Rohrflansche Übersicht

Rohrflansche sind eine der am häufigsten verwendeten Verbindungsarten für Rohre. Diese Verbindungen bestehen aus drei verschiedenen Teilen: dem Rohrflansch, einer Dichtung und einer Verschraubung. Sie werden für verschiedene industrielle Anwendungen, Druckklassen und Medien eingesetzt. Sie können Rohrleitungen in einem System verbinden, Komponenten wie Ventile, Behälter, Gefäße und viele weitere Anwendungen anschließen. Diese Anschlüsse bieten den Vorteil einer Durchgangsverbindung ohne Durchfluss- oder Druckverluste. In diesem Artikel werden die gebräuchlichsten Varianten von Rohrflanschen, ihre Verwendungszwecke und die am häufigsten verwendeten Anwendungen erläutert.

Inhaltsübersicht

• Wie funktionieren die Rohrflansche?
• Standardtypen von Rohrflanschen
• Andere Flanschtypen
• Varianten der Rohrleitungsflanschfläche
• Gängige Rohrflanschmaterialien
• Klassifizierung und Druckstufe der Rohrflansche

Wie funktionieren die Rohrflansche?

Flansche werden zur Verschraubung von Rohrleitungskomponenten wie Rohren, Ventilen, Fittings, Druckbauteilen und vielem mehr verwendet. Die Verbindung erfolgt mit Hilfe von Schrauben, die zwei Teile miteinander verbinden, mit einer Dichtung dazwischen, um eine leckagefreie Verbindung zu gewährleisten. Der Anschluss der Rohrleitung an den Flansch erfolgt über eine Gewindeverbindung, eine Schweißverbindung wie in Abbildung 2 oder über einen Stutzen.

Standardtypen von Rohrflanschen

Flansch mit Gewinde

Flansche mit Gewinde werden mit dem Außengewinde eines Rohres und dem Innengewinde in der Bohrung des Flansches verbunden. Normalerweise müssen diese nicht zusammengeschweißt werden, obwohl dies die Verbindung verstärkt. Wenn die Verbindung nicht geschweißt ist, wird ein Gewindeband oder ein flüssiges Dichtungsmittel empfohlen. Dieser Flanschtyp wird im Allgemeinen für relativ niedrigen Druck und niedrige Temperaturen verwendet, z. B. für Wasser und Druckluft.

In Tankstellen und anderen Bereichen mit hoher Explosionsgefahr sind Flansche mit Gewinde vorgeschrieben. Das Schweißen in diesen Umgebungen würde eine erhebliche Gefahr darstellen.

Vorschweißflansch

Ein Vorschweißflansch hat eine sich lang verjüngende Nabe, die mit einem Rohr verschweißt werden kann. Diese Art von Rohrflanschen wird für Hochdruckanwendungen mit hohen oder niedrigen Temperaturen eingesetzt und bietet einen ungehinderten Durchfluss der Medien in den Rohrleitungen. Da es kein Hindernis gibt, gibt es auch keine Probleme mit Turbulenzen, Erosion oder Korrosion an den Verbindungen. Das Rohr und der Flansch sollten durch eine V-förmige Stumpfschweißung mit voller Durchdringung verbunden werden. Der Zweck dieser Art von Schweißung besteht darin, die volle Tragfähigkeit der Bauteile zu übertragen.

Langer Schweißstutzen

Wie die Vorschweißflansche, allerdings haben diese Flansche einen verlängerten Hals, der nicht verjüngt ist. Der Hals dient in diesem Fall als Bohrungsverlängerung. Industrielle Vorschweißflansche werden bei Hochdruckanwendungen und hohen Temperaturen eingesetzt. Diese Flansche haben in der Regel die gleichen Bohrungsgrößen wie die Rohre im gleichen System, obwohl dies je nach Bedarf angepasst werden kann.

Sie werden unter anderem in der Öl-, Gas- und petrochemischen Industrie eingesetzt. Sie werden häufig als Düsen und als Ersatz für Rohrstücke verwendet. Sie können höheren Drücken standhalten und werden in Wasserleitungen und Werksrohrsystemen eingesetzt. Lange Vorschweißflansche haben in der Regel ein quadratisches Ende anstelle der abgeschrägten Kante, die es bei Vorschweißflanschen gibt.

Eine Stumpfschweißnaht verbindet die Vorschweißflansche. Bei Hochdruckanwendungen, wie z. B. Standrohren für Bohrinseln, stellt das Schweißen des Halses eine stabile Verbindung dar und ist eine gute Option für Druckbehälter.

Aufsteckbare Flansche

Diese Flansche sehen ähnlich aus wie Flansche mit Gewinde, haben aber kein Gewinde im Inneren des Flansches. Stattdessen wird das Rohr durch zwei Kehlnähte, eine an der Außenseite des Flansches und eine an der Innenseite, fixiert. Diese auch als T-Stücke bezeichneten Schweißnähte bestehen aus zwei rechtwinklig zueinander stehenden Metallteilen. Der Innendurchmesser des Flansches ist etwas größer als der Außendurchmesser des Rohres. Auf diese Weise kann das Rohr vor dem Einschweißen bequem in den Flansch gleiten.

