Leitfaden zu DIN-Flansche

In den USA werden Flanschnormen von der American Society of Mechanical Engineers (ASME), dem American National Standards Institute (ANSI) und der American Water Works Association (AWWA) festgelegt. Für Flansche außerhalb der USA gelten jedoch auch verschiedene internationale Normen. Das Deutsche Institut für Normung (DIN) ist ein solches System, das europäischen und internationalen Normen entspricht.

Über das Deutsche Institut für Normung (DIN)

Das Deutsche Institut für Normung (DIN) ist die offizielle Stelle, die industrielle und nicht-industrielle Normen für Deutschland festlegt. DIN ist auch die nationale Normungsorganisation, die die deutsche Ausgabe der Normen der Europäischen und Internationalen Organisation für Normung (ISO) festlegt. Kompatible Teile und Komponenten sind für die ordnungsgemäße Funktion und Sicherheit unerlässlich, und die Verwendung eines Normensatzes wie DIN gewährleistet Konsistenz zwischen Herstellern und Lieferanten.

Was ist ein DIN-Flansch?

DIN legt Industriestandards für Qualitätssicherung und Sicherheit fest, darunter Anforderungen an Flanschmaterialien sowie Druck- und Temperaturbeständigkeit. Während DIN-Flansche in den USA weniger verbreitet sind, können importierte Systeme und Geräte oder internationale Seeschiffe diese metrischen Rohrflansche und -teile erfordern. Da kompatible Rohrleitungssystemkomponenten für die ordnungsgemäße Funktion wichtig sind, führen Flanschhändler wie API International, Inc. häufig Flansche, die nach den Spezifikationen des Deutschen Instituts für Normung hergestellt wurden.

Abmessungen von DIN-Flanschen

PN 6 Flansche DIN EN 1092-1

Maße für Flansche PN 6 DIN EN 1092-1

ANMERKUNG 1: Die Abmessungen N1, N2 und N3 werden am Schnittpunkt des Nabenschrägwinkels und der Rückseite des Flansches gemessen.

ANMERKUNG 2: Die Maße d1 finden Sie im Dokument „Flanschdichtfläche nach DIN EN 1092-1“.

Maße in mm

* Ab DN 600 ist das Maß C1 vom Besteller anzugeben.
** Bei Flanschen Typ 21 entspricht der Nabenaußendurchmesser etwa dem Rohraußendurchmesser.

Was ist der Unterschied zwischen DIN-, ASME- und ANSI-Flanschen

Während die gängigsten amerikanischen Normen für Flansche und Armaturen AWWA, ANSI und ASME sind, verlassen sich europäische und internationale Industrien auf DIN-Normen, die das metrische System verwenden. DIN-Flansche sind in den gleichen Flanschausführungen wie ASME/ANSI-Flansche erhältlich, z. B. als Aufsteck-, Vorschweiß- und Blindflansche. Zur Bestimmung der geeigneten Flanschgröße werden ähnliche Messungen durchgeführt – einschließlich Außen- und Innendurchmesser, Anzahl der Bolzenlöcher sowie Bolzenloch- und Bolzenkreisdurchmesser. Bei DIN-Flanschen unterscheiden sich diese Abmessungen und Druckwerte jedoch von denen eines AWWA-, ANSI- oder ASME-Flansches. Aus diesem Grund sollten DIN-Flansche mit Rohrleitungssystemkomponenten kombiniert werden, die derselben Norm entsprechen.

Sind DIN- und ANSI-Flansche kompatibel?

DIN-Flansche sind nicht austauschbar mit ANSI- oder ASME-zertifizierten Flanschen oder Rohrleitungssystemen, da nicht übereinstimmende Flansche nicht zusammengefügt werden können. Es gibt keine exakte DIN-zu-ANSI-Flanschkonvertierung – selbst wenn die Bolzenlöcher übereinstimmen, kann es zu Abweichungen bei den Druckwerten oder anderen Aspekten der Standards kommen. Adapter können zwar individuell angefertigt werden, um die Übereinstimmung von Rohrleitungskomponenten nach europäischem und amerikanischem Standard zu erleichtern, aber die Verwendung der entsprechenden DIN-Komponenten ist eine schnellere und einfachere Option.

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• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN2,5
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN6
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN10
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN16
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN25
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN40
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN63
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN100
• Flansche nach DIN EN 1092-1 – PN160-PN400

Flanschdichtflächen nach DIN EN 1092-1

PN 25 Flansche DIN EN 1092-1

Maße für Flansche PN 25 DIN EN 1092-1

ANMERKUNG 1: Die Abmessungen N1, N2 und N3 werden am Schnittpunkt des Nabenschrägwinkels und der Rückseite des Flansches gemessen.

ANMERKUNG 2: Die Maße d1 finden Sie im Dokument „Flanschdichtfläche nach DIN EN 1092-1“.

Maße in mm

 

* Bei Flanschen Typ 21 entspricht der Nabenaußendurchmesser etwa dem Rohraußendurchmesser.

HINWEIS: Die Druck-/Druckwerte aus EN 1092-1 gelten nur für die Flanschtypen 05, 11, 12, 13 und 21 mit Nennweiten bis einschließlich DN 600. Die Druck-/Druckwerte aller anderen Flansche müssen zwischen Hersteller und Käufer vereinbart werden.

