フランジ（flange）とは、円筒形あるいは部材からはみ出すように出っ張った部分の総称。同じような形態ではあるがまったく異なる用途のものがいろいろあり、それぞれの分野で「フランジ」と呼ばれる。それぞれの分野の「フランジ」は相互にほとんど関連性はないが、つばのような形状をしている点では一致する。
管継手としてのフランジ
管継手のフランジ
フランジによる管継手の構造流体の配管でパイプや弁などの部品をつなぐ際に使われる、円盤、あるいは円盤と円筒を組み合わせた形状の部品をフランジ継手という。円筒部分をパイプと接合し、円盤部分同士をボルトなどで締結することで、パイプ同士を繋ぎ合わせる。配管の基本的接続部品のひとつ。
民家の水道およびガスなど、比較的細いパイプを使用する配管ではパイプに雄ねじ加工を施し雌ねじが切ってある部品にねじ込むか、塩ビパイプの場合には接着剤を使用するのが一般的である。しかしこの2つの方法では中間に弁などの部品を取り付ける場合、部品の交換などの作業でパイプの切断が必要になる、ルームエアコンなどのように流体が循環する場合には最終的には直接ねじ込むことができなくなるなどの短所がある。エアコンのようにパイプの外径が小さい場合にはフレア式やリング式と呼ばれる特殊なナットで締め付ける方法が採用されることが多いが、一般的な家庭用ルームエアコンに使用する銅管の外径は高圧側（細い側）で約6.3mm、低圧側（太い側）で約9.5mmであり、それに使用するフレアナットの対面幅はそれぞれ17mm、22mmとパイプの外径の2倍以上である。このような細いパイプであれば小さな工具で締め付けできるが、太いパイプになればなるほど大きな工具が必要となり、施工時および保守時の作業性が悪化してしまうだけでなく、道路を掘っての上水道・下水道などの工事では作業場所を確保するためにより大きく掘る必要が生じてしまう。そのような場合にフランジを用いれば締結箇所が増える難点はあるものの寸法の小さいボルトで済むことから、外径の大きなパイプの接続にはフランジを用いることが多くなる。
また、自動車の吸気系や排気系では、量産品であることから加工工数が少なくて済むと同時に作業空間が狭くて済むフランジで接合される部分が多い。
フランジを使用する場合、流体の圧力と配管の断面積に応じた適切な厚みのフランジと、適切な数と寸法のねじを選ばなければならない。流体の圧力に対してフランジが薄いと変形し漏れが生じてしまう場合がある。ねじが細い、あるいは本数が少ない場合にはねじが伸びて漏れが生じるなどの問題が発生する場合がある。ただし、締結箇所を増やせば少ない場合よりも薄いフランジと細いねじで済ますことができる。細いねじで済む場合には、フランジの外径を小さくすることができる。
管継手のフランジの模式図。右図で、赤い部分がフランジ、緑の部分が接合されるパイプ。上の図のような形式はパイプとフランジを溶接する溶接フランジと呼び、下の図ような形式はパイプの端部に雄ねじを切りフランジの雌ねじにねじ込むねじ込みフランジと呼ぶ。いずれもフランジ同士をボルトなどで締結し、パイプを接続する。多くの場合いずれの側のフランジには単純な穴があけられているだけであるが、一方に雌ねじ加工を施すことでナットを用いずに締結できるようにする場合がある。フランジとフランジの間に一般的にガスケットをはさんだり、溝を切ってOリングをはめるなどの方法で、配管経路の流体が漏れるのを防ぐ。ねじ込みフランジであればパイプとフランジの接合部からの漏れがあった場合に施行あるいは保守の現場でねじ込み直せば対処できる場合があるが、溶接フランジの場合は現場では溶接作業ができないケースが多々ある。どちらの方式であっても製作後に十分な試験を行なうのが望ましい。
フランジとガスケット流体が水や圧縮空気の場合は、加工場所を選ばないねじ込みフランジが採用されることが多い。ねじ込みフランジでは一般的に管用テーパーねじを使用するが、雄ねじと雌ねじの間の小さな隙間から流体が漏れないようにシールテープなどの封止材が必要になる。流体が腐食性を持つ、あるいは高温であるなどの理由で封止材が使用できない場合には溶接フランジを使用する。航空機用の部品などで雰囲気ガスの巻き込みや溶接部への酸化膜形成などを嫌う場合、真空条件下で溶接する必要がある。
弁などの大量生産品の場合、フランジ部分は鋳造後に接合面などを加工して平面度を出すが、単品生産の場合は金属丸棒などから削り出して作る。