Was sind Flansche?

● Einführung in Flansche

Ein Rohrflansch verbindet Rohrleitungen und Komponenten in einem Rohrleitungssystem durch Verwendung von Schraubverbindungen und Dichtungen. Die am häufigsten verwendeten Flansche sind Vorschweißflansche, Aufsteckflansche, Blindflansche, Muffenschweißflansche, Gewindeflansche und Überlappungsflansche (RTJ-Flansche). Diese Art der Verbindung in einem Rohrflansch ermöglicht eine einfache Demontage und Trennung für Reparatur und regelmäßige Wartung. Die gebräuchlichste Spezifikation für Kohlenstoffstahl- und Edelstahlflansche ist ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Metallflansche werden üblicherweise für industrielle, kommerzielle und institutionelle Anwendungen verwendet. Stahlrohrflansche sind in verschiedenen Ausführungen und Druckklassen erhältlich. Metallflansche werden von 150 bis 2500 # bewertet. Zusätzlich zur Angabe der Druckklasse erfordern bestimmte Flansche wie Vorschweißflansche und Muffenschweißflansche auch die Angabe des Rohrplans. Dadurch wird sichergestellt, dass die Rohrbohrung mit der Bohrung des Vorschweißhalses oder Muffenschweißflansches übereinstimmt.

SSM bietet eine große Auswahl an Rohrflanschen aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl und Nickellegierungen. Wir können auch Sonderflansche wie lange Vorschweißflansche, spezielle Materialanforderungen und Rohrflansche mit hoher Ausbeute liefern.

Die Klassifizierung von Flanschen erfolgt auf mehrere alternative Arten wie folgt:

● Basierend auf Rohrbefestigung

Flansche können basierend auf der Befestigungsmethode an der Rohrleitung wie folgt klassifiziert werden;

● Schweißhalsflansch

Ein Vorschweißflansch (auch „Vorschweißflansch“ genannt) ist bekannt für seine lange konische Nabe, die mechanische Festigkeit bietet (nützlich, um „Dishing“ und „Bowing“ zu widerstehen). Vorschweißflansche sind Flansche mit hoher Integrität und sind in allen Größen, allen gängigen Flächentypen (flach, erhaben, RTJ) und allen Klassen erhältlich. Aufgrund der Festigkeit der Nabe und der Integrität der Schweißnaht eignet sich dieser Flanschtyp gut für Anwendungen mit erhöhten Temperaturen und Drücken.

● Aufsteckflansche

Aufsteckflansche, auch Nabenflansche genannt, haben eine Nabe mit sehr niedrigem Profil. Dieser Flanschtyp wird normalerweise durch eine oder zwei Kehlnähte (eine außerhalb des Flansches und eine innerhalb des Flansches) mit einem Rohr verbunden, es ist jedoch möglich, nur eine einzige Schweißnaht zu verwenden. Aufsteckflansche werden in vielen Größen hergestellt und bevorzugt für Anwendungen mit niedrigerem Druck (ASME-Klasse kleiner oder gleich 600). Die Bohrungsgröße (Innendurchmesser) eines Aufsteckflansches ist größer als die des Anschlussrohres, wodurch er auf das Rohr gleiten/aufrutschen kann (auf das Rohr aufschieben). Zwischen dem Rohr und dem Flansch gibt es keine vollständig durchgeschweißte Schweißnaht, daher gibt es aufgrund der geringeren Schweißintegrität Einschränkungen für die Verwendung.

