برای سوراخ کاری فلنج باید ابتدا استاندارد، سایز اسمی و رده فشار مشخص شود؛ زیرا تعداد سوراخ، PCD، قطر سوراخ و سایز پیچ با یک فرمول ثابت تعیین نمی‌شوند و در فلنج‌های استاندارد باید از جدول مربوط به همان سایز و Class یا PN استخراج شوند. بعد از مشخص‌شدن این اطلاعات می‌توان زاویه تقسیم سوراخ‌ها، فاصله مرکز تا مرکز و در صورت نیاز مختصات سوراخ‌ها برای CNC را محاسبه کرد. در این راهنما، محاسبه سوراخکاری فلنج، استاندارد سوراخکاری فلنج، PCD، تعداد سوراخ و پیچ و فرمول‌های موردنیاز را بررسی می‌کنیم.

نکته: جداول ASME و EN که در این مقاله بررسی می‌شوند مربوط به فلنج‌های استاندارد هستند. در فلنج‌های نصب تجهیزات یا جک هیدرولیک فلنج‌دار ممکن است الگوی سوراخکاری مستقیماً براساس نقشه محل نصب طراحی شود.

محاسبه سوراخکاری فلنج چگونه انجام می‌شود؟

برای محاسبه سوراخکاری فلنج ابتدا باید مشخصات اصلی فلنج از روی نقشه یا جدول استاندارد استخراج شوند. مهم‌ترین اطلاعات عبارت‌اند از:

• استاندارد فلنج
• سایز NPS یا DN
• Class یا PN
• تعداد سوراخ
• PCD
• قطر سوراخ
• سایز Bolt یا Stud

بعد از مشخص‌شدن تعداد سوراخ‌ها، زاویه بین دو سوراخ مجاور از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

θ = 360° / n

که در آن:

• θ = زاویه بین دو سوراخ مجاور
• n = تعداد سوراخ‌های فلنج

برای مثال، اگر فلنج 8 سوراخ داشته باشد:

θ = 360 / 8 = 45°

بنابراین مراکز سوراخ‌ها با فاصله زاویه‌ای 45 درجه روی دایره PCD قرار می‌گیرند. نکته مهم این است که در فلنج استاندارد، تعداد سوراخ و مقدار PCD از این فرمول به دست نمی‌آیند؛ این مقادیر ابتدا از جدول استاندارد انتخاب می‌شوند و سپس فرمول برای تعیین موقعیت سوراخ‌ها به کار می‌رود.

برای سوراخکاری فلنج چه اطلاعاتی لازم است؟

قبل از شروع محاسبات باید پارامترهای زیر مشخص باشند:

دو اشتباه رایج در این مرحله عبارت‌اند از: PCD با OD فلنج یکی نیست و قطر سوراخ نیز الزاماً برابر قطر اسمی پیچ نیست. قطر Hole معمولاً برای ایجاد Clearance از قطر Bolt بزرگ‌تر است و باید از جدول همان استاندارد استخراج شود.

استاندارد سوراخکاری فلنج چیست؟

استاندارد سوراخکاری فلنج مشخص می‌کند که برای هر سایز و رده فشار، PCD، تعداد سوراخ، قطر Hole و سایز Bolt چه مقدار باشد.

ASME B16.5

استاندارد ASME B16.5 برای Pipe Flange و Flanged Fitting در محدوده NPS 1/2 تا NPS 24 استفاده می‌شود و کلاس‌های فشاری مختلفی مانند 150، 300، 400، 600، 900 و 1500 را پوشش می‌دهد. Class 2500 نیز در محدوده کوچک‌تری از سایزها تعریف شده است.

ASME B16.47

برای فلنج‌های فولادی با قطر بزرگ‌تر، ASME B16.47 مورد استفاده قرار می‌گیرد و سایزهای NPS 26 تا NPS 60 را پوشش می‌دهد.

EN 1092-1

در سیستم متریک، EN 1092-1 یکی از مراجع اصلی فلنج‌های فولادی دارای Pressure Designation یا PN است. در این سیستم پارامترهای سوراخکاری براساس DN و PN تعیین می‌شوند.

آیا PN و Class معادل یکدیگر هستند؟

خیر. PN و ASME Class دو سیستم متفاوت هستند و نباید ابعاد یک جدول را جایگزین جدول دیگری کرد.

برای مثال، یک فلنج DN100 PN16 را نباید صرفاً به دلیل نزدیک‌بودن سایز به NPS 4، با ابعاد NPS 4 Class 150 سوراخکاری کرد.