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„JIS“ steht für Japanese Industrial Standard und wird von der Japanese Standards Association (JSA) veröffentlicht, die in den USA dem ANSI entspricht. Sie werden vom Committee of the Japanese Industrial Standards (JISC) erstellt und aktualisiert. Wie JSA und ANSI ähnelt JISC der American Society of Mechanical Engineers (ASME).

1. Einführung des JIS-Standardflansches

Flansch ist ein allgemeiner Begriff für Elemente, die Rohre, Ventile, Pumpen und andere Geräte verbinden, um ein Rohrleitungssystem zu bilden. Einer der größten Vorteile von Flanschen besteht darin, dass sie einen sehr einfachen Zugang zum Reinigen, Prüfen oder Modifizieren des Systems bieten. Ein JIS10K-Flansch ist ein Aufsteckflansch. Er unterscheidet sich von anderen Flanscharten, wie etwa Vorschweißflanschen oder Überlappflanschen. Der JIS10K-Flansch ist ein Aufsteckflansch, der dem Standard JIS, dem japanischen Industriestandard, entspricht. Insbesondere wird der verwendete JIS10K-Flansch nach dem Standard JIS B2220 hergestellt. Das Wort 10K kommt daher, dass der JIS10K-Flansch so hergestellt wurde, dass er einem Druck von 10 kg/cm² standhält. Dies alles entspricht dem Standard JIS B2220, der vom japanischen Industriestandard erstellt wurde.

2. Hauptmerkmale des JIS-Standardflansches

Der JIS 10K-Flansch ist in mehreren verschiedenen Größen erhältlich. Das bedeutet, dass er sich perfekt für den Einsatz in vielen verschiedenen Situationen eignet, von kleinen bis hin zu sehr großen Systemen. Der angebotene Größenbereich reicht von 3/8 Zoll bis 8 Zoll. Die JIS10K-Flansche wurden gemäß den Konstruktionsstandards JIS B2220 hergestellt und können bei Drücken bis zu den von JIS festgelegten Standards arbeiten. Diese Flansche werden in China hergestellt. Darüber hinaus sind die zur Herstellung der Flansche verwendeten Materialien erstklassig, was die Langlebigkeit und Festigkeit des Flansches gewährleistet.

Der zur Herstellung dieser Flansche verwendete Stahl war SS400-Stahl und Edelstahl, Güteklasse 316. Der SS400-Stahl ist ein warmgewalzter Stahl, der aus Kohlenstoff, Silizium, Schwefel (max. 0,050 Prozent), Phosphor (max. 0,050 Prozent), Eisen und Mangan besteht. Edelstahl SS316 hingegen besteht aus Kohlenstoff (max. 0,08 Prozent), Phosphor (max. 0,045 Prozent), Schwefel (max. 0,030 Prozent), Silizium (max. 0,75 Prozent), Chrom (max. 16,00 Prozent), Stickstoff (10,00 Prozent), Mangan (max. 2,00 Prozent) und Molybdän (2,00 Prozent).

3. Anwendungen des JIS-Standardflansches

Flansche werden hauptsächlich zum Verbinden von Rohren oder zum Befestigen eines Rohrs an einem anderen Bauteil verwendet. Blindflansche werden verwendet, um das Ende eines Rohrs zu verschließen, sodass der Durchfluss an der Stelle der Blindflanschinstallation gestoppt wird. Da für die Installation nur zwei Flansche zusammengeschraubt werden müssen, können die mit Flanschen verbundenen Rohre auch leicht auseinandergenommen werden. Flansche werden am häufigsten in Sanitär- oder Rohrleitungssystemen verwendet, beispielsweise in Waschbecken im Haus, in Rohrleitungssystemen für Duschen und auch für Toiletten. In der Fertigungsindustrie werden Flansche auch häufig in Rohrleitungssystemen verwendet, bei denen ein erheblicher Druck herrscht.

4. Aufsteckflansch mit flacher Fläche:

Aufsteckflansche sind die beliebtesten Rohrflansche, die zum Einführen von Rohren in Bohrlöcher verwendet werden. Der Aufsteckflansch ist eine praktische Möglichkeit, den Hals anzuschweißen. Er kann die Länge des entsprechenden Rohrs ändern. Dieser Raum ermöglicht Personen, die am Flansch arbeiten, einen einfachen Zugang zum Anschluss.

Diese Flanschkonstruktion ist bei Niederdruckbaugruppen üblicher und wird weniger verwendet, wenn ein Einsatz mit hoher Beanspruchung eine bessere Verbindung zur Rohrleitungsbaugruppe erfordert. Dies liegt daran, dass ein Aufsteckflansch ein Rohr mit einer Kehlnahtverbindung aufnimmt. Ein Vorschweißflansch hingegen hat eine verstärkte Nabe am Gehäuse, die ein abgeschrägtes Schweißende erzeugt, das direkt mit der Stumpfschweißverbindung des Rohrendes verbunden ist. Die konische Nabe bietet eine bessere Leistung in Umgebungen mit mechanischer Beanspruchung. Im Vergleich zu den Kosten eines Standardflansches sind die Materialkosten bei Aufsteckflanschen geringer.​

5. Unterschiede zwischen Flanschen mit flacher Dichtfläche und Flanschen mit erhöhter Dichtfläche:

Der Hauptunterschied zwischen Flachflanschen und Flanschen mit erhöhter Dichtfläche besteht in der erhöhten Fläche, die die Rohrbohrung umgibt, während dies bei Flachflanschen nicht der Fall ist. Ein Flachflansch kann nicht mit einem Flansch mit erhöhter Dichtfläche verbunden werden, da dies zu Undichtigkeiten führen würde.