● Muffenschweißflansche

Schweißmuffenflansche haben eine Muffe, in die ein Rohr eingeführt wird; Das Rohr wird durch eine Kehlnaht an der Außenseite der Flanschnabe befestigt. Ein erheblicher Nachteil bei dieser Art von Flansch besteht darin, dass sie nicht als Verbindung mit hoher Integrität angesehen wird, da die Schweißnaht schwer nachzuweisen ist; Daher sind Muffenschweißflansche nur für niedrige bis mittlere Klassen geeignet (kleiner oder gleich ASME 600). Aufgrund ihrer geringeren Integrität und Ungeeignetheit für den Einsatz bei höheren Drücken haben Muffenschweißflansche fast immer flache oder erhabene Flächen. Muffenschweißflansche sind für kleine Nennrohrgrößen (kleiner oder gleich 4 Zoll, kleiner oder gleich 10 cm) ausgelegt und sind üblich für Rohrgrößen von ½ bis 2- Zoll (Rohrgrößen von 1,3 bis 5 cm). Die mechanische Festigkeit eines Muffenschweißflansches ist ähnlich der eines Aufsteckflansches, aber der Aufsteckflansch kann zwei Schweißnähte verwenden.

● Gewindeflansch

Die Ausführung mit Gewindeflansch (auch „Schraubflansch“ genannt) verwendet ein Schraubgewinde, um den Flansch mit einem Rohr zu verbinden. Ein Außengewinde wird auf ein Rohrende geschnitten, während ein Innengewinde in die Bohrung des Flansches geschnitten wird; Das Außengewinderohr wird dann in den Innengewindeflansch eingeschraubt.

Obwohl das Gewindeflanschdesign in vielen Größen und Druckstufen erhältlich ist, wird es hauptsächlich für kleine Rohrleitungssysteme verwendet, dh kleiner oder gleich 4 Zoll. Seine Verwendung ist typischerweise auch auf ungiftige Systeme, Niederdrucksysteme und Niedertemperatursysteme beschränkt. Gewindeflansche mit einer Größe von ½ Zoll bis 2- Zoll sind viel häufiger als Größen von 2 Zoll und darüber. Aufgrund ihrer Niederdruckanwendungen verwenden Gewindeflansche nur flache und erhabene Flächen. Für Hochtemperaturanwendungen sind sie nicht geeignet, da sich die Gewindegeometrie verziehen würde, was häufig zu Undichtigkeiten führt.

● Blindflansch

Ein Blindflansch (auch „Verschlussplattenflansch“ genannt) wird am Ende eines Rohrleitungssystems installiert, um ein Rohr abzuschließen. Es hat kein Mittelloch (Bohrung), daher gibt es keine Strömung durch den Flansch. Ein Blindflansch kann zum Isolieren eines Rohrs, Ventils oder Druckbehälters verwendet werden. Diese Art von Flansch ist in allen Größen und Klassen erhältlich und kann eine flache, erhabene oder ringartige Verbindungsfläche verwenden.

Ein Blindflansch kann eine Stumpfschweißkappe ersetzen, wenn eine Verlängerung der Rohrleitung erforderlich ist oder wenn eine Rohrleitungsinspektion erforderlich ist (den Blindflansch entfernen, um Zugang zum Rohrinneren zu erhalten). Dieser Flanschtyp kann auch als Stangenzugang an Ablaufsystemen verwendet werden. Je nach Anwendung kann ein Blindflansch gebohrt und als Aufsteckflansch verwendet oder mit einem Gewinde versehen und als Gewindeflansch verwendet werden.

● Überlappungsflansch (LJF)

Ein Überlappungsflansch (LJF) ist eine Baugruppe aus zwei Elementen mit einem Stummel und einem Überlappungsringflansch (auch als „Überlappungsflansch“ bezeichnet). Um technisch korrekt zu sein, ist das Stummelende nicht Teil eines Überlappungsflansches. Ein Überlappungsflansch wird jedoch immer in Verbindung mit einem Stummel verwendet, daher werden beide Teile oft gemeinsam als „Überlappungsflansch“ bezeichnet. Überlappungsflansche haben konstruktionsbedingt immer eine Planfläche mit glatter Oberfläche. Aber in Kombination mit dem Stummelende wird die resultierende Dichtfläche angehoben. Dies liegt daran, dass die Dichtfläche des Flanschendes über der Anschraubebene des Flansches liegt. Der Überlappflansch hat keine Dichtfläche, nur der Stumpf hat die Dichtfläche. Die Dichtfläche eines Stummelendes kann glatt, gezahnt oder genutet sein, um eine ringartige Verbindung zu ermöglichen.

