فلنج جوشی فولادی (Welded Steel Flange)
مقدمه
فلنج‌های جوشی فولادی، به ویژه فلنج‌های با گردن جوشی (Weld Neck Flanges)، استاندارد طلایی برای ایجاد اتصالات لوله‌کشی با قابلیت اطمینان بالا در محیط‌های با فشار، دما و تنش مکانیکی بالا هستند. این فلنج‌ها مستقیماً به انتهای لوله جوش داده می‌شوند و یکپارچگی ساختاری تقریباً یکسانی با خود لوله ایجاد می‌کنند. این مقاله به بررسی انواع متداول، مزایای عملکردی و اهمیت استانداردسازی این قطعات حیاتی می‌پردازد.
بخش‌های فنی اصلی
۱. انواع متداول فلنج‌های جوشی
دو نوع فلنج جوشی که بیشترین کاربرد را در صنایع سنگین دارند عبارتند از:
فلنج گردن جوشی (Weld Neck Flange – WNF): این نوع دارای یک گردن بلند است که به آرامی به دیسک فلنج متصل می‌شود. این طراحی، انتقال تنش از فلنج به لوله را به صورت تدریجی انجام می‌دهد و آن را برای کاربردهای فشار بالا و حرارت بسیار ایده‌آل می‌سازد. اتصال آن از نوع جوش لب به لب (Butt Weld) است.
فلنج لغزنده (Slip-On Flange – SOF): این فلنج روی لوله سر می‌خورد و سپس از داخل و خارج به لوله جوش داده می‌شود (جوش fillet). این نوع ارزان‌تر و نصب آن آسان‌تر از WNF است، اما مقاومت مکانیکی آن در برابر خمش و فشار کمتر از WNF است و معمولاً برای فشارها و دماهای پایین‌تر تا متوسط استفاده می‌شود.
۲. مزایای مقاومت مکانیکی بالا
مزیت کلیدی فلنج‌های جوشی، به ویژه Weld Neck، انتقال یکنواخت بار و تنش به خط لوله است.
کاهش تمرکز تنش: جوش لب به لب (Butt Weld) یک اتصال کامل و همگن ایجاد می‌کند که بر خلاف رزوه یا جوش fillet، نقطه ضعف مشخصی ندارد.
مقاومت در برابر خستگی و ارتعاش: در خطوط لوله‌ای که در معرض ارتعاشات ناشی از پمپ‌ها یا توربین‌ها هستند، WNF بهترین عملکرد را دارد، زیرا انتقال مستقیم نیرو از دیسک فلنج به لوله، از تنش‌های ناشی از انحراف جلوگیری می‌کند.
۳. اهمیت استانداردسازی (ASME B16.5 و B16.47)
استانداردهای بین‌المللی نقش حیاتی در تضمین قابلیت تعویض و عملکرد ایمن فلنج‌ها دارند:
ASME B16.5: این استاندارد برای فلنج‌ها و اتصالات لوله‌ای با سایز اسمی تا ۲۴ اینچ و کلاس‌های فشاری ۱۵۰ تا ۲۵۰۰ تعیین کننده مشخصات ابعادی، متریال، تلرانس‌ها و روش‌های نشیمن‌کاری (Facing) است.
ASME B16.47: برای فلنج‌های بزرگتر از ۲۴ اینچ (معمولاً برای خطوط انتقال با ظرفیت بالا) اعمال می‌شود.
رعایت این استانداردها تضمین می‌کند که سطح نشیمن‌کاری (Flange Face) با گسکت به درستی جفت می‌شود و کلاس فشاری مشخص شده، در شرایط واقعی عملیاتی حفظ می‌شود.
۴. نکات فنی و انتخاب متریال
انتخاب متریال به شدت به سیال و شرایط عملیاتی بستگی دارد. برای سرویس‌های عمومی و فشار بالا، فولاد کربنی (A105) رایج است. در محیط‌های خورنده (مانند کارخانجات اسید یا کلر)، استفاده از فولادهای ضدزنگ (مانند F316) یا آلیاژهای خاص (مانند Hastelloy) ضروری است.
نکات جوشکاری:
جوشکاری فلنج‌های WNF باید توسط جوشکاران دارای صلاحیت (Certified Welders) انجام شود و فرآیند جوش باید مطابق با کدهای ASME Section IX و ASME B31.3 کنترل شود. در بسیاری از موارد، نیاز به پیش‌گرمایش (Preheating) و عملیات پس از جوشکاری (Post Weld Heat Treatment – PWHT) برای جلوگیری از ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن یا تنش‌های پسماند وجود دارد.
جمع‌بندی
فلنج‌های جوشی، به ویژه نوع Weld Neck، ستون فقرات اتصالات لوله‌کشی صنعتی هستند که ایمنی، یکپارچگی و طول عمر سیستم را در سخت‌ترین شرایط تضمین می‌کنند. انطباق دقیق با استانداردهای ASME در ابعاد و فرآیند جوشکاری، برای اطمینان از عملکرد بدون نقص این اتصالات در فشارهای بالا و دماهای شدید، امری غیر قابل مذاکره است.