Flachflansche

Flachflansche haben eine Oberfläche, die dieselbe Höhe und Dicke hat wie die Verschraubungslinie des Flansches. Die gesamte Oberfläche ist flach und zum Verbinden zweier Flachflansche wird eine weiche Vollflächendichtung verwendet. Die Dichtung besteht normalerweise aus einem nichtmetallischen Material wie Viton oder EPDM. Das Ziel der Verwendung eines Flachflansches besteht darin, das Biegemoment zu vermeiden, das auf den Flansch ausgeübt wird, wenn die Schrauben angezogen werden. Einige Flanschmaterialien werden leicht beschädigt, während Flachflansche dieses Problem lösen können.

Blindflansche​​

Ein Blindflansch ist eine runde Platte mit einem Bolzenloch und einer festen Oberfläche, die zum Abdichten einer Rohrleitung oder zum Erzeugen eines Enddurchflusses verwendet wird. Sie werden häufig in der Petrochemie, im öffentlichen Dienst, im Rohrleitungsbau und in der Wasserversorgung eingesetzt. Der Blindflansch wird zwischen zwei offenen Flanschen platziert, um den Flüssigkeitsfluss durch eine Rohrleitung zu verhindern.

Blindflansche sind in der Regel bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten an Rohrleitungen unverzichtbar, da der Durchfluss in der Rohrleitung für Wartungsarbeiten gestoppt werden muss, das nächste Ventil jedoch möglicherweise Kilometer von der Reparaturstelle entfernt ist. Daher ist die Installation eines Blindflansches an einer Rohrleitung weitaus kostengünstiger.

6. Installation von Flanschen:

Die allgemeine Vorgehensweise beim Installieren von Flanschen besteht darin, ein Rohr hindurchzuführen und es mit einem Paar männlicher und weiblicher Flansche zu verschließen. In der Mitte befindet sich eine Dichtung, um Leckagen vorzubeugen und eine bessere Abdichtung zu gewährleisten. Dies wird als Flanschverbindung bezeichnet. Die Verwendung eines Flansches hat jedoch einige Nachteile. Einer davon ist, dass er in einer geraden Linie verlaufen muss, und ein geflanschtes Rohrsystem benötigt mehr Platz als der Rohrradius, um zu funktionieren, was die Stellen, an denen es wirksam ist, einschränken kann. Diese Nachteile werden jedoch durch die Vorteile bei weitem aufgewogen. Flansche können mit fortschrittlichen Schweißverfahren mit Rohrleitungen in das System eingefügt werden, was leicht Kosten und Zeit spart. Das Zusammenfügen eines Flanschverbindungsrohrs bedeutet auch, dass das System selbst flexibler ist und leicht neu konfiguriert oder bewegt werden kann, ohne dass einige Teile abgewickelt werden müssen. Angesichts des Drucks, dem die Flansche täglich standhalten müssen, ist das Risiko von Leckagen offensichtlich. Dieses Risiko wird jedoch durch den JIS10K-Flansch minimiert, da er gemäß den JIS B2220-Vorschriften hergestellt wurde und einem Druck von 10 kg/cm² problemlos standhält.​

Japanische Standardflanschmaße, JIS 2K/5K/10K/16K/20K/30K/40K/63K

            BLINDFLANSCH PLATTENFLANSCH AUFSTECKFLANSCH

Maßtabelle für JIS-Flansche 16K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 20K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 30K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 40K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 63K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 2K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 5K (kg/cm2) 

Maßtabelle für JIS-Flansche 10K (kg/cm2) 

Was sind API-Standardflansche?

Obwohl die Abmessungen von ASME- und API-Flanschen beim Verschrauben manchmal kompatibel sein können (unter Verwendung des gleichen Lochkreises und der gleichen Anzahl an Schrauben), verwenden sie nicht dasselbe Druckbewertungssystem.

ASME bewertet den Druck einer Klasse basierend auf dem Konstruktionsmaterial und der Auslegungstemperatur

API spezifiziert zulässige Materialien und gibt ihnen eine bestimmte Druckbewertung

Der Unterschied zwischen ASME/ANSI und API besteht im Fertigungsmaterial und einem höheren API-Betriebsdruck.

ASME/ANSI-Flansche werden häufig in industriellen Prozesssystemen verwendet, die Wasser, Dampf, Luft und Gas verarbeiten. API-Flansche werden für hochbelastbare Raffineriesysteme mit Produkten wie Öl und explosiven Gasen hergestellt.

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Was ist der ISO 5211-Standard?

