Was ist ein Überlappungsflansch?
Ein Überlappungsflansch besteht aus zwei separaten Komponenten: einem losen Ring, der über das Rohr geschoben wird, und einem separat gefertigten Stutzen, der an das Rohr geschweißt wird. Das Stumpfende sorgt für die Dichtfläche der Dichtung, während der Ring für die Verschraubungskraft sorgt. Der Ring kann sich frei um das Rohr drehen, sodass die Bolzenlöcher unabhängig von der Rohrausrichtung ausgerichtet werden können. Am Flanschring selbst wird nicht geschweißt, so dass Ring und Stutzen zur Kostenoptimierung aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden können.
Design und Abmessungen
Die Ringabmessungen entsprechen ASME B16.5 für die Größen NPS 1/2 bis 24. Der Ring hat auf beiden Seiten eine flache Fläche ohne erhöhte Fläche, da die Dichtfläche durch das Stutzenende bereitgestellt wird. Der Innendurchmesser des Rings ist größer als der Rohraußendurchmesser, um Spielraum für eine freie Drehung zu schaffen. Die Ringdicke entspricht den Standardflanschabmessungen für jede Druckklasse. Das Stumpfende stellt die erhabene Dichtfläche dar und fungiert als Stütze, an der der Ring beim Anziehen der Schraube anliegt.
| NPS | Ring-Außendurchmesser (in) | Ringdicke (in) | Ring-ID (in) | Überlappungsdicke des Stumpfendes (Zoll) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 6.00 | 0.69 | 3.06 | 0.44 |
| 4 | 9.00 | 0.94 | 5.31 | 0.56 |
| 6 | 11.00 | 1.00 | 7.56 | 0.62 |
| 8 | 13.50 | 1.12 | 9.69 | 0.69 |
| 10 | 16.00 | 1.19 | 12.00 | 0.75 |
| 12 | 19.00 | 1.25 | 14.38 | 0.81 |
Stub-End-Typen
Gemäß ASME B16.9 gibt es zwei Standardausführungen für Stumpfenden.Typ Aist ein kurzes Muster mit einer geraden Nabe, das zum Stumpfschweißen an das Rohr konzipiert ist.Typ Bist ein langes Muster mit einer konischen Nabe, die einen sanfteren Spannungsübergang ermöglicht, ähnlich einem Vorschweißflansch. Die Endbohrung wird so bearbeitet, dass sie der Rohrwandstärke entspricht, und die Überlappungsdicke sorgt für die Kontaktfläche mit der Dichtung. Ein Radius am Übergang von der Überlappung zur Nabe verringert die Spannungskonzentration an diesem kritischen Punkt.
Druckwerte
Die Druckstufe einer Überlappungsverbindungsbaugruppe wird eher durch das Material und die Konstruktion des Stutzenendes als durch den Ring begrenzt. Da der Ring nicht mit der Prozessflüssigkeit in Berührung kommt, kann er aus einem minderwertigeren Material als das Stutzenende hergestellt werden. Überlappungsflansche werden in der Regel nicht oberhalb der Klasse 600 verwendet, da die zwei-teilige Konstruktion eine geringere Steifigkeit aufweist als ein-teilige Flansche. Die Temperaturbewertung richtet sich nach den Materialgrenzen des Stutzenendes, die höher sein können als die Ringmaterialgrenzen, da der Ring bei einer niedrigeren Temperatur als die Prozessflüssigkeit arbeitet.
Materialien
Das zweiteilige Design ermöglicht eine erhebliche Kostenoptimierung durch Materialauswahl. Der Ring kann aus einem kostengünstigeren Material wie Kohlenstoffstahl hergestellt werden, selbst wenn das Rohrleitungssystem teure Legierungen verwendet. Das Material des Stumpfendes ist auf das Rohrmaterial abgestimmt, um die Korrosionsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften beizubehalten. Zu den gängigen Ringmaterialien gehören ASTM A105 Kohlenstoffstahl, A350 LF2 Niedertemperatur-Kohlenstoffstahl und A182 F304/F316 Edelstahl. Die Stumpfendenmaterialien entsprechen der Spezifikation des Rohrleitungsmaterials und können Duplex-, Nickellegierungs- oder andere Spezialqualitäten umfassen.
Anwendungen
Überlappungsflansche eignen sich ideal für Rohrleitungssysteme, die zur Reinigung und Inspektion häufig demontiert werden müssen, beispielsweise in Chemie- und Lebensmittelverarbeitungsbetrieben. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Ausrichtung der Schraubenlöcher bei festen Flanschen schwierig wäre. Mit Glas-ausgekleidete oder mit Kunststoff-ausgekleidete Rohrleitungssysteme verwenden häufig Überlappungsflansche, um Schweißnähte am ausgekleideten Rohr zu vermeiden. Systeme, die teure Rohrmaterialien verwenden, profitieren von den Kosteneinsparungen durch die Verwendung eines kostengünstigeren Ringmaterials. Kühlwasser- und Versorgungsdienste, die eine regelmäßige Wartung erfordern, sind ebenfalls häufige Anwendungen.
Überlappungsverbindung im Vergleich zu anderen Flanschtypen
Der Hauptvorteil von Überlappungsflanschen besteht darin, dass Probleme bei der Ausrichtung der Schraubenlöcher während der Installation vermieden werden. Der Drehring kann so positioniert werden, dass er jedem Schraubenmuster entspricht, ohne dass das Rohr gedreht werden muss. Das zweiteilige Design reduziert auch die Kosten beim Mischen von Materialqualitäten. Überlappungsflansche haben jedoch eine geringere Festigkeit und Steifigkeit als einteilige Flansche und bieten aufgrund der separaten Stummelendverbindung mehr potenzielle Leckagepfade. Im Vergleich zu Aufsteckflanschen erfordern sie aufgrund der Stummelendkonstruktion auch eine längere Gesamtbaulänge.
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