اتصالات لوله فلنج: راهنمای کامل

اتصالات لوله فلنج چیست؟

اتصالات لوله فلنج دار اجزای مکانیکی هستند که برای اتصال لوله ها، شیرها، پمپ ها و سایر تجهیزات در یک سیستم لوله کشی از طریق اتصال فلنج استفاده می شوند. بر خلاف اتصالات رزوه ای یا جوشی، اتصالات فلنجی با یک واشر که بین دو سطح جفت شده قرار می گیرد، به یکدیگر پیچ می شوند و یک مهر و موم ایمن و ضد نشت ایجاد می کند که می تواند بدون آسیب رساندن به لوله یا تجهیزات مجاور جدا شود. این ترکیب از استحکام و کاربرد، اتصالات فلنج را به روش اتصال ترجیحی در محیط‌های صنعتی سخت تبدیل می‌کند.

اصطلاح "اتصالات لوله فلنجی" شامل خانواده گسترده ای از اجزا است - از جمله زانویی فلنجی، سه راهی فلنجی، کاهنده فلنجی، کوپلینگ فلنجی و قطعات انتهایی فلنجی - که همه آنها ویژگی مشترک یک صفحه فلنج یکپارچه یا متصل را دارند که با فلنج مربوطه در یک قطعه مجاور جفت می شود. هر نوع کوپلینگ یک عملکرد مجزا در خط لوله دارد، چه بر جریان تأثیر بگذارد، چه تغییر قطر لوله، انشعاب یک خط یا خاتمه یک اجرا.

انواع متداول اتصالات فلنج و عملکرد آنها

درک انواع اتصالات موجود اولین گام به سمت تعیین جزء صحیح برای یک سیستم لوله کشی معین است. هر نوع یک نیاز هندسی یا عملکردی خاص را در طرح خط لوله برطرف می کند.

• آرنج فلنج دار (45 درجه و 90 درجه) - برای تغییر جهت جریان در یک خط لوله استفاده می شود. زانویی فلنج دار 90 درجه رایج ترین است که در جاهایی استفاده می شود که محدودیت فضا نیاز به تغییر جهت شدید دارد. نوع 45 درجه چرخشی نرم‌تر با افت فشار کمتر را ارائه می‌کند که در سیستم‌هایی که سرعت جریان یک نگرانی طراحی است، ترجیح داده می‌شود.
• تی شرت های گشاد - اجازه دهید خط لوله در دو جهت از یک ورودی منشعب شود. سه راهی های مساوی سوراخ اسمی یکسانی را در هر سه دهانه حفظ می کنند، در حالی که سه راهی های کاهش دهنده یک شاخه با قطر کمتر را در خود جای می دهند. سه راهی فلنج دار اغلب در سرهای توزیع و مدارهای بای پس استفاده می شود.
• کاهنده های فلنجی - قطعات لوله را با قطرهای مختلف وصل کنید. کاهنده های متحدالمرکز در خطوط لوله عمودی یا جایی که خط مرکزی باید ثابت بماند استفاده می شود. کاهنده های غیرعادی در مسیرهای افقی ترجیح داده می شوند تا از حفره های هوا یا تجمع مایع در نقطه انتقال جلوگیری کنند.
• کوپلینگ و سینی فلنج دار - یک اتصال مستقیم بین دو بخش لوله ایجاد کنید، که معمولاً در جاهایی که انتظار می‌رود جداسازی مکرر از آنها استفاده شود - مانند نازل‌های مکش و تخلیه پمپ یا ابزار دقیق درون خطی.
• قطعات انتهایی فلنج دار - یک خط لوله را خاتمه دهید یا یک بخش را در طول آزمایش یا نگهداری هیدرواستاتیک جدا کنید. بسته به فشار مورد نیاز در پروفیل های مسطح، تخت و بیضوی موجود هستند.

مواد مورد استفاده در اتصالات لوله فلنجی

انتخاب مواد یکی از حیاتی ترین تصمیمات هنگام تعیین اتصالات لوله فلنجی است. انتخاب نادرست مواد می تواند منجر به خوردگی سریع، ترک خوردگی استرس یا شکست مکانیکی شود - که همه اینها پیامدهای ایمنی و مالی قابل توجهی دارند. سه گروه مواد اولیه عبارتند از فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی که هر کدام برای شرایط عملیاتی مختلف مناسب هستند.

فولاد کربن

فولاد کربنflänsar – oftast tillverkade enligt ASTM A234 WPB – är standardvalet för allmänt bruk för olja och gas, ånga och vatten i icke-korrosiva miljöer. De erbjuder en utmärkt kombination av mekanisk styrka, svetsbarhet och kostnadseffektivitet. Kolstål med låg temperatur (som ASTM A420 WPL6) utökar användbarheten för kryogen service ner till -46°C.