تعداد سوراخ فلنج چگونه تعیین می‌شود؟

در فلنج‌های استاندارد، تعداد سوراخ فلنج فرمول عمومی ندارد و براساس سه عامل تعیین می‌شود:

1. استاندارد فلنج
2. سایز NPS یا DN
3. Class یا PN

بنابراین عبارتی مانند «فلنج 4 اینچ چند سوراخ دارد؟» بدون مشخص‌کردن استاندارد و Class پاسخ کامل ندارد. بعد از اینکه تعداد سوراخ از جدول مشخص شد، زاویه تقسیم محاسبه می‌شود:

پس باید بین محاسبه تعداد سوراخ فلنج و محاسبه محل سوراخ‌ها تفاوت قائل شد؛ تعداد Hole از استاندارد می‌آید، ولی موقعیت آن با روابط هندسی تعیین می‌شود.

فرمول سوراخکاری فلنج چیست؟

بعد از مشخص‌شدن PCD و تعداد سوراخ‌ها، دو محاسبه اصلی برای تعیین موقعیت Holeها انجام می‌شود.

فرمول زاویه بین سوراخ‌ها

θ = 360° / n

برای مثال، در فلنج 8 سوراخه:

θ = 45°

فرمول فاصله مرکز تا مرکز سوراخ‌های مجاور

اگر فاصله مستقیم مرکز دو سوراخ مجاور موردنیاز باشد:

C = PCD × sin(180° / n)

که در آن:

• C = فاصله مستقیم مرکز دو سوراخ مجاور
• PCD = قطر دایره پیچ
• n = تعداد سوراخ‌ها

مثلاً اگر:

PCD = 200 mm
n = 8

باشد:

C = 200 × sin(22.5°)

در نتیجه:

C ≈ 76.5 mm

بنابراین مراکز دو سوراخ مجاور حدود 76.5 میلی‌متر از یکدیگر فاصله دارند.

اگر سوراخکاری با CNC انجام شود

برای محاسبه مختصات مراکز سوراخ‌ها ابتدا داریم:

R = PCD / 2

سپس برای هر سوراخ:

X = R × cos(θ)

Y = R × sin(θ)

زاویه هر سوراخ براساس تعداد Holeها و زاویه شروع الگو تعیین می‌شود. در قطعات استاندارد، زاویه شروع نباید دلخواه انتخاب شود و باید Orientation استاندارد یا Drawing رعایت شود.

PCD فلنج چیست و چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟

PCD یا Pitch Circle Diameter قطر دایره فرضی‌ای است که مرکز تمام سوراخ‌های پیچ روی آن قرار می‌گیرند. در بعضی نقشه‌ها از عبارت BCD یا Bolt Circle Diameter نیز استفاده می‌شود.

به‌صورت ساده:

• OD: قطر خارجی فلنج
• PCD: قطر دایره مراکز سوراخ‌ها
• Hole Diameter: قطر خود سوراخ

اگر PCD برابر 200 میلی‌متر باشد، مرکز تمام سوراخ‌ها روی دایره‌ای با شعاع 100 میلی‌متر قرار دارند.

اندازه‌گیری PCD از روی فلنج

اگر دو سوراخ دقیقاً روبه‌روی هم باشند، فاصله مرکز تا مرکز آن‌ها همان PCD است. اگر مرکز سوراخ‌ها به‌راحتی قابل تشخیص نباشد، می‌توان از روابط زیر استفاده کرد:

PCD = فاصله بیرون تا بیرون دو سوراخ مقابل − قطر سوراخ

یا:

PCD = فاصله داخل تا داخل دو سوراخ مقابل + قطر سوراخ

برای مثال اگر فاصله بیرونی دو Hole مقابل 218 میلی‌متر و قطر سوراخ 18 میلی‌متر باشد:

PCD = 218 − 18 = 200 mm

این روش زمانی معتبر است که دو سوراخ انتخاب‌شده واقعاً مقابل یکدیگر باشند.

نحوه قرارگیری سوراخ‌ها روی فلنج چگونه است؟

علاوه بر PCD و تعداد Hole، Orientation سوراخ‌ها نسبت به محور مرجع نیز اهمیت دارد. در آرایش Straddle Centerline، محور مرجع از بین دو سوراخ مجاور عبور می‌کند و مرکز سوراخ مستقیماً روی محور قرار نمی‌گیرد.

زاویه شروع در این حالت برابر است با:

α = 180° / n

برای یک فلنج 8 سوراخه:

α = 180 / 8 = 22.5°

بنابراین اولین مرکز سوراخ 22.5 درجه با محور مرجع فاصله دارد و Holeهای بعدی با فاصله 45 درجه قرار می‌گیرند. اگر نقشه پروژه Orientation مشخصی تعیین کرده باشد، Drawing پروژه مبنا قرار می‌گیرد.