Die ISO 5211:2017 legt Anforderungen für den Anbau von Schwenkantrieben, mit oder ohne Getriebe, an Industriearmaturen fest.

Der Anbau von Schwenkantrieben an Stellventile entsprechend den Anforderungen dieses Dokumentes bedarf einer Vereinbarung zwischen Lieferer und Besteller.

Der Standard für den Anschluss von Schwenkventilen und Antrieben ist die internationale Norm ISO5211. Somit ist ISO5211 der Anschlussstandard für Ventile und Antriebe.

ISO 5211 Abmessungen

Es gibt Standards die alle Abmessungen für Flansche angeben, nehmen Sie ein Beispiel, es werden Abmessungen eines Flansches in den Standards ANSI B16.5 und ANSI B16.47 erwähnt, und ISO 5211 umfasst die Abmessungen der oberen Flanschabmessungen von Schwenkventilen. Die folgende Tabelle stammt aus ISO 5211, die detailliert ist Abmessungen:

Hinweis: Schrauben nur bei einer Spannung von 290 MPa und einem Reibungskoeffizienten von 0,2 zwischen der Befestigungsfläche

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Ventilanschlusstyp

Flanschanschluss

Der Flanschanschlusstyp ist die Verbindung, die sich am einfachsten in einer Rohrleitung installieren oder deinstallieren lässt. Dies sind derzeit wohl die am häufigsten verwendeten Endanschlüsse.

Flansch mit erhöhter Dichtleiste – RF

Der in Prozessanlagen am häufigsten verwendete Typ sind Flansche mit erhöhter Dichtfläche. Dieser Flansch wird aufgrund seiner erhöhten Dichtungsflächen über der Bolzenkreisfläche bevorzugt. Diese Konstruktion ermöglicht die Verwendung einer breiten Kombination von Dichtungskonstruktionen, einschließlich Flachringblechtypen und metallischen Verbundstoffen wie spiralgewickelten und doppelummantelten Typen.

Flachflansch – FF

Der Flat Face – FF-Flansch hat eine Dichtungsfläche, die sich in derselben Ebene befindet wie die Fläche des Bolzenkreises. Anwendungen mit Flat Face-Flanschen sind häufig solche, bei denen der Gegenflansch oder die Flanschverbindung aus Guss besteht (z. B. Bronze- und Eisenventile). Außerdem muss gemäß ASME B31.1 beim Verbinden von Flat Face-Gusseisenflanschen mit Kohlenstoffstahlflanschen die erhöhte Fläche am Kohlenstoffstahlflansch entfernt werden und eine Vollflächendichtung ist erforderlich.

Ringgelenkflansch – RTJ

Eine Ringdichtung kann auch eine erhöhte Dichtungsfläche haben, wobei der Unterschied darin besteht, dass in diese Fläche eine Ringnut eingearbeitet ist. Diese Nut nimmt eine Stahlringdichtung für die Flanschverbindung auf.

Schraubanschluss

Gewindeverbindungen sind weit verbreitet. Sie ermöglichen eine kompakte und rationelle Verbindung zwischen Ventil und Rohr.

NPT – Nationales konisches Rohrgewinde

Dies ist ein US-Standard für konische Gewinde, die bei Gewinderohren und -armaturen verwendet werden. Im Gegensatz zu geraden Gewinden, wie sie bei Bolzen zu finden sind, zieht sich ein konisches Gewinde fest und bildet daher eine flüssigkeitsdichte Abdichtung. Um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu gewährleisten, sollte Rohrband oder Rohrverbindung auf den Gewinden verwendet werden.

BSPT – Britisches Standard-Rohrkegelgewinde

Dieser Standard ähnelt dem NPT, bei dem die Gewindeabschnitte der Verbindung konisch verlaufen. Der einzige Unterschied ist der Winkel der Gewindeflanken. Der Winkel von der Wurzel bis zur Spitze beträgt bei BSPT-Gewinden 55°, im Gegensatz zu 60° bei NPT. Ein männliches NPT-Gewinde kann zwar in ein weibliches BSPT-Gewinde passen, aber aufgrund des unterschiedlichen Gewindewinkels wird keine flüssigkeitsdichte Abdichtung erreicht.

BSPP – Britisches Standard-Parallelrohrgewinde

Diese Art von Gewinde bildet KEINE flüssigkeitsdichte Abdichtung wie die konischen Gewinde. Dazu ist die Verwendung einer weichen Dichtung erforderlich. Diese Gewinde ziehen die beiden zusammenpassenden Teile zusammen und komprimieren die weiche Dichtung zwischen den flachen Oberflächen der einzelnen Komponenten.

Geschweißte Endverbindung

Schweißverbindungen werden dort verwendet, wo es auf leckagefreies System ankommt. Dies ist typischerweise bei Hochtemperatur- und Hochdruck-Rohrleitungssystemen der Fall. Schweißverbindungen werden auch häufig bei chemisch gefährlichen Flüssigkeiten verwendet. Schweißverbindungen sollten von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden. Sie sind eine dauerhafte Verbindungsart. Es gibt zwei Hauptarten von Schweißverbindungen für Ventile:

Muffenschweißverbindungen

Bei dieser Art von Schweißverbindung ist der Ventildurchmesser größer als der Rohrdurchmesser, sodass das Rohr in das Ventilmuffenende passt. Die Schweißnaht erfolgt um den Rand des Ventilendes, das mit dem Rohr verbunden ist.