فولاد ضد زنگ

اتصالات فولادی ضد زنگ فلنج دار - معمولاً ASTM A403 WP304/304L یا WP316/316L - در جایی که مقاومت در برابر خوردگی یک نیاز اولیه است، مشخص شده است. گرید 316L مولیبدن را به ماتریس آلیاژ اضافه می کند و مقاومت زیادی در برابر حفره های ناشی از کلرید ایجاد می کند و آن را به انتخاب استاندارد برای پردازش های شیمیایی، دارویی، دریایی و برنامه های کاربردی مبتنی بر مواد غذایی تبدیل می کند. نام "L" (کم کربن) خطر حساسیت در حین جوشکاری را به حداقل می رساند و مقاومت در برابر خوردگی را در مناطق تحت تأثیر حرارت جوش حفظ می کند.

فولاد آلیاژی

برای عملیات دمای بالا و فشار بالا - مانند دیگ های تولید برق و راکتورهای پتروشیمی - فلنج های فولادی آلیاژی مشخص شده است. گریدهای رایج عبارتند از ASTM A234 WP11 (1.25% کروم، 0.5% مو) و WP22 (2.25% کروم، 1% مو)، که خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خزش را در دماهای بالا که فولاد کربنی استحکام خود را از دست می دهد، حفظ می کنند. نمرات ضد زنگ دوبلکس و فوق دوبلکس (UNS S31803 / S32750) ترکیبی از استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی استثنایی را برای محیط های تهاجمی فراساحلی و زیر دریا ارائه می دهند.

طبقات فشار و استانداردهای قابل اجرا

اتصالات فلنجی تولید می شوند و بر اساس استانداردهای بین المللی تعیین شده فشار داده می شوند. رعایت این استانداردها قابلیت تعویض ابعادی، عملکرد مکانیکی قابل پیش بینی و سازگاری با شیرهای فلنجی، لوله ها و تجهیزات تولیدکنندگان مختلف را تضمین می کند.

دو سیستم استاندارد غالب عبارتند از ASME/ANSI (به طور گسترده در آمریکای شمالی و در سطح جهانی در نفت و گاز استفاده می شود) و EN/DIN (مسلط در بازارهای اروپایی). جدول زیر نامگذاری کلاس فشار کلید و حداکثر فشار مجاز تقریبی آنها در دمای محیط برای فولاد کربنی را خلاصه می کند:

توجه به این نکته ضروری است که با افزایش دما، فشار مجاز کاهش می یابد. مهندسان باید همیشه از جداول درجه بندی فشار-دما ASME B16.9 یا B16.5 قابل استفاده در هنگام کار در شرایط محیطی بالاتر استفاده کنند و بر این اساس کاهش دهند.

کاربردهای صنعتی در سراسر بخش ها

تطبیق پذیری اتصالات فلنجی در وسعت صنایعی که برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد خطوط لوله به آنها وابسته هستند منعکس شده است.

• نفت و گاز - از سر چاه بالادست گرفته تا خطوط لوله انتقال میان‌دست و واحدهای فرآیند پالایشگاه پایین‌دست، کوپلینگ‌های فلنجی هیدروکربن‌ها، گاز ترش و آب تولیدی را در محدوده‌های فشار و دمای شدید کنترل می‌کنند. در این محیط ها نمرات کلاس 600 و بالاتر غالب است.
• پردازش شیمیایی - اسیدهای خورنده، حلال ها و واسطه های واکنشی به اتصالات فلنج فولادی ضد زنگ یا فولاد آلیاژی با مواد واشر سازگار نیاز دارند. سهولت جداسازی از اتصال فلنج به ویژه در کارخانه های شیمیایی که خطوط فرآیند نیاز به بازرسی و تمیز کردن مکرر دارند، مورد توجه قرار می گیرد.
• تصفیه آب - تصفیه خانه های آب شهری و صنعتی از فلنج های با قطر بزرگ در فولاد کربنی یا چدن شکل پذیر برای انتقال آب کم فشار، با فولاد ضد زنگ مشخص شده در فیلتراسیون غشایی و مناطق تماس آب آشامیدنی استفاده می کنند.
• تولید برق - خطوط تغذیه برای توربین‌های بخار، سر دیگ‌ها و مدارهای آب خنک‌کننده در نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای به اتصالات فلنجی فولادی آلیاژی متکی هستند که برای خدمات دمای بالا و فشار بالا پایدار، با الزامات سخت‌گیرانه برای قابلیت ردیابی ابعادی و مواد درجه‌بندی شده‌اند.