تعداد پیچ و مهره فلنج چگونه مشخص می‌شود؟

در یک اتصال فلنجی استاندارد، تعداد Bolt یا Stud معمولاً برابر تعداد سوراخ‌های فلنج است.

برای مثال:

در اتصال Stud Bolt دو سر رزوه معمولاً برای هر Stud دو مهره استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که Bolt Diameter و Hole Diameter یک مقدار نیستند. قطر سوراخ باید از همان جدول استانداردی استخراج شود که سایز Bolt را مشخص کرده است.

جدول استاندارد سوراخکاری فلنج

جدول‌های زیر تعدادی از سایزهای پرکاربرد را برای مقایسه سریع نشان می‌دهند. برای ساخت نهایی باید Edition استاندارد موردنیاز پروژه و Drawing تأییدشده کنترل شود.

جدول سوراخکاری فلنج ASME B16.5 Class 150

جدول سوراخکاری فلنج ASME B16.5 Class 300

جدول سوراخکاری فلنج EN 1092-1 PN10

جدول سوراخکاری فلنج EN 1092-1 PN16

در سایزهای ابتدایی، برخی الگوهای PN10 و PN16 مشابه‌اند؛ اما با افزایش DN تفاوت‌هایی در PCD، تعداد Hole و قطر سوراخ ایجاد می‌شود. بنابراین PN باید قبل از انتخاب الگوی سوراخکاری مشخص باشد. برای جلوگیری از طولانی‌شدن این صفحه، جداول کامل Class 400، 600، 900، 1500، 2500 و PN25 و PN40 بهتر است در فایل PDF مرجع یا بخش‌های بازشونده صفحه قرار گیرند.

مثال کامل محاسبه سوراخکاری فلنج

فرض کنید قرار است الگوی سوراخکاری یک فلنج NPS 4 Class 150 مشخص شود.

از جدول داریم:

• PCD = 190.5 mm
• تعداد سوراخ = 8
• قطر سوراخ = 19.1 mm
• Stud = 5/8″

1. محاسبه زاویه بین سوراخ‌ها

θ = 360 / 8 = 45°

پس سوراخ‌ها هر 45 درجه تکرار می‌شوند.

2. محاسبه فاصله مرکز دو سوراخ مجاور

C = 190.5 × sin(22.5°)

در نتیجه:

C ≈ 72.9 mm

3. زاویه شروع در حالت Straddle

α = 180 / 8 = 22.5°

بنابراین در صورت استفاده از آرایش Straddle، محور مرجع از وسط فاصله دو سوراخ عبور می‌کند.

این مثال نشان می‌دهد که ابتدا اطلاعات استاندارد استخراج می‌شوند و سپس فرمول سوراخکاری فلنج برای تعیین محل Holeها استفاده می‌شود.

سوراخ کاری فلنج در کارگاه چگونه انجام می‌شود؟

بعد از مشخص‌شدن نقشه و پارامترهای سوراخکاری، اجرای کار معمولاً شامل مراحل زیر است:

1. بررسی نقشه و استاندارد: سایز، Class یا PN، PCD، تعداد و قطر سوراخ‌ها کنترل می‌شوند.
2. کنترل ابعاد اولیه قطعه: ابعاد فلنج قبل از ماشین‌کاری بررسی می‌شوند.
3. تعیین مرکز فلنج: مرکز هندسی قطعه مبنای ایجاد PCD است.
4. تعیین محل مراکز سوراخ‌ها: Holeها براساس PCD، تعداد سوراخ و زاویه شروع مشخص می‌شوند.
5. سوراخکاری: عملیات با ابزار یا دستگاه مناسب انجام می‌شود.
6. پلیسه‌گیری: لبه سوراخ‌ها تمیز و پلیسه‌ها حذف می‌شوند.
7. کنترل نهایی: قطر Hole، PCD، تعداد و موقعیت سوراخ‌ها با Drawing تطبیق داده می‌شوند.

کنترل نهایی و اشتباهات رایج در سوراخکاری فلنج

صرفاً صحیح‌بودن قطر Hole به معنی صحیح‌بودن سوراخکاری نیست. خطا در PCD یا Orientation نیز می‌تواند مانع مونتاژ شود.

در قطعاتی که با یک فلنج مقابل مونتاژ می‌شوند، کنترل تطابق الگوی سوراخ‌ها با گیج یا قطعه مقابل نیز می‌تواند از خطاهای مونتاژی جلوگیری کند.