Stumpfschweißverbindungen

Bei dieser Schweißverbindung haben die Ventilenden und die Rohrenden den gleichen Durchmesser. Die Anschlussenden werden aneinander gelegt und gerillt, um Platz für die Schweißnaht zu schaffen. Die Schweißnaht erfolgt um die Ränder der Verbindung herum. Stumpfschweißen ist bei kleineren Rohrgrößen üblich.

Klassifizierung von Flanschen

Die neue Standardflanschverbindung ist eine wichtige Verbindung für den Rohrleitungsbau. Die Verwendung von Schrauben zum Verbinden zweier Rohrleitungen, Armaturen oder Geräte wird als Flanschverbindung bezeichnet. Zwischen diesen beiden Flanschen müssen außerdem Flanschdichtungen angebracht werden, um die Verbindung zu befestigen. Einige Armaturen und Geräte, die bereits selbst Flanschplatten haben, gehören ebenfalls zur Flanschverbindung.

Der neue Standardflansch kann unterteilt werden in Schraubflansch und Schweißflansch. Bei niedrigem Druck und kleinem Durchmesser ist ein Drahtflansch geeignet, während bei hohem/niedrigem Druck und großem Durchmesser häufiger ein Schweißflansch verwendet wird. Flansche mit unterschiedlichem Druck haben unterschiedliche Dicken sowie Durchmesser und Anzahl der Verbindungsschrauben. Je nach Druckniveau bestehen Flanschdichtungen auch aus verschiedenen Materialien, wie z. B. Niederdruck-Asbestdichtungen, Hochdruck-Asbestdichtungen, Metalldichtungen usw. Flanschverbindungen sind leicht zu verwenden und halten hohem Druck stand.

Die neue Standardflanschverbindung wird in der industriellen Rohrleitung häufig eingesetzt. Innerhalb der Familie ist die Flanschverbindung aufgrund des kleinen Rohrdurchmessers und des niedrigen Drucks nicht zu sehen. Wenn Sie sich jedoch in einem Heizraum oder einer Produktionsstätte befinden, sind Flanschrohre und -geräte überall verstreut.

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Was ist eine Flanschdichtung?

Flanschdichtungen sind dazu bestimmt, den Raum zwischen zwei Rohrabschnitten abzudichten. Die meisten Rohre sind natürlich an einer Flanschfläche verbunden. Die Oberfläche, an der zwei Rohre zusammentreffen, ist nicht glatt oder anderweitig flach. Sie ist vielmehr geflanscht, d. h. sie ist nach außen aufgeweitet. Für derartige Flanschflächen werden Flanschdichtungen verwendet.

Funktionsweise von Flanschdichtungen

Flanschdichtungen funktionieren wie die meisten anderen Dichtungen. Beim Einbau bilden sie eine abgedichtete Passfläche, sodass kein Wasser oder andere Flüssigkeiten austreten können. Durch Rohre fließen normalerweise Wasser oder Flüssigkeiten. Wenn zwei Rohre miteinander verbunden werden, kann das Wasser oder die Flüssigkeit durch diese Passfläche austreten. Flanschdichtungen verhindern dies, indem sie die Oberfläche abdichten.

Rohre bieten im Allgemeinen keine abgedichtete Gegenfläche, wenn sie allein verwendet werden. Dies gilt insbesondere für Rohre mit einer Flanschoberfläche. Da Flanschoberflächen aufgeweitet sind, können Wasser und Flüssigkeiten leicht durch die Risse entweichen. Eine einfache Lösung zur Vermeidung von Lecks ist die Installation einer Flanschdichtung. Die Flankendichtung passt sich der Form der Flanschoberfläche der Rohre an, sodass Wasser oder Flüssigkeiten in den Rohren bleiben.

Dichtungsarten

Nichtmetallische Flanschdichtungen (Gummiflanschdichtung)

Dabei handelt es sich normalerweise um Verbundplattenmaterialien, die mit Flachflanschen und Flanschen mit erhöhter Dichtfläche in Anwendungen der Niederdruckklasse verwendet werden. Nichtmetallische Dichtungen werden aus Arimidfasern, Glasfasern, Elastomeren, Teflon® (PTFE), Graphit usw. hergestellt. Vollflächendichtungen eignen sich für die Verwendung mit Flachflanschen. Flachringdichtungen eignen sich für die Verwendung mit Flanschen mit erhöhter Dichtfläche.

Einführung der PTFE-Dichtung

Eine Dichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) ist eine Art nichtmetallisches Verbundkissen, das im Allgemeinen aus zwei Teilen besteht: der Abdeckung und dem Einsatz. Die Hauptfunktion der Hülle ist der Korrosionsschutz, der normalerweise aus Polytetrafluorethylen besteht. Der Einsatz (Füllstoff) ist ein nichtmetallisches Material mit oder ohne Metallverstärkung, das normalerweise aus Asbestkautschukplatten besteht.