Muffenschweißflansch

Diese Flansche werden vor allem für Klein- und Hochdruckleitungen verwendet. Das Rohr wird in den Flansch geschlitzt und dort durch eine massive Kehlnaht außerhalb des Muffenflansches gehalten. Zwischen der Schulter und dem Ende des Rohrs sollte ein Dehnungsspalt vorhanden sein. Diese Flansche sind nicht für stark korrosive Umgebungen geeignet, da der Dehnungsspalt zwischen dem Rohrende und der Muffenschulter anfällig für Spaltkorrosion ist.

Überlappungsflansch

Durch die Verwendung von Überlappungsflanschen werden die Kosten für Verbindungen in Rohrleitungssystemen aus Edelstahl oder Nickellegierungen effektiv minimiert. Diese Flansche werden immer in Kombination mit Anschlussstutzen verwendet, so dass der Flansch selbst aus einem minderwertigeren, billigeren Material bestehen kann, z. B. aus Kohlenstoffstahl, während der Anschlussstutzen, der mit den Medien im System in Berührung kommt, aus demselben Material wie das Rohrleitungssystem bestehen kann. Das Rohr kann für zusätzliche Festigkeit mit einer Stumpfschweißnaht angeschweißt werden.

Blindflansch

Blindflansche dichten eine Rohrleitung ab oder verschließen sie, um den Durchfluss von Flüssigkeiten zu verhindern. Wenn die Blindflansche abgeschraubt sind, ist die Rohrleitung leicht zugänglich, so dass der Bediener Tätigkeiten im Inneren des Endes der Rohrleitung durchführen kann. Diese werden an flachen, stirnseitigen Gelenken befestigt.

Andere Flanschtypen

Neben den oben erwähnten Standardflanschtypen wurden weitere Varianten für spezielle Anwendungen entwickelt. Im Folgenden werden diese spezifischen Arten behandelt:

Nipoflange

Nipoflansche werden für Rohrleitungsabzweigungen im 90-Grad-Winkel verwendet. Nipoflansche werden durch die Kombination eines Vorschweißflansches mit einem geschmiedeten Nipolet in einem einzigen Stück Schmiedestahl hergestellt. Bei der Installation eines Nipoflansches wird der Nipolet-Teil an das Vorlaufrohr geschweißt und der Flanschteil an das Abzweigrohr geschraubt.

Weldoflange

Ein Weldoflansch ist ähnlich aufgebaut wie ein Nipoflansch; er ist eine Kombination aus einem Vorschweißflansch und einer Abzweigverbindung, die Weldolet genannt wird. Schweißflansche werden aus einem einzigen Stück massivem Schmiedestahl hergestellt.

Drehbarer Flansch

Der drehbare Ringflansch ermöglicht ein schnelles Ausrichten der Schraubenlöcher an den Gegenflanschen. Diese Eigenschaft ist ideal für die Installation großer Pipelines, Offshore- und Unterwasserleitungen, die Öl, Gas, Kohlenwasserstoffe und andere anspruchsvolle Flüssigkeiten in petrochemischen Anwendungen transportieren. Bei drehbaren Flanschen wird eine Schweißmuffe auf dem einen Rohr und das Drehgelenk auf dem anderen Rohr kombiniert. Sie werden dann durch die Drehung des Drehflansches am Rohr verbunden, so dass die Bolzen leicht angeschlossen werden können.

Expanderflansch

Expanderflansche werden verwendet, um den Durchgang der Rohrleitung von einem bestimmten Punkt zu einem anderen zu vergrößern oder um Rohre an andere mechanische Geräte wie Pumpen, Kompressoren und Ventile mit unterschiedlichen Einlassgrößen anzuschließen. Erweiterungsflansche können den Rohrdurchmesser nur um maximal zwei Größen erhöhen. Für größere Rohrleitungserweiterungen sollten ein Standardflansch und ein Reduzierstück mit Stumpfschweißung verwendet werden.

Reduzierflansch

Die Funktion eines Reduzierflansches ist die gleiche wie die eines Expanderflansches. Mit einem Reduzierflansch kann der Rohrleitungsdurchmesser verringert werden. Es ist nur sicher, die Bohrung des Laufrohrs um ein oder zwei Größen zu reduzieren; andernfalls müssen ein stumpfgeschweißtes Reduzierstück und ein Standardflansch verwendet werden.

Storz-Flansch

Storz-Kupplungen werden häufig verwendet und als Feuerwehrschlauch-Kupplungen bezeichnet. Aufgrund ihrer Korrosions-, Säure- und Wasserbeständigkeit werden sie jedoch in vielen Industriezweigen eingesetzt, z. B. in Raffinerien, in der Landwirtschaft, im Bauwesen, in der Seeverkehrssicherheit und im Militär. Der Storz-Flansch hat auf der einen Seite eine Storz-Kupplung und auf der anderen Seite eine ebene Fläche.

