Hoe Werkt Een Structurele Pijpflens?

Hoe Flens werkt

Een flens wordt gecreëerd wanneer twee tegenoverliggende oppervlakken opzettelijk op elkaar worden gedrukt om een lekdichte afdichting te creëren. Om een afdichting te verkrijgen, moet er kracht worden uitgeoefend en onderhouden op elk van de tegenoverliggende flensvlakken. Omdat veel flensvlakken fabricagefouten hebben (krassen, deuken, putjes, enz.), is het noodzakelijk om een zachter materiaal tussen de twee aansluitende afdichtoppervlakken te plaatsen om de afdichting te verkrijgen; dit zachtere materiaal is de pakking.

Lees meer

Flensassemblage

Basis Flens Wiskunde

Om te begrijpen hoe flensen werken, moeten we eerst het concept van druk begrijpen. Druk wordt gedefinieerd als:

Druk = Kracht / Oppervlak

P = F / A

Flensen afdichten omdat druk wordt uitgeoefend op de aansluitende afdichtoppervlakken; deze druk staat bekend als de ‘pakkingcompressie’ of ‘afdichtdruk’. De uitgeoefende druk zorgt ervoor dat de twee vlakken ofwel:

• Een pakking tussen de twee aansluitende vlakken verpletteren.
• De twee aansluitende vlakken op elkaar drukken.

In het voorbeeld van de pakking wordt de pakking vervormd door de uitgeoefende druk; deze vervorming zorgt ervoor dat de pakking ‘stroomt’ in eventuele oppervlakdefecten die op elk afdichtvlak aanwezig kunnen zijn. Omdat de oppervlakdefecten zijn opgevuld door het pakkingsmateriaal, is lekkage niet langer mogelijk.

Het tweede voorbeeld gaat uit van geen pakking en dat twee flensvlakken op elkaar worden gedrukt. Het is moeilijk om een lekdichte afdichting te creëren met deze methode, hoewel het mogelijk is als de oppervlakken goed bewerkt en zeer schoon zijn. De toegepaste afdichtdruk zal vaak aanzienlijk moeten zijn, omdat het flensoppervlak mogelijk van metaal is vervaardigd, dat niet gemakkelijk vervormt onder druk (afhankelijk van het materiaal en de flensklasse). Metaal op metaal flensafdichting is duur en dus niet gebruikelijk.

Om de noodzakelijke afdichtdruk te creëren, kunnen de variabelen kracht en oppervlak worden aangepast.

• Kracht verwijst naar het vastzetmoment (sluitkracht) dat op de aansluitende flensvlakken wordt uitgeoefend wanneer de moeren op een flensassemblage worden vastgezet. Kracht (F) is afhankelijk van het moment (T) dat wordt uitgeoefend, momentwrijving (K) en nominale boutdiameter (D). De beschreven kracht wordt gekarakteriseerd als ‘boodpreparatie’ of ‘bout preload’, en wordt weergegeven door de vergelijking F = T/(KD)
• Oppervlak verwijst naar de grootte van het afdichtoppervlak.

De hoeveelheid druk op de flensafdichtvlakken komt overeen met de hoeveelheid kracht die wordt uitgeoefend bij het vastdraaien van de flensassemblage. Daarom is het mogelijk om de druk te reguleren door de hoeveelheid inspanning aan te passen die wordt geleverd bij het vastdraaien van de bouten tijdens de flensassemblage.

Het afdichtoppervlak van een flens kan niet zo eenvoudig worden aangepast als de kracht die tijdens de assemblage wordt gebruikt. Een groter afdichtvlak vereist meer kracht om een bepaalde hoeveelheid druk te verkrijgen, vergeleken met een kleiner afdichtvlak. Het onderstaande voorbeeld benadrukt dit punt, maar zonder het gebruik van eenheden.