Um einen Ringflansch mit Überlappungsverbindung und ein Stummelende zusammenzubauen, muss das Stummelende in die Bohrung des Flanschrings geschoben und dann mit dem Rohr stumpf verschweißt werden. Eine Seite des Stutzens bildet die Dichtfläche, während die gegenüberliegende/hintere Seite des Stutzens gegen den Überlappungsflanschring drückt (wenn der Flansch montiert ist). Der Überlappungsflanschring kann sich frei drehen, nachdem das Stutzenende an das Rohr geschweißt wurde, weil er nicht physikalisch mit dem Stutzenende verbunden ist. Nach der Montage der Flanschverbindung kann sich der Überlappungsring nicht mehr frei drehen.

Andere Flanschtypen, denen viele Ingenieure begegnen werden, sind männliche und weibliche sowie Nut- und Federtypen. Weniger gebräuchliche Typen umfassen die Konstruktionen mit Blende, Expander, Reduzierung und langem Vorschweißflansch.

Flanschenden können an die zugehörigen Rohrleitungen geschraubt, geschweißt oder geläppt (Metall-auf-Metall-Kontakt) werden.

Übersicht über Flanschtypen

Einige wichtige Informationen zu Flanschtypen wurden in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Obwohl ASME-Normen in der Tabelle zitiert sind, sind alternative internationale und nationale Normen verfügbar (DIN, EN usw.). ASME ist jedoch die am weitesten verbreitete Organisation für Rohrleitungsnormen, und aus diesem Grund wurden ihre Normen zitiert.

In der folgenden Tabelle gibt die Spalte „Flächen“ die übliche Dichtungsfläche an, die pro Flanschtyp gewählt wird. Je nach Flanschtyp kann es jedoch Ausnahmen von der Regel geben. Die Tabelle sollte als allgemeine Übersichtstabelle behandelt werden, während spezifische Informationen in einschlägigen Normen gesucht werden sollten.

● Basierend auf Facing

Es gibt drei gängige Arten von Flanschflächen, die glatte/flache, erhabene und ringartige Verbindung (RTJ). Es gibt auch andere Arten von Flanschflächen, hauptsächlich die Konstruktionen Nut und Feder (T&G), Lap Joint und Male-and-Female (M&F), aber diese sind weniger beliebt. Rohrleitungsnormen definieren die genaue Geometrie, Abmessungen, das Material und die Oberflächenbeschaffenheit einer Flanschfläche.

Die Flansche können auch basierend auf den Verkleidungen wie folgt klassifiziert werden:

● Erhöhter Flansch (RF)

Ein Raised Face (RF)-Flansch hat eine kreisförmig geformte Dichtfläche, die aus der Lochkreisebene des Flansches herausragt. Dichtleistenflansche sind in allen Druckklassen und damit für eine Vielzahl von Druck- und Temperaturstufen erhältlich. RF-Flansche sind die gängigsten Flanschtypen, die in der Öl- und Gasindustrie sowie in der chemischen Industrie eingesetzt werden.

RF-Flansche verwenden gezackte Dichtflächen mit nichtmetallischen oder halbmetallischen Dichtungen. Die Dichtfläche eines RF-Flansches erstreckt sich vom Innendurchmesser des Flansches bis zum Außendurchmesser der erhöhten Fläche. Eine typische Dichtung für HF-Flansche wäre eine Graphitstahl-Verbunddichtung mit einem Temperaturbereich von bis zu 400 °C (750 °F) und einem Druckbereich von bis zu 250 bar (3.625 psi).

Die Höhe der Dichtleiste über der Ebene der Anschraubfläche wird durch die Klasse des Flansches und die Norm, aus der er stammt, bestimmt. Für die Norm ASME B16.5 haben Stahlflansche in den Klassen 150 und 300 eine erhöhte Stirnfläche von 1/16 Zoll (1,6 mm); Stahlflansche, die Klasse 300 übersteigen, verwenden eine 1/4 Zoll (6,4 mm) erhöhte Fläche. In einer idealen Welt würde die Höhe eines erhabenen Gesichts mit zunehmender Klasse zunehmen, aber dies kommt in den meisten Standards nicht vor; es ist jedoch eine logische Verallgemeinerung.