Die Dichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) eignet sich vor allem für vollflächige und erhabene Flanschverbindungen von Stahlrohren. Sie ist für korrosive Medien mit einem Nenndruck PN von 0,6 bis 5,0 MPa und einer Betriebstemperatur von 0 bis 150 °C oder Medien mit hohen Sauberkeitsanforderungen geeignet.

Form der PTFE-Dichtung

Dichtungen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) für Rohrflansche können je nach Herstellungsverfahren in drei Typen unterteilt werden: Schneidtyp (Typ S), Bearbeitungstyp (Typ M) und Falttyp (Typ F).

Bei der bearbeiteten Stopfdichtung kann der Innendurchmesser der Stopfschicht mit dem Innendurchmesser des Flansches übereinstimmen, um Wirbelströme der Flüssigkeit am Flansch zu verhindern. Die gefaltete Stopfdichtung besteht aus einer 0,4–0,8 mm dicken Polytetrafluorethylen-Folie (PTFE). Nach dem Heißsiegeln werden beide Enden der Dichtung in U-Form um das ringförmige Kernmaterial gewickelt. Sie ist leicht herzustellen und für die Abdichtung großer Flansche geeignet.

Halbmetallische Dichtungen

Dabei handelt es sich um Verbundwerkstoffe aus metallischen und nichtmetallischen Materialien. Das Metall soll Festigkeit und Elastizität verleihen, während der nichtmetallische Anteil für Formbarkeit und Dichtfähigkeit sorgt. Häufig verwendete halbmetallische Dichtungen sind Spiraldichtungen und Nockendichtungen sowie eine Vielzahl metallverstärkter Graphitdichtungen.

Halbmetallische Flansche sind für fast alle Betriebsbedingungen und Anwendungen mit hohen Temperaturen und hohem Druck ausgelegt und werden bei Flanschen mit erhöhter Dichtleiste, Flanschen mit Außen- und Innengewinde sowie Nut- und Federflanschen verwendet.

Metallische Dichtungen

Diese werden aus einem oder einer Kombination von Metallen in der gewünschten Form und Größe hergestellt. Häufig verwendete Metalldichtungen sind Ringdichtungen (RTJ). Sie werden immer auf spezielle, zugehörige Flansche aufgebracht, die bei der richtigen Profil- und Materialauswahl eine gute, zuverlässige Abdichtung gewährleisten.

Dichtungen mit Ringverbindung sind so konzipiert, dass sie durch „anfänglichen Linienkontakt“ oder Keilwirkung zwischen dem Gegenflansch und der Dichtung abdichten. Durch Druck auf die Dichtungsschnittstelle durch Bolzenkraft fließt das „weichere“ Metall der Dichtung in die mikrofeine Struktur des härteren Flanschmaterials und erzeugt eine sehr dichte und effiziente Abdichtung.

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Was ist der AS2129-Standard?

Der AS2129-Flansch stammt aus BS10 und wurde metrisch angepasst. In einigen Fällen bieten etwas größere Bolzenlöcher mehr Spielraum, da metrische Bolzen anstelle der von BS10 verwendeten UNC-Bolzen angegeben werden. AS4087 ist eine Aktualisierung von AS2129. AS2129 wird jedoch immer noch häufig verwendet und wurde daher nicht als Standard gestrichen. Allerdings deckt es jetzt nur noch die AS-Tabellen D bis H ab.

Die in Australien in der Öl-, Gas- und Bergbauindustrie am häufigsten verwendete Flanschverbindung ist derzeit die ANSI-Flanschverbindung nach ANSI B16.5. In der allgemeinen Industrie, im Handel und in der Abfall-/Wasserwirtschaft ist jedoch die AS2129-Tischflanschverbindung am gebräuchlichsten. In BS4504 sowie AS4331 und EN 1092-1 werden zunehmend auch Flansche mit europäischer PN-Bewertung angegeben. BS4504 ist mittlerweile veraltet und wird durch EN 1092 ersetzt, das in den britischen Normen als BS-EN 1092 aufgeführt ist. EN 1092 entwickelte sich aus DIN 2501, das Teil von ISO 7005 wurde, und dann wurde EN 1092 als Standard für DIN-basierte Flansche geschaffen. (BS4504-Flansche entsprachen im Allgemeinen der alten DIN 2501-Spezifikation, aber der neue Standard EN 1092 deckt einen größeren Bereich ab). EN 1092-1 gilt für Stahlflansche, EN 1092-2 für Eisenflansche, EN 1092-3 für Legierungsflansche und EN 1092-4 für Flansche aus Aluminiumlegierungen. PN steht für Nenndruck und entspricht ungefähr der Anzahl Bar, d. h. der Kaltbetriebsdruck von PN10 beträgt 10 Bar. Die Nennwerte reichen von PN2,5 bis PN420. Der neuste australische Standard AS4331 bezieht sich auf dieses Nennsystem (PN2,5 bis PN420). AS4331 ist eine Reproduktion von ISO 7005, die auf den amerikanischen und europäischen Flanschsystemen PN20, PN50, PN 110, PN 150, PN 260 und PN 420 basiert. Stahlflansche sind „so konstruiert, dass sie austauschbar sind“ mit Flanschen gemäß den amerikanischen Standards ANSI/ASME B16.5 und MSS SP44; Sie sind nicht identisch, gelten aber als mit den in ANSI/ASME B16.5 und MSS SP44 angegebenen Abmessungen konform, soweit zutreffend.

