فلنج های جوشی تخت و فلنج های جوشی لب به لب دو نوع فلنج رایج در کارهای روزمره ما هستند. امروز، ما یک تحلیل مقایسه ای فلنج های تخت و فلنج های لب به لب جوش داده شده را از چهار جنبه انجام خواهیم داد: جنس، فشار اسمی، شکل جوش و سناریوهای کاربرد.
تفاوت های اصلی
فلنج های تخت ساختار ساده ای دارند و از طریق جوش فیله به هم متصل می شوند، در حالی که فلنج های جوش لب به لب ساختار پیچیده تری دارند و از طریق جوش لب به لب به هم متصل می شوند. این تفاوت اساسی تغییرات آنها را در استحکام، قابلیت اطمینان، مناسب بودن برای شرایط کاری خاص و هزینه تعیین می کند.
1. مواد
فلنج تخت:
طیف مواد اختیاری گسترده و تا حد زیادی شبیه به فلنج های جوش داده شده لب به لب است. مواد متداول عبارتند از فولاد کربنی (A105)، فولاد ضد زنگ (304، 316) و فولاد آلیاژی. از آنجایی که آنها اغلب در فشار متوسط تا کم و شرایط کاری غیرمطلوب استفاده میشوند، الزامات برای عملکرد شدید خود مواد نسبتاً کم است.
فلنج جوشی لب به لب:
دامنه مواد اختیاری نیز به همین ترتیب گسترده است.
نکته کلیدی در سازگاری نهفته است: در محیط های پر فشار، دمای بالا یا خورنده، مواد فلنج باید دقیقاً با مواد خط لوله (از جمله ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و شرایط عملیات حرارتی) مطابقت داشته باشد تا از یکپارچگی اتصال و عملکرد ثابت در شرایط سرویس اطمینان حاصل شود. به عنوان مثال، در خطوط لوله با دمای بالا و فشار بالا، اغلب از مواد فولادی آلیاژی مانند P91 و F22 استفاده می شود.
خلاصه: این دو از نظر انتخاب مواد مشابه هستند، اما فلنج های جوش داده شده لب به لب تاکید بیشتری بر سازگاری دقیق با مواد خط لوله و الزامات عملکرد بالاتر دارند.
2. فشار اسمی
این یکی از بارزترین شاخص های کاربرد این دو است.
فلنج تخت:
اساساً برای محدودههای فشار متوسط تا کم مناسب است، معمولاً سریهای PN (استانداردهای GB) را پوشش میدهد: PN6، PN10، PN16، PN25، PN40، و همچنین سریهای کلاس (استانداردهای ASME): کلاس 150، کلاس 300. معمولاً در رتبهبندیهای بالاتر از ردهبندیهای فشار 30 توصیه نمیشود. و تمرکز تنش، ظرفیت تحمل فشار آن دارای حد بالایی مشخص است.
فلنج جوشی لب به لب:
این برای طیف وسیعی از فشار کم تا فشار بسیار بالا مناسب است. از PN10 تا PN420، و از کلاس 150 تا کلاس 2500 یا حتی بالاتر، می توان از فلنج های جوش داده شده لب به لب استفاده کرد. ساختار گردنی و جوش های لب به لب آن ها به طور موثر تنش را توزیع می کند و در برابر آن مقاومت می کند، و آنها را به پیکربندی استاندارد برای سیستم های فشار بالا و دمای بالا تبدیل می کند.
خلاصه: فلنج های تخت یک راه حل اقتصادی برای کاربردهای فشار متوسط تا کم هستند، در حالی که فلنج های جوش داده شده لب به لب تنها انتخاب قابل اعتماد برای شرایط فشار بالا و فشار فوق العاده بالا هستند.
3. فرم جوش
این نشان دهنده اساسی ترین تفاوت بین این دو از نظر ساختار و ساخت است که مستقیماً استحکام و قابلیت اطمینان اتصال را تعیین می کند.
فلنج تخت:
شکل جوش: جوش فیله
روش اتصال: لوله وارد سوراخ فلنج می شود و بین دیواره بیرونی لوله و صفحه فلنج (جوش فیله خارجی) جوشکاری انجام می شود. ممکن است یک جوش فیله آب بندی داخلی اضافی (جوش فیله داخلی) نیز اعمال شود.
معایب:
- تمرکز تنش: شکل هندسی جوش فیله منجر به غلظت بالای تنش در ریشه می شود و آن را مستعد تبدیل شدن به منشاء ترک های خستگی می کند.
- دشواری در بازرسی: جوش های داخلی برای بازرسی موثر با استفاده از روش هایی مانند رادیوگرافی (RT) یا آزمایش اولتراسونیک (UT) چالش برانگیز هستند. کیفیت جوش در درجه اول به فرآیندهای جوشکاری و بازرسی بصری بستگی دارد.
- عدم تطابق قدرت: ضخامت حلقوی جوش معمولاً کمتر از ضخامت دیواره لوله است.
فلنج جوشی لب به لب:
شکل جوش: جوش لب به لب
روش اتصال: انتهای فلنج با یک شیار منطبق با لوله ماشین کاری می شود. شیار لوله و فلنج دقیقاً تراز شده و سپس جوش داده می شود. جوش اساساً به عنوان گسترش دهنده ضخامت دیواره لوله عمل می کند.