نصب، نگهداری و بهترین شیوه ها

نصب صحیح اتصالات فلنجی به اندازه مشخصات صحیح مهم است. حتی باکیفیت ترین اتصالات در صورت نصب نادرست نشت می کنند یا زود از موعد خراب می شوند. بهترین روش های زیر برای همه تاسیسات اتصال فلنج اعمال می شود:

• بازرسی سطح فلنج - قبل از مونتاژ، هر دو سطح فلنج جفت را از نظر خراش شعاعی، سوراخ شدن، یا خوردگی که می تواند صندلی واشر را به خطر بیندازد، بررسی کنید. سطوح آسیب دیده باید قبل از نصب مجدداً کار یا تعویض شوند.
• انتخاب بسته بندی - مواد بسته بندی را با سیال فرآیند، دما و فشار تطبیق دهید. واشرهای مارپیچی با حلقه داخلی برای کلاس 300 به بالا استاندارد هستند. واشرهای پوشش PTFE برای خدمات شیمیایی خورنده ترجیح داده می شوند. هرگز از واشر فشرده استفاده مجدد نکنید.
• توالی گشتاور — پیچ ها را به صورت ستاره ای (متقاطع) در چندین دور سفت کنید تا فشرده سازی یکنواخت واشر حاصل شود. برای درجه پیچ، قطر و نوع واشر استفاده شده به جداول گشتاور قابل اجرا مراجعه کنید. زیر گشتاور باعث نشتی می شود. چرخش بیش از حد، واشرهای نرم را خرد می کند و خطر آسیب رساندن به سطح فلنج را به همراه دارد.
• تنظیم - فلنج ها باید قبل از پیچ و مهره به درستی تراز شوند. فشار دادن فلنج‌های ناهمتراز به هم، تنش خمشی را به لوله و اتصالات وارد می‌کند، عمر خستگی را کاهش می‌دهد و خطر نشت تحت بارگذاری چرخه‌ای را افزایش می‌دهد.
• عقب نشینی دوره ای - در عملیات دمای بالا، چرخه حرارتی باعث آرامش بسته بندی می شود. بررسی مجدد گشتاور بعد از اولین سیکل حرارتی به حفظ یکپارچگی آب بندی در طولانی مدت کمک می کند.

یکی از مزیت های اصلی اتصالات لوله فلنج دار اتصالات جوش داده شده دقیقاً توانایی جداسازی، بازرسی، جایگزینی واشرها و مونتاژ مجدد بدون برش یا جوش دادن لوله ها هستند - که به طور قابل توجهی زمان خرابی تعمیر و نگهداری در سیستم های لوله کشی پیچیده را کاهش می دهد.

استانداردهای کیفیت و انتخاب تامین کننده

مهندسی دقیق و کنترل کیفیت دقیق در هنگام ساخت اتصالات فلنجی خدمات مهم غیرقابل مذاکره است. سازندگان معتبر مطابق با ASME B16.9 (اتصالات فورج پارچه ای)، MSS SP-75 (اتصالات جوش لب به لب آهنگری با استحکام بالا) و مشخصات مواد ASTM را برای هر درجه محصول رعایت می کنند. بازرسی شخص ثالث و قابلیت ردیابی مواد - از جمله گزارش های آزمایش کارخانه (MTR) دارای گواهینامه EN 10204 3.1 یا 3.2 - باید قابل تحویل استاندارد برای همه سفارش های نفت و گاز، نیرو یا خدمات شیمیایی باشد.

هنگام ارزیابی فروشندگان، آنهایی را که گزارش‌های بازرسی تمام‌بعدی، قابلیت ردیابی حرارتی و دسته‌ای، و قابلیت‌های NDE (معاینه غیرمخرب) مانند تست رادیوگرافی (RT) و تست نفوذ مایع (PT) را در صورت تقاضا ارائه می‌دهند، اولویت دهید. تامین کنندگانی که دارای تاییدیه PED (دستورالعمل تجهیزات فشار) هستند برای پروژه های در نظر گرفته شده برای بازار اروپا ضروری هستند. برای پروژه های جهانی، گواهینامه ISO 9001 تضمینی اساسی از فرآیندهای مدیریت کیفیت مستند در طول عملیات تولید را فراهم می کند.

این که آیا در محیط های شیمیایی خورنده، سیستم های بخار نیروگاهی با دمای بالا یا زیرساخت های نفت و گاز زیر دریا با فشار بالا استفاده می شود، به درستی مشخص و نصب شده است. اتصالات لوله فلنج دار قابلیت اطمینان، دوام و عملکرد بلندمدتی را که سیستم‌های لوله‌کشی صنعتی مدرن می‌خواهند ارائه می‌کند.