Flanschtypen

Wie bereits zuvor beschrieben, sind die am häufigsten verwendeten Flanschtypen ASME B16.5: Schweißhals-, Aufsteck-, Muffenschweiß-, Überlappungs-, Gewinde- und Blindflansch. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung und Definition jedes Typs, ergänzt durch ein detailliertes Bild.

Die gebräuchlichsten Flanschtypen

Schweißhalsflansch

Vorschweißflansche sind leicht an der langen konischen Nabe zu erkennen, die allmählich in die Wandstärke eines Rohrs oder Fittings übergeht.

Die lange konische Nabe bietet eine wichtige Verstärkung für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen mit hohem Druck, Minusgraden und/oder erhöhten Temperaturen. Der durch die Verjüngung bewirkte sanfte Übergang von der Flanschdicke zur Rohr- oder Fittingwanddicke ist bei wiederholten Biegungen, die durch Leitungsausdehnungen oder andere variable Kräfte verursacht werden, äußerst vorteilhaft.

Diese Flansche sind so gebohrt, dass sie dem Innendurchmesser des passenden Rohrs oder Fittings entsprechen, sodass der Produktfluss nicht eingeschränkt wird. Dies verhindert Turbulenzen an der Verbindungsstelle und verringert die Erosion. Sie sorgen außerdem für eine hervorragende Spannungsverteilung durch die konische Nabe und lassen sich zur Fehlererkennung leicht röntgen.

Dieser Flanschtyp wird mit einer einzigen, vollständig durchdringenden V-Schweißnaht (Stumpfschweißnaht) an ein Rohr oder Formstück geschweißt.

Aufsteckflansch

Die berechnete Festigkeit eines Slip-On-Flansches unter Innendruck liegt in der Größenordnung von zwei Dritteln der von Vorschweißflanschen, und ihre Lebensdauer unter Ermüdung beträgt etwa ein Drittel der letzteren.

Die Verbindung mit dem Rohr erfolgt durch 2 Kehlnähte, sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Flansches.

Das X-Maß auf dem Bild beträgt ungefähr:
Wandstärke Rohr + 3 mm.

Dieser Freiraum ist notwendig, um die Flanschfläche beim Schweißvorgang nicht zu beschädigen.

Ein Nachteil des Flansches besteht darin, dass grundsätzlich immer zuerst ein Rohr geschweißt werden muss und dann nur noch ein Fitting. Eine Kombination aus Flansch und Winkel bzw. Flansch und T-Stück ist nicht möglich, da die genannten Fittings kein gerades Ende haben, das vollständig in den Slip-On-Flansch gleitet.

Muffenschweißflansch

Muffenschweißflansche wurden ursprünglich für den Einsatz an kleinen Hochdruckrohren entwickelt. Ihre statische Festigkeit entspricht der von Slip-On-Flanschen, ihre Ermüdungsfestigkeit ist jedoch um 50 % höher als bei doppelt geschweißten Slip-On-Flanschen.

Die Verbindung mit dem Rohr erfolgt mit einer Kehlnaht an der Außenseite des Flansches. Vor dem Schweißen muss jedoch ein Abstand zwischen Flansch bzw. Fitting und Rohr geschaffen werden.

ASME B31.1 1998 127.3 Vorbereitung zum Schweißen (E) Socket Weld Assembly sagt:
Beim Zusammenbau der Verbindung vor dem Schweißen muss das Rohr bis zur maximalen Tiefe in die Muffe eingeführt und dann etwa 1/16 Zoll (1,6 mm) aus dem Kontakt zwischen Rohrende und Muffenschulter herausgezogen werden.

Der Zweck des Bodenspiels bei einer Muffenschweißung besteht normalerweise darin, die Restspannung an der Schweißnahtwurzel zu reduzieren, die während der Erstarrung des Schweißguts auftreten könnte. Das Bild zeigt Ihnen das X-Maß für die Dehnungsfuge.

Der Nachteil dieses Flansches ist der Spalt, der gemacht werden muss. Durch korrosive Produkte und vor allem in Edelstahlrohrsystemen kann der Riss zwischen Rohr und Flansch zu Korrosionsproblemen führen. Bei einigen Prozessen ist dieser Flansch auch nicht zulässig. Ich bin kein Experte auf diesem Gebiet, aber im Internet finden Sie viele Informationen über Formen der Korrosion.