●Flachflansch (FF)

Flachflansche (FF) verwenden nichtmetallische Dichtungen (Weichdichtungen) und sollten immer eine gezahnte Dichtfläche haben. Dieser Flanschtyp eignet sich gut für Niederdruckanwendungen und wird für die Druckklassen 125 und 250 verwendet.

Die Dichtungen werden direkt auf der vorderen Dichtfläche des Flanschblattes, dh auf der gleichen Ebene wie die Lochkreisfläche, montiert. Der Dichtbereich der Dichtung erstreckt sich vom inneren Flanschdurchmesser bis zum äußeren Flanschdurchmesser. Typische Weichdichtungsmaterialien sind normalerweise für 100⁰C (212⁰F) und einen Druck von nicht mehr als 20 bar (290 psi) ausgelegt. Da Flat-Face-Flansche eine so große Dichtungsfläche verwenden, werden sie passgenau gefertigt. Flat-Face-Flanschdichtungen können sich nach dem Einbau nicht drehen, da die Schraubenlöcher durch die Dichtung dringen. Aufgrund der großen Größe der Dichtfläche sind Flachflansche widerstandsfähig gegen mechanische Verformung (Biegen, Wölben usw.).

Flachflansche sollten niemals mit Hochflanschen zusammengefügt werden, insbesondere wenn der Hochflansch aus einem härteren Material gefertigt ist.

● Ringgelenk (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1.382⁰F). Es ist möglich, RTJ-Flansche in allen Druckklassen zu verwenden, aber sie werden typischerweise für Klasse 900 und höher verwendet.

Der Unterschied zwischen einem RTJ-Flansch und einem Flansch mit Dichtleiste besteht in der Art und Weise, wie eine Dichtung erzielt wird. Metalldichtungen (hart) werden mit RTJ-Flanschen verwendet, während Dichtflächendichtungen weiche oder halbmetallische Dichtungen verwenden. Es gibt drei gemeinsame Hauptgruppen vom Ringtyp, nämlich R, RX und BX; Wir werden uns auf das R-Typ-Gelenk konzentrieren, da es bei weitem am häufigsten vorkommt.

RTJ-Dichtungen vom Typ R sind kreisförmig mit einem ovalen oder achteckigen Profil/Körper; Das achteckige Profil erzielt die effizienteste Abdichtung und ist das modernere Design. In die Stirnfläche eines RTJ-Flansches wird eine Nut eingearbeitet und die zugehörige Dichtung in diese Nut eingebaut. Wenn der Flansch zusammengebaut wird, drücken die beiden zusammenpassenden Flächen die Dichtung zusammen, bis sie sich verformt und eine Metall-auf-Metall-Dichtung gebildet wird. Wenn der Flansch korrekt zusammengebaut ist, sollten die beiden zusammenpassenden RTJ-Flansche nicht in physischen Kontakt miteinander kommen.

RTJ-Dichtungen werden häufig aus einem etwas weicheren Material als der Flansch hergestellt. Da das Dichtungsmaterial weicher ist, verformt es sich bei einem niedrigeren Druck als der Flansch, wodurch sichergestellt wird, dass es die Dichtung ist, die sich verformt, um die Dichtung herzustellen, und nicht der Flansch, der sich um die Dichtung herum verformt.

