Was ist ein Flansch?
Flansch ist eine Kurzform und nur ein allgemeiner Begriff. Normalerweise bezeichnet er einen scheibenförmigen Metallkörper mit mehreren offenen, festen Löchern, der zum Verbinden anderer Dinge verwendet wird. Diese Art von Dingen wird häufig in Maschinen verwendet, daher sieht es etwas seltsam aus. Obwohl es als Flansch bekannt ist, leitet sich sein Name vom englischen Wort flange ab. Damit werden Rohr und Rohr miteinander verbundene Teile verbunden. Am Ende des Rohrs hat der Flansch eine Öffnung. Die beiden Flansche werden durch Schrauben fest miteinander verbunden. Zwischen den Flanschen befindet sich eine Dichtung.
Flansche sind scheibenförmige Teile, die im Rohrleitungsbau am häufigsten vorkommen und paarweise eingesetzt werden.
Bei den Flanschverbindungsarten gibt es drei Komponenten:
- Rohrflansche
- Dichtung
- Bolzenverbindung
In den meisten Fällen wird ein spezielles Dichtungs- und Schraubenmaterial verwendet, das aus dem gleichen Material wie die Rohrflanschkomponente besteht. Die gängigsten Flansche sind Edelstahlflansche. Flansche hingegen sind in verschiedenen Materialien erhältlich, um sie an die Anforderungen des Standorts anzupassen. Zu den gängigsten Flanschmaterialien zählen Monel, Inconel und Chrom-Molybdän, je nach den tatsächlichen Anforderungen des Standorts. Die beste Materialwahl sollte von der Art des Systems abhängen, in dem Sie einen Flansch mit spezifischen Anforderungen verwenden möchten.
7 gängige Flanschtypen
Es gibt verschiedene Flanschtypen, die je nach den Anforderungen des Standorts ausgewählt werden können. Um das Design des idealen Flansches zu treffen, müssen zuverlässiger Betrieb und lange Lebensdauer gewährleistet sein und der optimale Preis berücksichtigt werden.
1. Gewindeflansch:
Gewindeflansche, die ein Gewinde in der Flanschbohrung aufweisen, werden mit Außengewinden am Fitting montiert. Die Gewindeverbindung dient hier dazu, Schweißarbeiten in allen Fällen zu vermeiden. Die Verbindung erfolgt überwiegend über passende Gewinde mit dem zu installierenden Rohr.
2. Einsteckschweißflansche
Dieser Flanschtyp wird üblicherweise für kleinere Rohre verwendet, deren Durchmesser im Niedertemperatur- und Niederdruckbereich durch eine Verbindung gekennzeichnet ist, bei der das Rohr innerhalb des Flansches platziert wird, um eine Verbindung mit einer ein- oder mehrseitigen Kehlnaht zu gewährleisten. Dadurch werden die mit Gewindeenden verbundenen Einschränkungen im Vergleich zu anderen geschweißten Flanschtypen vermieden, was die Installation vereinfacht.
3. Überlappflansche
Ein Überlappflansch ist eine Flanschart, bei der das Stumpfende an ein Formstück stumpfgeschweißt werden muss, um mit einem Stützflansch eine Flanschverbindung zu bilden. Diese Konstruktion hat diese Methode in einer Vielzahl von Systemen beliebt gemacht, bei denen der Platz begrenzt ist, häufig zerlegt werden muss oder ein hoher Wartungsaufwand erforderlich ist.
4. Gleitflansche
Schiebeflansche sind weit verbreitet und in vielen Größen für Systeme mit hohen Durchflussraten und Durchsätzen erhältlich. Durch einfaches Anpassen des Flansches an den Außendurchmesser des Rohrs ist die Verbindung sehr einfach zu montieren. Die Montage dieser Flansche ist etwas technisch, da beidseitig Kehlnahtschweißungen erforderlich sind, um den Flansch am Rohr zu befestigen.
5. Blindflansche
Diese Flanschtypen eignen sich gut für den Abschluss von Rohrleitungssystemen. Die Blindplatte hat die Form einer blanken Scheibe, die verschraubt werden kann. Nach ordnungsgemäßer Montage und Kombination mit der richtigen Dichtung gewährleistet sie eine hervorragende Abdichtung und lässt sich bei Bedarf leicht entfernen.
6. Schweißflansche
Vorschweißflansche ähneln Überlappflanschen, erfordern jedoch für die Montage eine Stumpfschweißung. Die hohe Leistungsfähigkeit dieses Systems, seine Fähigkeit, mehrfach gebogen zu werden und in Hochdruck- und Hochtemperatursystemen eingesetzt zu werden, machen es zur ersten Wahl für Prozessrohrleitungen.