Voorbeeld

Een gegeven flensassemblage vereist een druk van 10 om te afdichten. Dit kan worden bereikt door veel kracht uit te oefenen op een klein afdichtvlak:

Druk = Kracht / Oppervlak

10 = 40 / 4

Of het is mogelijk om de grootte van het afdichtvlak (oppervlak) te verkleinen en dus de hoeveelheid kracht die nodig is om dezelfde hoeveelheid druk te creëren te verminderen:

10 = 20 / 2

De relatie tussen druk, kracht en oppervlak kan kort worden samengevat:

Verminderen van de afdichtvlakoppervlakte leidt tot een vermindering van de kracht die nodig is om een bepaalde hoeveelheid druk te creëren.
Verhogen van de afdichtvlakoppervlakte leidt tot een verhoging van de kracht die nodig is om een bepaalde hoeveelheid druk te creëren.

De hoeveelheid kracht die op een flensassemblage kan worden uitgeoefend is beperkt vanwege problemen met fysieke sterkte (moeren worden vaak handvastgedraaid), uitblazen van de pakkingen, en afstrippen van de schroefdraad van de flensbouten; maar deze problemen kunnen worden overwonnen als de grootte van het afdichtvlak wordt verkleind. Het type en de grootte van het gebruikte afdichtvlak worden bepaald door de relevante leidingstandaarden zodra de temperatuur en drukklasse van de flens bekend zijn.

Gebaseerd op wat in deze sectie is besproken, kan worden vastgesteld dat flensen die moeten afdichten bij hogere drukken, kleinere afdichtvlakken hebben. Het is mogelijk voor een waarnemer om de druk waarbij een systeem werkt te raden door visueel het flensafdichtvlak te inspecteren; bijvoorbeeld grote flensafdichtvlakken duiden op lage-druksystemen.

Definiërende Factoren van Flens

Flensen worden gecategoriseerd op basis van bepaalde criteria, en deze categorieën worden meestal gedefinieerd door relevante leiding standaarden en specificaties (later besproken). Een flens wordt gedefinieerd door:

• Type – de geometrie van de flens als geheel. Lasnaaf, slip-on, en getapte las, zijn voorbeelden van verschillende flenstypes.
• Oppervlak – het afdichtoppervlak van de flens. Vlak oppervlak, verhoogd oppervlak, en ringtype verbinding, zijn voorbeelden van verschillende flensoppervlakken.
• Standaarden en Specificatie – flensen worden vervaardigd om te voldoen aan gegeven standaarden en specificaties. Standaarden en specificaties bepalen de afmetingen, geometrie, schema, en materiaal, van een gegeven flens (om enkele factoren te noemen).
• Afmetingen – de afmetingen van de hub, het oppervlak, de bladen, enz. De afmetingen zijn afhankelijk van de nominale buisgrootte (NPS) en de vereiste drukklasse voor een bepaalde toepassing.
• Nominale Buisgrootte (NPS) – een dimensieloos meeteenheid die de grootte van het object (buis, fitting, enz.) dat op de flens aansluit definieert.
• Drukklasse – de druk-temperatuur classificatie van de flens voor een gegeven materiaal. Ondanks de naam ‘drukklasse’, is deze factor materiaal- en temperatuurafhankelijk.
• Materiaal – het materiaal waaruit de flens is vervaardigd, bijvoorbeeld gietijzer, koolstofstaal, roestvrij staal, enz.
• Schema (SCH) – de dikte/schema van een buis. Het schema van een buis is alleen relevant voor lasnaaf- en overlappendype flensen, omdat het schema van deze flensen moet overeenkomen met het bijbehorende buisschema waar ze mee zijn verbonden. De andere flenstypes schuiven gedeeltelijk in, worden ingeschroefd of doordringen door hun bijbehorende flens, waardoor het flenschema niet hoeft te voldoen aan het buisschema. Het schema is relevant voor draaischijvenflenzen, maar deze hebben beperkte toepassing en worden verder niet besproken.

Al deze genoemde punten zullen in een logische volgorde in de komende secties worden besproken. Voor nu is het belangrijk te beseffen dat flensen geen unieke items zijn. Flensen worden vervaardigd voor een specifiek doel, met veel ontwerpfactoren die al in overweging zijn genomen. Mocht een flens ooit falen, dan kan -theoretisch- exact dezelfde flens worden besteld ter vervanging van de voorganger; dit heeft aanzienlijke voordelen in de echte wereld, die later in de sectie Standaardisatie zullen worden besproken.

Flens Types, Vlakken en Oppervlakken - Uitleg!