Varianten der Rohrleitungsflanschfläche

Die Wahl des Oberflächentyps hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Lebensdauer der Flansche. Die Oberfläche eines Flansches bestimmt sowohl die Art der Dichtung, die für den Einbau benötigt wird, als auch die Eigenschaften der Dichtung, die sie erzeugt. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die gängigsten Gesichtsvarianten.

• Flache Fläche (FF): Ein Flachdichtungsflansch hat eine ebene, flache Oberfläche in Kombination mit einer vollflächigen Dichtung, die einen großen Teil der Flanschoberfläche abdeckt.
• Erhöhtes Gesicht (RF): Diese Flansche sind mit einem kleinen erhabenen Ring um die Bohrung und einer Dichtung im Inneren des Bohrungskreises ausgestattet.
• Überlappende Verbindung (LJ): Die Überlappungsverbindung bedeutet, dass die Stirnseite des Stumpfes gleichzeitig die Flanschseite ist, was sie der erhabenen Seite ähnlich macht.
• Ring Joint Face (RTJ): Die Rillen und Erhebungen in diesen Flanschen stimmen überein. Diese Konstruktion bietet ein Reservoir für den Dichtungskleber und ermöglicht die Selbstausrichtung der Flansche während des Einbaus.
• Männlich und weiblich (M&F): Die Dichtung wird mit passenden Nuten und Erhebungen befestigt, ähnlich wie bei Nut- und Federflanschen. Im Gegensatz zu Flanschen mit Nut und Feder wird bei diesen die Dichtung auf der Innenseite gehalten, was eine genauere Positionierung und eine größere Auswahl an Dichtungsmaterialien ermöglicht.
• Oberfläche versiegeln: Viele Arten von Gesichtern haben entweder eine gezackte oder eine glatte Oberfläche. Es ist wichtig, zwischen den verschiedenen Optionen zu wählen, denn dadurch wird die optimale Dichtung für eine zuverlässige Abdichtung bestimmt. Metallische Dichtungen eignen sich am besten für glatte Flächen, während weiche Dichtungen von geriffelten Flächen profitieren.

Gängige Rohrflanschmaterialien

Kohlenstoffstahl, hochfester Kohlenstoffstahl, legierter Stahl, Edelstahl, Duplex- und Superduplexstahl sind die am häufigsten verwendeten Materialien für Rohrflansche. Für einige Anwendungen werden jedoch auch Nickellegierungen wie Inconel, Incoloy, Hastelloy und Monel verwendet. Weitere Informationen zu den chemischen Eigenschaften dieser Materialien finden Sie auf unserer Seite zur chemischen Beständigkeit.

Kohlenstoffstahl

Flansche aus Kohlenstoffstahl haben hervorragende chemische und mechanische Eigenschaften. Kohlenstoffstahl hat nicht nur eine ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit, hohe Festigkeit, hervorragende chemische Beständigkeit und hohe Zähigkeit, sondern ist auch sehr widerstandsfähig gegen Spannungsrisskorrosion. Dies macht es zu einem idealen Material für Rohrverbindungen.

Legierter Stahl

Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl enthält legierter Stahl einen höheren Anteil an Chrom und Molybdän. Für Anwendungen, die hohe Drücke und Temperaturen erfordern, ist legierter Stahl ideal. Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl ist legierter Stahl korrosionsbeständiger.

Duplex-Stahl

Duplexstähle kombinieren Austenit- und Ferritphasen. Duplexstahl ist korrosionsbeständig und steifer als ferritischer Stahl. Das Material ist sehr korrosionsbeständig in chlorid- und schwefelhaltiger Umgebung. Aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften kann Duplexstahl in vielen komplexen industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

Edelstahl

Nickel (Ni), Chrom (Cr) und Molybdän (Mo) unterscheiden rostfreien Stahl von anderen Werkstoffen. Edelstahl ist wegen seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit beliebt. Es kann für die Herstellung von Rohrflanschen aller Größen und Typen verwendet werden. Erfahren Sie mehr über rostfreien Stahl in unserem 304 vs. edelstahl 316 Vergleich.

Klassifizierung und Druckstufe der Rohrflansche

Die Druckstufe für einen Rohrflansch, manchmal auch Klasse, # oder Lbs genannt, ist der maximal zulässige Druck, dem ein Rohrflansch bei steigenden Temperaturen standhalten kann. Es gibt sieben verschiedene Flanschdruckstufen: 150, 300, 400, 600, 900, 1500, und 2500 nach ANSI/ASME B16.5.

Dies ist besonders wichtig bei der Auswahl des richtigen Flansches für Ihre Anwendung. Ein Beispiel: Nehmen wir zwei Flansche mit der gleichen Bohrung, 10 Zoll, dem gleichen Material, Kohlenstoffstahl, aber unterschiedlichen Druckstufen, 300# und 1500#, dann:

• Der Flansch mit dem niedrigeren Wert ist weniger robust, kleiner und leichter
• Der höherwertige Flansch ist stärker, größer und schwerer
• Der 300# ist für einen Druck von 50,1 bar bei 50° C ausgelegt
• Der 1500# ist für einen Druck von 250,6 bar bei 50° C ausgelegt