● Nut und Feder (T/G)

Eine Flanschfläche hat einen erhabenen Ring (Zunge), der auf die Flanschfläche eingearbeitet ist, während der Gegenflansch eine passende Vertiefung (Nut) auf seiner Fläche eingearbeitet hat. Die Nut- und Federflächen dieser Flansche müssen aufeinander abgestimmt sein. Nut-und-Feder-Verkleidungen sind sowohl in großen als auch in kleinen Typen genormt. Sie unterscheiden sich von Außen- und Innengewinde dadurch, dass die Innendurchmesser der Nut und Feder nicht in den Flanschboden hineinragen und somit die Dichtung an ihrem Innen- und Außendurchmesser halten. Diese sind häufig auf Pumpenabdeckungen und Ventilhauben zu finden. Nut-Feder-Verbindungen haben auch den Vorteil, dass sie sich selbst ausrichten und als Reservoir für den Klebstoff dienen. Die Schrägverbindung hält die Belastungsachse in einer Linie mit der Verbindung und erfordert keinen größeren Bearbeitungsvorgang.

● Männlich und weiblich (M/W)

Auch bei diesem Typ müssen die Flansche angepasst werden. Eine Flanschfläche hat einen Bereich, der sich über die normale Flanschfläche (männlich) hinaus erstreckt. Der andere Flansch oder Gegenflansch hat eine passende Vertiefung (Buchse), die in seine Stirnfläche eingearbeitet ist. Das weibliche Gesicht ist 3/16- Zoll tief, das männliche Gesicht ist 1/4- Zoll hoch und beide sind glatt verarbeitet. Der Außendurchmesser der weiblichen Fläche dient dazu, die Dichtung anzuordnen und zu halten. Kundenspezifische männliche und weibliche Verkleidungen sind üblicherweise auf dem Wärmetauschergehäuse zu finden, um Flansche zu kanalisieren und abzudecken. Das weibliche Gesicht und das männliche Gesicht sind glatt verarbeitet. Der Außendurchmesser der weiblichen Fläche dient dazu, die Dichtung anzuordnen und zu halten.

Zusammenfassung der Flanschfläche

Die folgende Tabelle fasst die Eigenschaften der drei häufigsten Flanschflächen zusammen.

● Basierend auf dem Oberflächenfinish

Die Flanschstirnfläche ist der Bereich, in dem das Dichtelement (Dichtung) eingebaut wird. Die gebräuchlichsten Oberflächenausführungen der Flanschflächen sind glatt und gezahnt. Flanschflächen mit flacher Stirnfläche (FF) und Flanschflächen mit erhöhter Stirnfläche (RF) erfordern Verzahnungen, wenn sie nach Industriestandards gebaut werden.

● Lagerausführung

Die am weitesten verbreitete aller Flanschoberflächen, weil sie praktisch für alle normalen Betriebsbedingungen geeignet ist. Unter Druck bettet sich die weiche Seite einer Dichtung in diese Oberfläche ein, was dazu beiträgt, eine Abdichtung zu schaffen, und zwischen den Passflächen wird ein hohes Maß an Reibung erzeugt. Das Finish für diese Flansche wird durch ein rundes Werkzeug mit einem Radius von 1,6 mm bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,8 mm pro Umdrehung bis zu 12 Zoll erzeugt. Ab einer Größe von 14 Zoll erfolgt die Endbearbeitung mit einem 3,2-mm-Rundkopfwerkzeug bei einem Vorschub von 1,2 mm pro Umdrehung.

● Glattes Finish

Dieses Finish zeigt keine visuell erkennbaren Werkzeugmarkierungen. Diese Oberflächenbehandlungen werden typischerweise für Dichtungen mit Metalloberflächen verwendet, wie z. B. Doppelmantel, Flachstahl und gewelltes Metall. Die glatten Oberflächen passen zusammen, um eine Dichtung zu erzeugen, und hängen von der Ebenheit der gegenüberliegenden Flächen ab, um eine Dichtung zu bewirken. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass die Kontaktfläche der Dichtung durch eine durchgehende (manchmal als phonografisch bezeichnete) spiralförmige Rille gebildet wird, die von einem {{0}},8-mm-Radius-Rundnasenwerkzeug mit einer Vorschubgeschwindigkeit von {{5} erzeugt wird. },3 mm pro Umdrehung bei einer Tiefe von 0,05 mm. Dies führt zu einer Rauheit zwischen Ra 3,2 und 6,3 Mikrometer (125 – 250 Mikrozoll).