Deze video maakt deel uit van onze Piping Flange Fundamentals Video Cursus

Aanvullende Bronnen

https://nl.steel-fitting-hh.com/flanges/flanges_raised-face_flat-face_ring-type-joint.html

https://nl.steel-fitting-hh.com/flanges-faces-types.html

https://nl.steel-fitting-hh.com/introduction-to-flanges

Wat zijn pijpfittingen en hoe werken ze?

Pijpfittingen bieden een betrouwbare manier om pijpsystemen te verbinden met verschillende apparatuur, kleppen en andere componenten van vrijwel elk verwerkingssysteem. Fittingen zijn de op een na meest gebruikte manier van verbinding maken, na lassen.

U krijgt efficiënte en doordachte service van Wat maakt CRFH COIL essentieel voor uw projecten?
Top 5 voordelen van zware H-balken voor bouwprojecten
Waarom kiezen voor Coil Coatings - AZZ
Succes ontsluiten: De HR-strip strategie beheersen
7 belangrijke voordelen van het gebruik van warmgewalste A572-balken in de bouw
HR-strip ontsluiten: Uw gids voor modern personeelsbeheer
Welke factoren beïnvloeden de aankoopbeslissingen voor structurele balken?

Het gebruik van fittingen voegt flexibiliteit toe bij het onderhouden van leidingsystemen door gemakkelijker demonteren en verbeterde toegang tot systeemcomponenten mogelijk te maken.

Een typische flensverbinding bestaat uit drie delen:

• Pijpflenzen
• Pakking
• Bouten

In de meeste gevallen zijn er specifieke pakking- en boutmaterialen gemaakt van hetzelfde of goedgekeurde materialen als de leidingsystemen die u wilt verbinden. Roestvrijstalen flenzen zijn enkele van de meest voorkomende. Flenzen zijn echter beschikbaar in een breed scala aan materialen, dus ze aan uw behoeften aanpassen is essentieel.

Andere veel voorkomende flensmaterialen zijn Monel, Inconel, Chrome Moly en vele andere, afhankelijk van de toepassing.

De beste optie voor uw behoeften hangt af van zowel het systeem waarin u de flens wilt gebruiken als uw specifieke vereisten.

Veelvoorkomende flenstypen en kenmerken

Flenzen zijn geen oplossing die voor iedereen geschikt is. Naast de maatvoering helpt het om het ideale flensontwerp af te stemmen op uw leidingsysteem en het beoogde gebruik om betrouwbare werking, een lange levensduur en optimale prijzen te waarborgen.

Hier is een blik op de meest voorkomende flenstypen die beschikbaar zijn.

De verbinding maken: Flens bevestigingstypes

Het ontwerp van de flens is slechts het begin bij het overwegen van de ideale flens voor uw leidingsysteem. Bevestigingstypes zijn een andere eigenschap die een grote impact zal hebben op de uiteindelijke prestaties en levensduur van uw flenzen.

Bevestigingstypes bepalen zowel de pakkingen die nodig zijn om de flens te installeren als de kenmerken die gerelateerd zijn aan het gemaakte afdichting.

Veelvoorkomende bevestigingstypes zijn:

• Flat Face (FF): Zoals de naam al aangeeft, heeft de vlakke flens een vlak, gelijkmatig oppervlak gecombineerd met een volledige gezichtspakking die contact heeft met het meeste van het flensoppervlak.
• Raised Face (RF): Deze flenzen hebben een kleine verhoogde sectie rond het gat met een binnenste ringpakking.
• Ring Joint Face (RTJ): Gebruikt in hoogdruk- en hoge temperatuurprocessen, heeft dit bevestigingstype een groef waarin een metalen pakking zit om de afdichting te behouden.
• Tongue and Groove (T&G): Deze flenzen hebben bijpassende groeven en verhoogde secties. Dit vergemakkelijkt de installatie omdat het ontwerp helpt om de flenzen zelf uit te lijnen en biedt een reservoir voor pakkinglijm.
• Male & Female (M&F): Vergelijkbaar met tong- en groefflenzen, gebruiken deze flenzen een bijpassend paar groeven en verhoogde secties om de pakking te bevestigen. In tegenstelling tot tong- en groefflenzen, houden deze de pakking op het vrouwelijke vlak, wat zorgt voor een nauwkeurigere plaatsing en meer opties voor pakkingmaterialen.