7. Spezialflansche
Dieser Flanschtyp ist der bekannteste. Es gibt jedoch eine große Auswahl an weiteren Spezialflanschtypen für unterschiedliche Anwendungen und Umgebungen. Es gibt verschiedene weitere Optionen wie Nipo-Flansche, Weldo-Flansche, Dehnflansche, Blenden, lange Vorschweißflansche und Reduzierflansche.
5 spezielle Flanscharten
1. WeldoFlange
Der Weldo-Flansch ist dem Nipo-Flansch sehr ähnlich, da er eine Kombination aus Stumpfschweißflanschen und Abzweigstücken darstellt. Weldo-Flansche bestehen aus einem einzigen Stück massivem Schmiedestahl, anstatt aus einzelnen, zusammengeschweißten Teilen.
2. Nipo-Flansch
Nipoflansche sind um 90 Grad geneigte Abzweigrohre. Sie werden durch die Kombination von Stumpfschweißflanschen und geschmiedetem Nipolet hergestellt. Obwohl Nipoflansche als stabiles, einteiliges Stück Schmiedestahl gelten, handelt es sich nicht um zwei miteinander verschweißte Produkte. Die Installation von Nipoflanschen erfolgt durch das Schweißen an den Nipolet-Teil des Geräts zur Rohrverlegung und das Verschrauben des Flanschteils mit dem Rohrstutzen durch die Rohrmontage.
Es ist wichtig zu wissen, dass Nipo-Flansche in verschiedenen Materialien erhältlich sind, beispielsweise Kohlenstoff, Hoch- und Niedertemperatur-Kohlenstoffstählen, rostfreien Stahlsorten und Nickellegierungen. Nipo-Flansche werden meist aus verstärktem Material hergestellt, was ihnen im Vergleich zu Standard-Nipo-Flanschen zusätzliche mechanische Festigkeit verleiht.
3. Elboflange und Latroflange
Elboflange ist eine Kombination aus Flansch und Elbolet, während Latroflange eine Kombination aus Flansch und Latrolet ist. Winkelflansche werden verwendet, um Rohre in einem 45-Grad-Winkel abzuzweigen.
4. Schwenkringflansche
Die Anwendung von Schwenkringflanschen dient der einfacheren Ausrichtung von Bolzenlöchern zwischen zwei Flanschpaaren. Dies ist in vielen Situationen hilfreich, beispielsweise bei der Installation von Rohrleitungen mit großem Durchmesser, Unterwasser- oder Offshore-Pipelines und ähnlichen Umgebungen. Diese Flanschtypen eignen sich für anspruchsvolle Flüssigkeiten in den Bereichen Öl, Gas, Kohlenwasserstoffe, Wasser, Chemikalien und anderen petrochemischen und wasserwirtschaftlichen Anwendungen.
Bei Rohrleitungen mit großem Durchmesser ist das Rohr an einem Ende mit einem Standard-Stumpfschweißflansch und am anderen Ende mit einem Schwenkflansch ausgestattet. Dies funktioniert durch einfaches Drehen des Schwenkflansches auf der Rohrleitung, sodass der Bediener die Bolzenlöcher sehr einfach und schnell richtig ausrichten kann.
Zu den wichtigsten Normen für Schwenkflansche zählen ASME bzw. ANSI, DIN, BS, EN, ISO und weitere. Zu den gängigsten Normen für petrochemische Anwendungen zählt ANSI bzw. ASME B16.5 bzw. ASME B16.47. Schwenkflansche sind Flansche, die in allen gängigen Flanschstandardformen verwendet werden können. Beispielsweise als Vorschweißflansche, Aufsteckflansche, Überlappverbindungen, Muffenschweißverbindungen usw. in allen Werkstoffqualitäten, in einem breiten Größenspektrum von 3/8" bis 60" und für Drücke von 150 bis 2500 bar. Diese Flansche lassen sich problemlos aus Kohlenstoff-, Legierungs- und Edelstahl herstellen.
5. Dehnungsflansche
Dehnungsflansche werden verwendet, um den Durchmesser eines Rohrs von einem beliebigen Punkt zum anderen zu vergrößern, um das Rohr mit anderen mechanischen Geräten wie Pumpen, Kompressoren und Ventilen zu verbinden, die unterschiedliche Einlassgrößen haben.