Auch für diesen Flansch gilt, dass immer zuerst ein Rohr geschweißt werden muss und dann nur noch ein Fitting.

Überlappungsflansch

Überlappungsflansche haben alle die gleichen gemeinsamen Abmessungen wie alle anderen auf dieser Seite genannten Flansche, haben jedoch keine erhöhte Fläche und werden in Verbindung mit einem „Überlappungsstutzen“ verwendet.

Diese Flansche sind nahezu identisch mit einem Slip-On-Flansch, mit Ausnahme eines Radius am Schnittpunkt der Flanschfläche und der Bohrung, um den Flanschabschnitt des Stutzenendes aufzunehmen.

Ihre Druckhaltefähigkeit ist, wenn überhaupt, kaum besser als die von Slip-On-Flanschen und die Ermüdungslebensdauer der Baugruppe beträgt nur ein Zehntel der von Vorschweißflanschen.

Sie können bei allen Drücken eingesetzt werden und sind in allen Größen erhältlich. Diese Flansche werden über das Rohr geschoben und sind weder angeschweißt noch anderweitig daran befestigt. Der Schraubendruck wird durch den Druck des Flansches gegen die Rückseite der Rohrüberlappung (Stutzenende) auf die Dichtung übertragen.

Überlappungsflansche haben bestimmte besondere Vorteile:

• Die Möglichkeit, sich um das Rohr zu drehen, erleichtert die Ausrichtung gegenüberliegender Flanschschraubenlöcher.
• Da kein Kontakt mit der Flüssigkeit im Rohr besteht, ist häufig die Verwendung kostengünstiger Kohlenstoffstahlflansche mit korrosionsbeständigem Rohr möglich.
• In Systemen, die schnell erodieren oder korrodieren, können die Flansche zur Wiederverwendung geborgen werden.

Stub-Ende

Ein Stummelende wird immer mit einem Überlappungsflansch als Stützflansch verwendet.

Diese Flanschverbindungen werden bei Niederdruck- und unkritischen Anwendungen eingesetzt und sind eine kostengünstige Flanschmethode.
In einem Edelstahlrohrsystem kann beispielsweise ein Kohlenstoffstahlflansch eingesetzt werden, da diese nicht mit dem Produkt im Rohr in Berührung kommen.

Stub Ends sind in fast allen Rohrdurchmessern erhältlich. Abmessungen und Maßtoleranzen sind in der Norm ASME B.16.9 definiert. Leichte, korrosionsbeständige Stub Ends (Fittings) sind in MSS SP43 definiert.

Gewindeflansch

Gewindeflansche werden für besondere Umstände verwendet. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass sie ohne Schweißen am Rohr befestigt werden können. Manchmal wird in Verbindung mit der Gewindeverbindung auch eine Dichtschweißung verwendet.

Obwohl immer noch in den meisten Größen und Druckstufen erhältlich, werden Schraubverschraubungen heute fast ausschließlich in kleineren Rohrgrößen verwendet.

Für ein Rohrsystem mit dünner Wandstärke ist ein Gewindeflansch oder Fitting nicht geeignet, da das Gewindeschneiden an einem Rohr nicht möglich ist. Daher muss eine größere Wandstärke gewählt werden. Was ist dicker?

ASME B31.3 Piping Guide sagt:
Wenn Stahlrohre mit Gewinde versehen sind und für den Dampfbetrieb über 250 psi oder für den Wasserbetrieb über 100 psi mit Wassertemperaturen über 220 °F verwendet werden, muss das Rohr nahtlos sein und eine Dicke haben, die mindestens dem Zeitplan 80 von ASME B36.10 entspricht.

Blindflansch

Blindflansche werden ohne Bohrung hergestellt und zum Verschließen der Enden von Rohrleitungen, Ventilen und Druckbehälteröffnungen verwendet.

Unter dem Gesichtspunkt des Innendrucks und der Schraubenbelastung sind Blindflansche, insbesondere in den größeren Größen, die am höchsten beanspruchten Flanscharten.

Allerdings handelt es sich bei den meisten dieser Belastungen um Biegebelastungen nahe der Mitte, und da es keinen Standard-Innendurchmesser gibt, eignen sich diese Flansche für Anwendungen mit höherem Druck und Temperatur.