Dieser Standard AS 2129–2000 wurde vom gemeinsamen Ausschuss ME/1 (Druckgerätestandard) der australischen und neuseeländischen Standards erstellt und ersetzt AS 2129–1994.

Dieser Standard ist das Ergebnis eines Konsenses unter den Vertretern des Gemeinsamen Ausschusses, ihn als australischen Standard zu erstellen. Konsens bedeutet allgemeine Zustimmung aller interessierten Parteien. Konsens beinhaltet den Versuch, alle Einwände auszuräumen und bedeutet viel mehr als das Konzept einer einfachen Mehrheit, aber nicht unbedingt Einstimmigkeit. Es ist im Einklang mit dieser Bedeutung, dass ein Mitglied in die Ausschussliste aufgenommen werden kann und dennoch nicht mit allen Klauseln dieses Standards vollständig einverstanden ist.

Diese Norm ist abgeleitet von der britischen Zollflanschnorm BS 10:1962, Flansche und Verschraubungen für Rohre, Ventile und Armaturen. BS 10 wurde 1970 obsolet, wird jedoch noch immer in britischen Druckgerätenormen verwendet. Eine Umfrage der australischen Industrie aus dem Jahr 1992 ergab, dass Flansche gemäß AS 2129 noch immer stark nachgefragt wurden. Daher wurde entschieden, dass AS 2129 überarbeitet und aktualisiert werden sollte, anstatt obsolet zu werden.

Es wird erwartet, dass Flansche nach AS 2129 noch mindestens 50 Jahre lang verwendet werden, insbesondere als Ersatzflansche. Die Verwendung alternativer Flansche wie AS/NZS 4331, Metallflansche (Serie), BS 4504, Rundflansche für Rohre, Ventile und Armaturen (PN-Angabe), ANSI/ASME B16.5, Rohrflansche und Flanscharmaturen und AS 4087, Metallflansche für Wasserwerke, sollte in Betracht gezogen werden.
Die wichtigsten Änderungen in dieser Ausgabe sind wie folgt:

• (a) Einarbeitung der Änderung Nr. 1 in die Ausgabe von 1994.
• (b) Streichung der Tabelle C, die jetzt in AS 4087 behandelt wird.
• (c) Aktualisierte referenzierte Dokumente.

In Anmerkungen zu Tabellen und Abbildungen in zwingend vorgeschriebenen Begriffen ausgedrückte Angaben gelten als Anforderungen dieser Norm.
Der Begriff „normativ“ wird in dieser Norm verwendet, um die Anwendung der Anhänge zu definieren. Ein „normativer“ Anhang ist integraler Bestandteil dieser Norm.

1.1 GELTUNGSBEREICH

Diese Norm legt Anforderungen an runde Flansche der Nennweiten DN 15 bis einschließlich DN 3000 und deren Verschraubungen für den Einsatz an Rohrleitungen, Ventilen, Armaturen und anderen druckhaltenden Geräten fest, die Flüssigkeiten bei Drücken bis zu 19.300 kPa und Temperaturen im Bereich von −200 °C bis +525 °C enthalten.
Diese Flansche werden aus Kohlenstoffstahl, Kohlenstoff-Mangan-Stahl, legiertem Stahl, Edelstahl, Grauguss, Temperguss, Sphäroguss* oder Kupferlegierungen hergestellt.

Diese Norm ist anwendbar auf Flansche für Wasser-, Dampf- und Druckluftanlagen, Chemie- und Erdölanlagen, Hydraulikleitungen und überall dort, wo andere Normen die Einhaltung dieser Norm erfordern.

Diese Norm gilt nicht für Flansche für Wasser oder Abwasser, die in AS 4087 behandelt werden.
Die Flansche R, S und T gelten als veraltet und werden nicht für die Verwendung in neuen Geräten empfohlen. Sie werden für die Wartung vorhandener Geräte beibehalten, von denen eine lange Lebensdauer erwartet wird. Bei neuen Geräten sollten die Flansche R, S und T durch Flansche gemäß AS/NZS 4331, Teile 1 bis 3, ANSI B16.5 oder BS 4504 (Serie) ersetzt werden.

Die Geschichte der AS 2129-Flansche (und ihres Vorgängers BS 10) und die zukünftige Verwendung dieser Flansche werden im Vorwort beschrieben.

1.2 ZIEL

Das Ziel dieser Norm besteht darin, Herstellern und Anwendern Orientierungshilfen zu Werkstoffen, Fertigungsanforderungen und Abmessungen runder Flansche für den Einsatz mit vorhandenen oder neuen Geräten zu bieten.

1.3 ANWENDUNG

1.3.1 Flansche Flansche müssen den einschlägigen Anforderungen dieses Abschnitts und, soweit zutreffend, den spezifischen Anforderungen der folgenden Abschnitte entsprechen:

• Abschnitt 2 – Temperatur-/Druckwerte.
• Abschnitt 3 – Materialien.
• Abschnitt 4 – Herstellungsanforderungen und Abmessungen.
• Abschnitt 5 – Kennzeichnung und Materialzertifikate.
• Abschnitt 6 – Abmessungen der Flansche.