Dehnungsflansche sind üblicherweise stumpfgeschweißte Flansche mit einer sehr großen Öffnung am nicht geflanschten Ende. Sie können verwendet werden, um die Rohrbohrung um ein oder zwei Größen oder bis zu 4 Zoll zu erweitern. Diese Flanschtypen werden der Kombination aus stumpfgeschweißten Reduzierstücken und Standardflanschen vorgezogen, da sie günstiger und leichter sind. Zu den gängigsten Materialien für Dehnungsflansche zählen A105 und Edelstahl ASTM A182.
Dehnungsflansche sind in Druckstufen und Größen gemäß ANSI- oder ASME B16.5-Spezifikationen erhältlich und sind hauptsächlich in konvexer oder flacher Ausführung (RF oder FF) verfügbar. Reduzierflansche, auch bekannt als Reduzierflansche, erfüllen genau die entgegengesetzte Funktion wie Dehnungsflansche: Sie dienen der Reduzierung des Innendurchmessers einer Rohrleitung. Der Innendurchmesser einer Rohrleitung lässt sich problemlos reduzieren, jedoch nicht um mehr als ein bis zwei Größen. Bei einer darüber hinausgehenden Reduzierung sollte eine Lösung basierend auf einer Kombination aus stumpfgeschweißten Reduzierstücken und Standardflanschen verwendet werden.
Flanschdimensionierung und allgemeine Überlegungen
Neben dem funktionalen Design eines Flansches ist seine Größe der wichtigste Faktor, der die Flanschauswahl bei der Planung, Wartung und Modernisierung eines Rohrleitungssystems beeinflusst. Um die richtige Dimensionierung zu gewährleisten, müssen die Schnittstelle des Flansches zum Rohr und die verwendeten Dichtungen berücksichtigt werden. Darüber hinaus sind folgende allgemeine Überlegungen zu berücksichtigen:
- Außendurchmesser: Der Außendurchmesser ist der Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten der Flanschfläche.
- Dicke: Die Dicke wird von der Außenseite der Felge gemessen.
- Lochkreisdurchmesser: Dies ist der Abstand zwischen den jeweiligen Bolzenlöchern, gemessen von Mitte zu Mitte.
- Rohrgröße: Die Rohrgröße ist die Größe, die dem Flansch entspricht.
- Nennbohrung: Die Nennbohrung ist die Größe des Innendurchmessers des Flanschverbinders.
Flanschklassifizierung und Servicelevel
Flansche werden hauptsächlich nach ihrer Fähigkeit kategorisiert, unterschiedlichen Temperaturen und Drücken standzuhalten. Sie werden durch die Buchstaben oder Suffixe „#“, „lb“ oder „Klasse“ gekennzeichnet. Diese Suffixe sind austauschbar und variieren je nach Region oder Lieferant. Gängige Klassifizierungen sind unten aufgeführt:
150#
- 300#
600#
900#
1500#
2500#
Die gleichen Druck- und Temperaturtoleranzen variieren je nach verwendetem Material, Flanschdesign und Flanschgröße. Die einzige Konstante ist jedoch die Druckstufe, die mit steigender Temperatur abnimmt.
Flanschflächentyp
Auch die Flanschform ist ein wichtiges Merkmal und hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer des Flansches. Daher werden im Folgenden einige der wichtigsten Flanschflächentypen analysiert:
1. Flachflansch (FF)
Die Dichtungsfläche eines Flachflansches liegt in derselben Ebene wie die Oberfläche des verschraubten Rahmens. Waren mit Flachflanschen werden üblicherweise mit passenden Formen für den Flansch oder die Flanschabdeckung hergestellt. Flachflansche sollten nicht auf umgekehrten Seitenflanschen platziert werden. ASME B31.1 besagt, dass beim Verbinden von flachen Gusseisenflanschen mit Kohlenstoffstahlflanschen die erhabene Fläche der Kohlenstoffstahlflansche entfernt werden muss und eine vollflächige Dichtung erforderlich ist. Dies soll verhindern, dass kleine, spröde Gusseisenflansche in den Hohlraum spritzen, der durch die erhabene Nase des Kohlenstoffstahlflansches entsteht.
Diese Art von Flanschfläche wird bei der Herstellung von Geräten und Ventilen für alle Anwendungen verwendet, bei denen Gusseisen verarbeitet wird. Gusseisen ist spröder und wird üblicherweise nur für Anwendungen mit niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck verwendet. Die flache Fläche ermöglicht den vollständigen Kontakt beider Flansche über die gesamte Oberfläche. Flachflansche (FF) haben eine Kontaktfläche, die der Höhe des Flanschgewindes entspricht. Zwischen zwei Flachflanschen werden in der Regel weiche Unterlegscheiben verwendet. Gemäß ASME B31.3 sollten Flachflansche nicht mit erhöhten Flanschen verbunden werden, da die entstehende Flanschverbindung undicht werden kann.