Veel bevestigingstypes bieden ook een van twee afwerkingen: getand of glad.

Kiezen tussen de opties is belangrijk, omdat deze de optimale pakking voor een betrouwbare afdichting bepalen.

Over het algemeen werken gladde vlakken het beste met metalen pakkingen, terwijl getande vlakken helpen om sterkere afdichtingen te creëren met zachte materiaal pakkingen.

De juiste pasvorm: Een blik op flensafmetingen

Afgezien van het functionele ontwerp van een flens, zijn flensafmetingen de meest waarschijnlijke factor die de flenskeuzes beïnvloedt bij het ontwerpen, onderhouden of updaten van een leidingsysteem.

U moet echter overwegen hoe de flens interfaces met de pijp en de gebruikte pakkingen om de juiste maatvoering te waarborgen.

Veelvoorkomende overwegingen zijn:

• Buitendiameter: De afstand tussen twee tegengestelde randen van de flensvlak
• Dikte: Een maat voor de dikte van de buitenste opneemrand
• Bolt cirkel diameter: De afstand tussen tegenovergestelde boutgaten wanneer gemeten van centrum tot centrum
• Pijpgrootte: Een aanduiding van de pijpgrootte waarmee de flens overeenkomt
• Nominale boorgrootte: Een meting van de binnenste diameter van de flensconnectoren

Flensclassificatie & servicebeoordelingen

Elke bovenstaande eigenschap zal invloed hebben op hoe de flens presteert in een reeks processen en omgevingen.

Hoe kunt u echter weten welke flenzen toereikend zijn en welke niet?

Flenzen worden vaak geclassificeerd op basis van hun vermogen om temperaturen en drukken te weerstaan.

Dit wordt aangeduid met een nummer en de suffixen “#”, “lb” of “klasse”. Deze suffixen zijn uitwisselbaar maar verschillen op basis van de regio of leverancier.

Veelvoorkomende classificaties zijn:

• 150#
• 300#
• 600#
• 900#
• #
• #

Exacte druk- en temperatuur tolerantie variëren afhankelijk van de gebruikte materialen, flensontwerp en flensgrootte. De enige constante is dat in alle gevallen de drukclassificaties afnemen naarmate de temperatuur stijgt.

Flensnormen en markeringen

Om de vergelijking makkelijker te maken, vallen flenzen onder wereldwijde normen die zijn vastgesteld door de American Society of Mechanical Engineers (ASME) -- ASME B16.5 & B16.47.

Als u probeert bestaande onderdelen te vervangen of te verifiëren, moeten alle flenzen markers bevatten -- meestal op hun buitenperimeter -- om het proces te vergemakkelijken.

Deze markers volgen ook een strikte volgorde:

• Fabrikant logo of code
• ASTM materiaalcode
• Materiaalklasse
• Servicebeoordeling (Druk-temperatuurklasse)
• Grootte
• Diktemaat (Schema)
• Heatnummer
• Speciale aanduidingen, indien van toepassing -- bijvoorbeeld QT voor Gehard en gehard of W voor reparatie door te lassen

Deze gids biedt een solide basis van de basisprincipes van flensontwerp en hoe u de ideale flens voor uw leidingsysteem kunt kiezen. Echter, met een breed scala aan roestvrijstalen flenzen en andere flensmaterialen die beschikbaar zijn, is het onmogelijk om elke configuratie, detail of overweging op te sommen.

Als u vragen heeft, staan de technische verkoopexperts van Unified Alloys klaar om te helpen. Al meer dan 40 jaar bedienen we industrieën en bedrijven in Noord-Amerika en Canada en begrijpen we de complexiteit van legeringen en de behoeften van uw industrie. Bel ons vandaag voor aanvullende informatie en om de ideale flens, leidingen en componenten voor uw volgende project te vinden.

Bent u geïnteresseerd in meer informatie over Structurele Pijpflens? Neem vandaag contact met ons op om een deskundige consultatie te verzekeren!