سوراخکاری فلنج در طراحی و ساخت جک هیدرولیک

فلنجی که برای نصب انواع جک هیدرولیک روی دستگاه یا سازه استفاده می‌شود الزاماً همان فلنج پایپینگ ASME یا EN نیست.

در یک جک هیدرولیک فلنج‌دار ممکن است موارد زیر براساس شرایط دستگاه طراحی شوند:

• قطر فلنج
• PCD محل نصب
• تعداد سوراخ‌ها
• قطر پیچ‌های اتصال
• زاویه قرارگیری Holeها
• ضخامت فلنج
• قطر سوراخ مرکزی
• نحوه انتقال نیرو از جک به سازه

بنابراین اگر روی دستگاه موجود یک PCD مشخص برای نصب جک وجود داشته باشد، طراحی فلنج جک باید با نقشه و ابعاد محل نصب تطبیق داده شود و نباید صرفاً یکی از جدول‌های فلنج پایپینگ را انتخاب کرد. در طراحی یک جک هیدرولیک علاوه بر فلنج نصب، پارامترهایی مانند نیروی موردنیاز، فشار کاری، قطر پیستون و شفت، کورس، نوع اتصال و شرایط کاری دستگاه نیز باید به‌صورت یک مجموعه بررسی شوند.

برای طراحی و ساخت جک هیدرولیک فلنج‌دار می‌توانید نقشه محل نصب، PCD، تعداد و قطر سوراخ‌ها، کورس و نیروی موردنیاز را برای واحد فنی تورال صنعت ارسال کنید.

دانلود جدول استاندارد فلنج ها PDF

برای استفاده سریع در طراحی یا کارگاه، می‌توان اطلاعات کامل سوراخکاری را در قالب جدول استاندارد فلنج ها PDF در اختیار داشت.

فایل مرجع بهتر است جداول زیر را به‌صورت تفکیک‌شده شامل شود:

• ASME B16.5 Class 150
• Class 300
• Class 400
• Class 600
• Class 900
• Class 1500
• Class 2500
• EN 1092-1 PN10
• PN16
• PN25
• PN40

در هر جدول نیز بهتر است حداقل Size، PCD، تعداد سوراخ، Hole Diameter و Bolt Size نمایش داده شوند. این فایل باید به‌عنوان جدول مرجع سریع استفاده شود و برای ساخت قطعه نهایی، Drawing پروژه و نسخه استاندارد موردنیاز نیز کنترل شوند.

سوالات متداول درباره سوراخکاری فلنج

تعداد سوراخ فلنج چگونه محاسبه می‌شود؟

در فلنج استاندارد، تعداد سوراخ از یک فرمول عمومی به دست نمی‌آید و باید براساس استاندارد، سایز و Class یا PN از جدول مربوطه انتخاب شود. فرمول 360/n فقط زاویه تقسیم سوراخ‌ها را مشخص می‌کند.

فرمول سوراخکاری فلنج چیست؟

برای محاسبه زاویه بین Holeهای مجاور از رابطه زیر استفاده می‌شود:

θ = 360° / n

برای فاصله مستقیم مراکز دو سوراخ مجاور نیز داریم:

C = PCD × sin(180° / n)

PCD فلنج چیست؟

PCD قطر دایره‌ای است که مراکز تمام سوراخ‌های پیچ روی آن قرار دارند. PCD با قطر خارجی فلنج یا OD متفاوت است.

فلنج 4 اینچ چند سوراخ دارد؟

فقط دانستن سایز 4 اینچ کافی نیست؛ استاندارد و Class نیز باید مشخص باشند. برای مثال، NPS 4 Class 150 مطابق ASME B16.5 دارای 8 سوراخ روی PCD برابر 190.5 میلی‌متر است.

قطر سوراخ فلنج با قطر پیچ برابر است؟

خیر. Hole Diameter معمولاً از قطر اسمی Bolt یا Stud بزرگ‌تر است تا Clearance موردنیاز برای مونتاژ فراهم شود. مقدار صحیح هر دو باید از جدول استاندارد انتخاب شود.

آیا سوراخکاری فلنج جک هیدرولیک باید مطابق ASME B16.5 باشد؟

الزاماً خیر. ASME B16.5 مربوط به فلنج‌های پایپینگ است. در جک هیدرولیک فلنج‌دار، الگوی سوراخکاری می‌تواند براساس نقشه دستگاه، PCD محل نصب و شرایط طراحی جک تعیین شود.