● Gezackte Oberfläche

Dies ist auch eine durchgehende oder phonografische Spiralrille, unterscheidet sich jedoch von der Serienausführung dadurch, dass die Rille normalerweise mit einem 90--Grad-Werkzeug erzeugt wird, das eine "V" -Geometrie mit einer 45-Grad-Winkelverzahnung erzeugt. Die auf der Deckschicht vorgesehenen Zacken könnten konzentrisch oder spiralförmig (phonografisch) sein. Konzentrische Verzahnungen werden für die Oberflächenbeschaffenheit gefordert, wenn die beförderte Flüssigkeit eine sehr geringe Dichte hat und einen Leckageweg durch den Hohlraum finden kann. Die Verzahnung wird durch die Zahl angegeben, die die arithmetische durchschnittliche Rauheitshöhe (AARH) ist. Dies ist das arithmetische Mittel der Absolutwerte der gemessenen Profilhöhenabweichungen innerhalb der Probenahmelänge und gemessen von der grafischen Mittellinie.

Die Flansche mit glatter Oberfläche werden spezifiziert, wenn Metalldichtungen spezifiziert werden, und die gezahnte Oberfläche wird bereitgestellt, wenn eine nichtmetallische Dichtung bereitgestellt wird.

Geeignete Rauheitswerte

Industrienormen schreiben geeignete Rauheitswerte vor, die folgenden sind der Norm ASME B16.5 entnommen:

● Basierend auf Konstruktionsmaterial

Die Flansche sind normalerweise geschmiedet, außer in sehr wenigen Fällen, in denen sie aus Platten hergestellt werden. Wenn Platten zur Herstellung verwendet werden, sollten sie von schweißbarer Qualität sein. ASME B16.5 erlaubt nur die Herstellung von Reduzierflanschen und Blindflanschen aus Blech. Die normalerweise verwendeten Konstruktionsmaterialien sind wie folgt;

● Basierend auf der Druck-Temperatur-Bewertung

Die Flansche werden auch nach der Drucktemperaturklasse in ASME B 16.5 wie folgt klassifiziert;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Druck-Temperatur-Rating-Diagramme in der Norm ASME B 16.5 spezifizieren den Überdruck ohne Stoß, dem der Flansch bei einer bestimmten Temperatur ausgesetzt werden kann. Flansche können unterschiedlichen Drücken bei unterschiedlichen Temperaturen standhalten. Mit steigender Temperatur sinkt die Druckstufe des Flansches. Die angegebenen Druckklassen von 150#, 300# usw. sind die Grundwerte und die Flansche können höheren Drücken bei niedrigeren Temperaturen standhalten. ASME B 16.5 gibt die zulässigen Drücke für verschiedene Konstruktionsmaterialien in Abhängigkeit von der Temperatur an. ASME B16.5 empfiehlt die Verwendung von 150#-Flanschen nicht über 400 Grad F (200 Grad). Die Druckklasse oder Bewertung für Flansche wird in Pfund angegeben. Zur Bezeichnung einer Druckklasse werden unterschiedliche Namen verwendet. Zum Beispiel: 150 Lb oder 150 Lbs oder 150# oder Klasse 150, alle bedeuten dasselbe.

● FAZIT

Aus den obigen Ausführungen können Sie verschiedene Arten von Flanschen, Herstellungs- und Leistungsmerkmalen erkennen. Sie können den richtigen Stahlflansch aus verschiedenen Materialien wie Edelstahl, niedrig legiertem Stahl, Kohlenstoffstahl, Duplexstahl oder vielen mehr auswählen.

Es ist entscheidend, den richtigen Flansch mit dem richtigen Material auszuwählen und die Elemente zu kennen, denen er während der Anwendung ausgesetzt ist, bei der die Rohrleitungsmethode verwendet wird. Wir hoffen, dass dieser Blog Ihnen hilft, die wichtigsten Dinge vor dem Kauf von Flanschen zu identifizieren.