1.3.2 Verschraubung Die Verschraubung von Flanschen muss den Anforderungen in Anhang A entsprechen.

1.3.3 Montage Die Montage von Flanschverbindungen muss den Anforderungen in Anhang B entsprechen.

1.4 REFERENZIERTE DOKUMENTE

Die in dieser Norm genannten Dokumente sind mit Titeln in Anhang C aufgeführt.

HINWEISE: (1) Bei Plattenflanschen mit einer Dicke von weniger als 12 mm kann es nach dem Schweißen zu einer unannehmbaren Verformung kommen.
(2) Sofern nicht anders angegeben, sind die Bohrungsdurchmesser für ASME B 36.10-Rohre geeignet.
(3) Flansche werden grundsätzlich mit glatter Dichtfläche geliefert.
(4) Alle Maße sind in Millimetern (mm) angegeben.

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Beispiele für Druckwerte

Die Tragfähigkeit von Flanschen variiert mit der Temperatur. Mit steigender Temperatur verringert sich die Tragfähigkeit des Flansches. Beispielsweise hat der Flansch der Klasse 150 eine Druckkapazität von 270 PSIG bei Raumtemperatur, eine Druckkapazität von 180 PSIG bei 400℉, eine Druckkapazität von 150 PSIG bei 600℉ und eine Druckkapazität von 75 PSIG bei 800℉.

Mit anderen Worten: Wenn der Druck fällt, steigt die Temperatur und umgekehrt. Ventilflansche können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, wie z. B. Edelstahl, Gusseisen, Sphäroguss, Kohlenstoffstahl usw., jeweils mit einer anderen Druckstufe. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für einen Flansch in NPS12. Wie Sie sehen können, ist der Durchmesser des inneren Lochs und der Fläche des Flansches gleich. Der Außendurchmesser des Flansches, der Durchmesser des Mittelkreises des Bolzenlochs und der Durchmesser des Bolzenlochs nehmen jedoch mit steigendem Druck zu. Anzahl und Durchmesser der Bolzenlöcher sind: CL150 – 12 x 25,4 CL300 – 16 x 28,6 CL400 – 16 x 34,9 CL600 – 20 x 34,9 CL900 – 20 x 38,1 CL1500 – 16 x 54 CL2500 – 12 x 73

Beispiele für Druck-/Temperaturbewertungen

Die Druck-Temperatur-Bewertung bezeichnet den maximal zulässigen Betriebsüberdruck (Druck in Bar) des Materials und der Klasse bei der Nenntemperatur (Celsius). Die lineare Einfügungsmethode kann zur Bestimmung der Zwischentemperatur verwendet werden, aber eine Einfügung zwischen Flanschebenen ist nicht zulässig. Flanschverbindungen können für Druck-Temperatur-Bewertungen geeignet sein, wenn die Schrauben und Dichtungen der Flanschverbindungen die relevanten Einschränkungen erfüllen und die Ausrichtung und Montage der Flanschverbindungen den Normen entsprechen.

Die dem Nenndruck entsprechende Nenntemperatur ist die Gehäusetemperatur des Druckbehälters des Flansches und des Flanschrohrs. Im Allgemeinen entspricht diese Temperatur der Temperatur der gespeicherten Flüssigkeit. Wenn die Temperatur –29 °C (-20 °F) beträgt, darf die folgende Bewertung nicht höher als –29 °C (-20 °F) sein.

BEWERTUNGSTABELLE FÜR FLANSCHE AUS KOHLENSTOFFSTAHL

ANSI-FLANSCH ASTM A105, A350 Gr. LF2/LF6 Klasse 1

Die Flanschbewertungstabelle zeigt den maximalen Druck für Flansche der Klassen 150/300/400/600/900/1500/2500 bei steigenden Temperaturen (Celsius oder Fahrenheit) – im PSI

Die Flanschbewertungstabelle zeigt den maximalen Druck für Flansche der Klassen 150/300/400/600/900/1500/2500 bei steigenden Temperaturen (Celsius oder Fahrenheit) – in Bars

Anmerkungen:

• ASTM A105: Bei längerer Einwirkung von Temperaturen über 425 °C wird die Karbidphase des Stahls in Graphit umgewandelt (deshalb wird dieses Material nicht für dauerhafte Temperaturen über diesem Wert empfohlen).
• ASTM A350 LF6: darf nicht für Temperaturen über 260 °C verwendet werden

ANSI-FLANSCH ASTM A350 Gr. LF3, A350 LF6, Klasse 2

Die Flanschdrucktabelle zeigt den maximalen Druck für Flansche der Klassen 150/300/400/600/900/1500/2500 bei steigenden Temperaturen (Celsius oder Fahrenheit) – im PSI

ANSI-FLANSCH ASTM A350 Gr. LF1 

Die Flanschbewertungstabelle zeigt den maximalen Druck für Flansche der Klassen 150/300/400/600/900/1500/2500 bei steigenden Temperaturen (Celsius oder Fahrenheit) — im PSI

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