مزایا:
- توزیع عالی تنش: جوش یک انتقال صاف را فراهم می کند، که منجر به ضریب تمرکز تنش بسیار کم و استحکام خستگی بالا می شود.
- سهولت تست غیر مخرب: جوش های لب به لب می توانند تحت آزمایش 100% رادیوگرافی (RT) قرار گیرند تا از کیفیت بدون نقص داخلی اطمینان حاصل شود که الزامات ایمنی استاندارد بالا را برآورده می کند.
- استحکام برابر: استحکام جوش از نظر تئوری می تواند برابر با فلز پایه لوله باشد.
خلاصه: جوش فیله در مقابل جوش لب به لب نشان دهنده تمایز بین "اتصال" و "همجوشی" است. دومی دارای مزیت قاطع در یکپارچگی ساختاری و قابلیت بازرسی است.
4. کاربرد
بر اساس تفاوت های فوق، کاربرد این دو به طور طبیعی متمایز می شود.
فلنج تخت:
- سیستم های برق کم فشار: سیستم های آب گردشی کارخانه، سیستم های هوای فشرده کم فشار، خطوط لوله آب خنک کننده کم فشار.
- رسانه های غیر خطرناک: آب خانگی، آب تهویه مطبوع، خطوط لوله روغن روان کننده کم فشار.
- تاسیسات با محدودیت فضا: به دلیل ساختار کوتاه تر، می توان از آنها در فضاهای فشرده استفاده کرد.
- سیستم های غیر بحرانی حساس به هزینه: برای اهداف صرفه جویی در هزینه در سناریوهایی با خطرات ایمنی بسیار کم و شرایط فشار و دمای پایدار انتخاب شده اند.
فلنج جوشی لب به لب:
- خطوط لوله بخار با دمای بالا و فشار بالا (به عنوان مثال، خطوط بخار اصلی در نیروگاه ها).
- مواد قابل اشتعال و مواد منفجره (مانند خطوط لوله نفت، گاز طبیعی، هیدروژن، هیدروکربن).
- مواد سمی و خطرناک (مانند کلر، آمونیاک، مواد شیمیایی سمی).
- خطوط لوله که مواد بسیار خطرناک یا بسیار خطرناک را جابجا می کنند.
- شرایط عملیاتی پرخطر و سخت.
- خطوط لوله در معرض نوسانات عملیاتی قابل توجه: آنهایی که چرخه حرارتی، ضربان فشار، ارتعاشات مکانیکی یا مستعد چکش آبی را تجربه می کنند.
- کلیه خطوط لوله فرآیندی با طراحی بالا: پیکربندی استاندارد در تاسیسات اصلی مانند کارخانه های شیمیایی، تاسیسات پتروشیمی، نیروگاه های هسته ای و خطوط لوله انتقال نفت و گاز در مسافت های طولانی.
5. خلاصه و جدول مرجع سریع برای انتخاب مدل
| بعد مقایسه | فلنج تخت | فلنج جوشی لب به لب |
| ساختار هسته | سبک صفحه تخت، با صفحه باربر | با گردن مخروطی |
| فرم جوش | جوش فیله (فیله داخلی/خارجی) | جوش لب به لب (جوش شیاری) |
| بازرسی جوش | مشکل، چالش برانگیز برای RT/UT | آسان، مناسب برای بازرسی 100٪ RT/UT |
| فشار اسمی | فشار متوسط تا پایین (معمولاً ≤ PN40/کلاس 30) | محدوده فشار کامل (فشار کم تا فوق العاده بالا) |
| ویژگی های استرس | تمرکز قابل توجه استرس، مقاومت در برابر خستگی ضعیف | انتقال استرس صاف، مقاومت در برابر خستگی خوب |
| مواد اصلی | فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و غیره (هدف عمومی) | فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، فولاد آلیاژی و غیره (باید با لوله کشی مطابقت داشته باشد) |
| برنامه های کاربردی معمولی | آب کم فشار، هوا، سیستم های غیر خطرناک | خطوط فرآیندی با دمای بالا، فشار بالا، خطرناک، ارتعاشی، بحرانی |
| هزینه اولیه | پایین تر | بالاتر |
| کل هزینه چرخه عمر | بالاتر maintenance risk in severe service | قابلیت اطمینان بالا در سیستم های بحرانی، هزینه کلی مطلوب تر |
6. پیشنهاد انتخاب نهایی شیر VATTEN
در طراحی مهندسی یا ساخت و نصب خود مدیریتی، به ویژه هنگام رعایت استانداردهایی مانند ASME یا GB، انتخاب معمولاً خودسرانه نیست. کدها و استانداردها به طور مستقیم سناریوهایی را مشخص می کنند که در آن فلنج های جوشی لب به لب باید بر اساس عواملی مانند دسته سیال، فشار طراحی و دمای خط لوله استفاده شود. به عبارت ساده: هنگام شک، در شرایط سخت یا در کاربردهای حیاتی ایمنی، فلنج های جوش داده شده لب به لب باید در اولویت قرار گیرند. فلنج های تخت فقط برای شرایط کاری کم خطر، کم فشار و پایدار به وضوح تعریف شده، عمدتاً برای اهداف صرفه جویی در هزینه در نظر گرفته می شوند.