2. Flansch mit erhöhter Dichtleiste (RF)
Der Flansch mit erhabener Dichtfläche ist die am häufigsten verwendete Dichtungsart in der Fertigung und leicht zu erkennen. Er wird als konvex bezeichnet, da sich die Dichtfläche oberhalb der Dichtfläche des Bolzenrings befindet. Jede Dichtflächenart erfordert den Einsatz verschiedener Dichtungsarten, darunter verschiedene Flachringlaschen und Metallverbundstoffe wie Spiral- und Doppelmanteldichtungen.
RF-Flansche konzentrieren den Druck auf eine kleinere Dichtungsfläche und verbessern so die Druckkontrolle der Verbindung. Durchmesser und Höhen nach Druckstufe und Durchmesser sind in ASME B16.5 beschrieben. Die Flanschdruckstufe gibt die Höhe der anzuhebenden Fläche an. RF-Flansche konzentrieren den Druck auf eine kleinere Dichtungsfläche und verbessern so die Druckkontrolle der Verbindung. Durchmesser und Höhen nach Druckklasse und Durchmesser sind in ASME B16.5 beschrieben. Druckflanschkennwerte.
3. Ringflansch (RTJ)
Wenn eine Metall-Metall-Dichtung zwischen gepaarten Flanschen erforderlich ist (was bei Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen, d. h. über 700/800 °C, der Fall ist), wird der Ring Joint Flange (RTJ) verwendet.
Der Ring-Joint-Flansch verfügt über eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Ring-Joint-Dichtung (oval oder rechteckig).
Wenn zwei Ring-Joint-Flansche miteinander verschraubt und anschließend festgezogen werden, verformt die aufgebrachte Schraubenkraft die Dichtung in der Nut des Flansches und erzeugt so eine sehr dichte Metall-Metall-Dichtung. Um dies zu erreichen, muss das Material der Ring-Joint-Dichtung weicher (dehnbarer) sein als das Material der Flansche.
RTJ-Flansche können mit RTJ-Dichtungen unterschiedlicher Typen (R, RX, BX) und Profile (z. B. achteckig/elliptisch für Typ R) abgedichtet werden.
Die gebräuchlichste RTJ-Dichtung ist der Typ R mit achteckigem Querschnitt, da er eine sehr starke Abdichtung gewährleistet (der ovale Querschnitt ist der ältere Typ). Das Design mit flacher Nut akzeptiert jedoch beide RTJ-Dichtungstypen mit achteckigem oder ovalem Querschnitt.
4. Nut- und Federflansche (T & G)
Zwei Nut- und Federflansche (T- und G-Flächen) passen perfekt zusammen: Ein Flansch hat einen erhabenen Ring und der andere hat Nuten, in die sie leicht passen (die Feder geht in die Nut und dichtet die Verbindung ab).
Nut- und Federflansche sind in großen und kleinen Größen erhältlich.
5. Männliche und weibliche Flansche (M & F)
Ähnlich wie Nut- und Federflansche passen männliche und weibliche Flansche (M- und F-Flächentypen) zueinander.
Ein Flansch weist einen Bereich auf, der über seine Oberfläche hinausragt (männlicher Flansch), und der andere Flansch weist in die gegenüberliegende Oberfläche passende Vertiefungen auf (weiblicher Flansch).
Flanschoberflächenbeschaffenheit
Um eine optimale Passung des Flansches mit der Dichtung und dem Gegenflansch zu gewährleisten, muss die Flanschoberfläche eine gewisse Rauheit aufweisen (nur RF- und FF-Flanschoberflächen). Die Art der Rauheit der Flanschfläche definiert die Art der „Flanschoberfläche“.
Gängige Typen sind Standard-, konzentrisch gezahnte, spiralgezahnte und glatte Flanschflächen.
Es gibt vier grundlegende Oberflächenbearbeitungen für Stahlflansche. Das gemeinsame Ziel aller Arten von Flanschoberflächenbearbeitungen besteht jedoch darin, die gewünschte Rauheit auf der Flanschoberfläche zu erzeugen, um einen festen Sitz zwischen Flansch, Dichtung und Gegenflansch sicherzustellen und so eine hochwertige Abdichtung zu erzielen.
Veröffentlichungszeit: 08.10.2023