می رود. انتهای بسته Cap نیم بیضی است و ابعاد آنرا باید از منابع جستجو كرد. این اتصالات را در بیشتر موارد می بایست در زیر ساختار لوله كشی به نام Boot جستجو كرد. Boot لوله كوتاهی منتهی به Cap است كه به زیر خط لوله بخار الصاق شده و وظیفه اش جمع اوری میعانات است.

جایگزین ها: در اینجا چند جایگزین برای راه های عادی عنوان شده در بالا مطرح خواهیم نمود. 

 

Mitres :

از Elbow بعنوان راهی برای تغییر جهت صحبت كردیم. بدون استفاده از آنها هم این امر امكان پذیر است می توان این كار را به كمك Miter ELL انجام داد در اینجا دیگر اتصالات به كار نمی روند.Miter معمولا در موارد سایز بزرگ و فشار پایین كاربرد می یابد. طریقه ساخت Miter بدین صورت است كه تغییر مسیر بوسیله قطعات لوله بریده شدهبا زاویه ای مخصوص (بسته به تعداد قطعات و تعداد جوش های لازم) انجام می شود. این روش هنگامی كه زوایای فرد مورد نیاز باشند واقعا موثر است. دو تا از قطعات، لولۀ ورودی و لوله خروجی است. ممكن است قطعات میانی لازم نباشند و یا بر عكس چندین عدد لازم باشد؛ این وابسته به زاویه چرخش است. یك 450 با گردش ساده با دو قطعه و یك جوش در نظر گرفته می شود. تغییرات دیگر در جهت با سه قطعه و دو جوش انجام می شود. و به هین منوال ادامه می یابد. تعداد جوش ها همیشه یكی كمتر از قطعات است.

بسته به سایز و Schedule لوله، Miter میتواند ارزانتر از خریدن اتصالات باشد در مورد لوله های با قطر كوچك Miter گرانتر می شود و افت فشار بیشتری نسبت به اتصالات كوچك ایجاد خواهد كرد. همچنینMiter برای دماهای بالاتر توصیه نمی شود چون نسبت به تنش بیش از حد حساس است.

 

 

Stub–in :

درباره انوع مستقیم و كاهشی Tee به عنوان راهی برای ایجاد انشعاب صحبت كردیم برای فشار پایین راه دیگری هم وجود دارد این روش فقط با استفاده از لوله است و برای موارد فشار و دمای پایین و زمانی است كه انشعاب كاهشی است. ASMEB 31.3 (و دیگر كدهای B.31 لوله گذاری) دو روش پایه ای انشعاب لوله به لوله را تشخیص می دهند.

یك روش آن است كه شاخۀ اصلی دارای برش سوراخ مانند به قطر خارجی لوله انشعاب است. این محل سپس پخ می خورد تا كاملا جوشكاری انجام شود. لوله انشعاب برش زینی می خورد تا با قطر داخلی لوله های شاخه اصلیهماهنگ شود سپس به هم چفت شده و جوشكاری می شوند.

روش دوم روشی است كه در آن قطر سوراخ روی بدنه شاخه اصلی به اندازه قطر داخلی لوله انشعاب است. این سوراخ پخ نمی خورد. انتهای لوله انشعاب برش زینی می خورد تا به لوله اصلی چفت شود و نهایتا به طور كامل جوشكاری می شود. در روش اول انشعاب به داخل شاخه اصلی رانده می شود و در روش دوم انشعاب روی بدنه شاخه اصلی نصب می شود. به هر دو بطور متداول Stub–In اتلاق می شود.

هر دو روش فوق را همچنین می توان تقویت نمود. نوع تقویت شده برای حالت با تنش بالاتر است. تقویت در واقع صفحه ای حلقوی است كه از قطعه ای هم جنس لولۀ شاخه اصلی تهیه می شود. در مركز آن سوراخی به اندازه شعاع و سایز شاخهانشعاب می باشد.

اگر از صفحه بریده شود، بعدها به شكل خاصی در می آید كه دور لوله شاخه اصلی چفت می شود. عرض حلقه معمولا نصف قطر لوله انشعاب است. حلقه طوری در نظر گرفته شده است كه جای موادی كه در اثر سوراخ روی لوله شاخه اصلی خارج شده اند را بگیرد. سوراخ با قطر كوچكی (1/4 NPT) به طور عادی روی حلقه ایجاد می شود تا به عنوان منفذ عمل كند و بهنگام جوشكاری امكان Hydrotesting را برای نقاط جوش ایجاد نماید. سپس حلقه به انشعابو سپس به شاخه اصلی جوش داده می شود. سوراخ كوچك نیز در انتهای كار با یك Plug چفت می شود.  

 

اصطلاح «Piping» عموماً در مسائل مربوط به انتقال سيال از طريق لوله , اتصالات مربوطه و شيرآلات بكاربرده مي شود . باتوجه به اينكه لوله جزء اصلي لوله كشي را تشكيل مي دهد ابتدا به شرح آن مي پردازيم :

لوله ها :

محصولاتي كه بصورت تيوپ عرضه مي شوند , عموماً « لوله » يا « تيوپ» ناميده مي شوند.تيوپ ها كه كاربرد آن درمبدل ها ،بويلرها ،قطعات ابزار دقيق و ماشين آلات است، توسط قطر خارجي و ضخامت جداره بر حسب يك هزارم اينچ يا «BWG» مشخص مي گردند. در حاليكه لوله ها توسط «قطر نامي لوله»وضخامت برحسب «Schedule Number» شناسائي مي شوند.البته در استانداردهاي مختلف تقسيم بنديهاي متــعددي در اين زمينه صورت گرفته است, بدين دليل در ابتدا به تشريح استانداردها مي پردازيم :

استانداردهايPiping  :

استانداردها و كدها براي سرويس هاي مختلف توسط موسسات استاندارد بين المللي تهيه و توزيع ميگردد.اين استانداردها شامل نحوه ساخت لوله،نحوه استفاده،طراحي،انشعاب،اتصال ،نحوه نصب و نحوه تست خطوط لوله مي باشند.در تهيه اين استانداردها مهمترين مطلبي كه مورد نظر بوده «ايمني» در هنگام استفاده و كاركرد است .

اين استانداردها بسته به شرايط از گذشته تا كنون تكميل تر شده و در حال تغيير بوده اند.

انجمن هاي مختلف در زمينهPiping  استانداردهائي ارائه كرده اند كه از جمله مي توان به موارد زير اشاره نمود :

استانداردهاي ديگري نيز در لوله كشي مورد استفاده قرار مي گيرند تا استانداردهاي فوق را تكميل نمايند ، از جمله اين استانداردها مي توان به موارد زير اشاره نمود :

استاندارد «ASME»  استانداردي است كه عموميت بيشتري دارد. اين استاندارد لوله كشي در كاربردهاي گوناگون را تقسيم بندي و توضيح داده است :