فلنج های کربن فولادی: انواع، موارد استفاده و راهنمای مواد

فلنج یک قطعه مکانیکی صاف و دیسکی شکل با سوراخ های پیچ در اطراف محیط آن است. به انتهای لوله، شیر، پمپ یا نازل تجهیزات جوش داده می‌شود، رزوه می‌شود یا می‌لغزد، سپس با یک فلنج جفتی رو به رو پیچ می‌شود - معمولاً با یک واشر بین آنها - برای تشکیل یک اتصال مهر و موم شده و مقاوم در برابر فشار.

فلنج ها چهار عملکرد اصلی را در هر سیستم لوله کشی انجام می دهند:

• اتصال بخش های لوله بدون جوش دائمی، امکان جداسازی قطعات برای بازرسی یا تعویض
• اتصال لوله ها به شیرها، پمپ ها و ابزارآلات در نقاط انتقال
• آب بندی در برابر نشتی تحت فشار و دمای بالا از طریق فشرده سازی واشر پیچ
• ارائه نقاط دسترسی برای نگهداری، تمیز کردن، یا اصلاح خطوط لوله

رایج ترین انواع فلنج بر اساس هندسه عبارتند از: گردن جوش (WN)، لغزش (SO)، جوش سوکت (SW)، کور، اتصال لبه دار و رزوه دار. هر نوع برای درجه بندی فشار خاص، اندازه لوله و الزامات نصب تعریف شده توسط استانداردهایی مانند ASME B16.5، ASME B16.47 و EN 1092-1 مهندسی شده است.

فلنج فولاد کربنی are specified wherever a piping system requires high mechanical strength without the premium cost of corrosion-resistant alloys. Their operating range typically covers temperatures from -29 degrees C to 425 degrees C and pressure classes from 150 to 2500 LB under ASME B16.5.

در نفت و گاز به تنهایی، فولاد کربنی بیش از 70 درصد از تمام فلنج های مورد استفاده در سیستم های خط لوله خشکی را تشکیل می دهد ، با توجه به بررسی های تدارکات صنعت. ترکیبی از ASTM A105 (جعلی) و ASTM A234 WPB (درجه اتصالات) به طور گسترده مشخص‌شده‌ترین مواد فولاد کربنی در سطح جهان است.

محتوای کربن - که به صورت درصد وزنی بیان می شود - متغیر تعیین کننده در عملکرد فولاد کربنی است. فلنج ها از یک درجه ساخته نمی شوند. سطح کربن مناسب به نیازهای مکانیکی و روش ساخت مورد نیاز بستگی دارد.

ASTM A105، ماده فلنج فولاد کربن آهنگری غالب، در محدوده کربن متوسط قرار می گیرد. با حداکثر محتوای کربن 0.35٪ و حداقل استحکام کششی 485 MPa. این تعادل بین استحکام و قابلیت جوش دقیقاً به همین دلیل است که بر خرید فلنج های کلاس فشار از کلاس 150 تا کلاس 2500 غالب است.

درجات کم کربن مانند ASTM A516 Gr.70 در جاهایی که جوشکاری مکرر است و عملیات حرارتی پس از جوش باید به حداقل برسد ترجیح داده می شود. فولاد با کربن بالا به دلیل شکنندگی آن در اثر بارگذاری ضربه و حساسیت بالای آن به ترک خوردگی ناحیه متاثر از حرارت در حین جوشکاری، عملاً از مشخصات استاندارد فلنج وجود ندارد.

فلنج های فولادی آلیاژی دارای عناصر آلیاژی اضافی - کروم، مولیبدن، وانادیم، نیکل - فراتر از ترکیب پایه آهن-کربن هستند. این افزودنی ها آرایشی نیستند. آنها بسته های عملکردی را باز می کنند که فولاد کربنی نمی تواند به آنها برسد.

قانون عملی در تدارکات مهندسی: از فلنج های کربن فولادی تا دمای 425 درجه سانتیگراد و کلاس 2500 استفاده کنید. فولاد آلیاژی را فقط زمانی مشخص کنید که دما یا شیمی فرآیند آن را ایجاب کند. جایگزینی فولاد آلیاژی در جایی که فولاد کربنی کافی است، هزینه را بدون مزیت مهندسی می افزاید و فرآیند صلاحیت روش جوشکاری را پیچیده می کند.

این مقایسه ای است که مهندسان و تیم های تدارکات اغلب با آن بحث می کنند. فلنج‌های فولادی ضد زنگ نسبت به فلنج‌های فولاد کربنی معادل 3 تا 5 برابر قیمت دارند - محرک‌های هزینه قابل توجهی در پروژه‌های بزرگ. درک اینکه کجا آن حق بیمه توجیه می شود، هم از تعیین بیش از حد و هم از خرابی های پرهزینه جلوگیری می کند.

فلنج فولاد کربنی را انتخاب کنید هنگامی که سیال فرآیند غیر خورنده است (هیدروکربن ها، گاز خشک، بخار، آب خنثی)، محیط کنترل شده یا پوشش داده می شود و بهینه سازی هزینه در اولویت پروژه است. فلنج های فولادی ضد زنگ را انتخاب کنید زمانی که فرآیند شامل اسیدها، کلریدها، آب دریا، مایعات غذایی یا دارویی باشد، یا زمانی که خوردگی اتمسفر خارجی اجتناب ناپذیر است و دسترسی به تعمیر و نگهداری محدود است.

یک اشتباه مهندسی رایج، مشخص کردن فولاد ضد زنگ برای لوله‌کشی رو به دریا در فضای باز است که در آن سیال خود خورنده نیست - عایق خارجی با مانع بخار و فلنج‌های فولاد کربنی با کسری از هزینه عمر مفیدی را به دست می‌آورد.

هنگام مشخص کردن فلنج فولاد کربنی ، نام مواد در سفارش خرید با یک توضیح کلی قابل تعویض نیست. هر درجه ASTM دارای یک پنجره ترکیب شیمیایی خاص، حداقل نیاز به خواص مکانیکی و روش عملیات حرارتی مجاز است.

• ASTM A105 - فولاد کربن فورج برای سرویس محیطی تا 425 درجه سانتیگراد. رایج ترین درجه برای فلنج های جوش گردنی، لغزنده، کور و سوکت. حداقل بازده 250 مگاپاسکال، حداقل کشش 485 مگاپاسکال.
• ASTM A350 LF2 — فولاد کربنی با دمای پایین، تست ضربه تا -46 درجه سانتیگراد. برای کاربردهای خدمات برودتی و قطبی مورد نیاز است.
• ASTM A694 F65 / F70 - فولاد کربنی با بازده بالا برای فلنج های خط لوله. در خطوط لوله انتقال فشار بالا که در آن کاهش ضخامت دیوار بسیار مهم است استفاده می شود.
• ASTM A181 Cl.70 - فولاد کربنی آهنگری همه منظوره برای خدمات با فشار پایین و دمای متوسط. کمتر از A105 در پروژه های مدرن مشخص شده است.
• EN 1092-1 P250GH - معادل اروپایی برای فلنج های فولادی کربنی درجه مخازن تحت فشار، که در طراحی کارخانه فرآیند اروپایی رایج است.