Muffenschweißflansche bieten zuverlässige Hochdruckverbindungen für Rohrleitungssysteme mit kleinem{1}Durchmesser, bei denen der Platz begrenzt ist und eine Schweißverbindung erforderlich ist. Sie sind die Standardwahl für NPS 2 und darunter in Hochdruckanwendungen und werden häufig in chemischen Injektions-, Instrumentierungs- und Hydraulikanwendungen eingesetzt.
Was ist ein Muffenschweißflansch?
Ein Muffenschweißflansch verfügt über eine versenkte Muffensenkbohrung, die das Rohrende aufnimmt. Eine einzelne Kehlnaht an der Außenseite des Flansches vervollständigt die Verbindung. Eine innere Schulter im Inneren der Muffe verhindert, dass das Rohr durch den Flansch verläuft, und ein kleiner Dehnungsspalt (ca. 1/16 Zoll) an der Unterseite der Muffe gleicht die Wärmeausdehnung beim Schweißen und bei der Wartung aus. Diese Konstruktion macht eine interne Schweißung überflüssig und sorgt dafür, dass die Bohrung glatt und frei bleibt.
Design und Abmessungen
Muffenschweißflansche sind gemäß ASME B16.5 für die Größen NPS 1/2 bis 2 dimensioniert. Der Muffenbohrungsdurchmesser entspricht dem Rohraußendurchmesser zuzüglich eines kleinen Montagespiels. Die Tiefe der Senkung wird so berechnet, dass der erforderliche Dehnungsspalt am Boden der Muffe entsteht. Das Nabendesign ähnelt einem Vorschweißflansch, ist jedoch kürzer und weist kein konisches Profil auf. Es stehen alle Standard-Flächentypen zur Verfügung, wobei die erhabene Fläche am häufigsten für Muffenschweißflansche verwendet wird.
| NPS | Rohr-Außendurchmesser (Zoll) | Sockelbohrung (Zoll) | Sockeltiefe (Zoll) | Bohrungsdurchmesser (Zoll) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 0.840 | 0.850 | 0.500 | 0.625 |
| 3/4 | 1.050 | 1.060 | 0.562 | 0.822 |
| 1 | 1.315 | 1.330 | 0.625 | 1.049 |
| 1-1/4 | 1.660 | 1.675 | 0.688 | 1.380 |
| 1-1/2 | 1.900 | 1.920 | 0.750 | 1.610 |
| 2 | 2.375 | 2.400 | 0.812 | 2.067 |
Druckwerte
Muffenschweißflansche sind in allen ASME-Druckklassen von 150 bis 2500 erhältlich. Ihre Druckstufe entspricht der von Schweißhalsflanschen derselben Klasse, wodurch sie für Anwendungen mit hohem{2}Druck und kleinem{3}}Durchmesser geeignet sind. Aufgrund der Spannungskonzentration an der Kehlnaht und des möglichen Spalts am Muffenboden ist ihre Ermüdungslebensdauer jedoch geringer als bei Vorschweißflanschen. Sie funktionieren unter statischen und mäßig zyklischen Bedingungen gut, werden jedoch nicht für den harten zyklischen Betrieb empfohlen.
Materialien
Muffenschweißflansche sind im gleichen Materialbereich wie andere ASME B16.5-Flansche erhältlich. ASTM A105-Kohlenstoffstahl ist Standard für den allgemeinen Einsatz. Für korrosive Umgebungen werden die rostfreien Stähle ASTM A182 F304 und F316 verwendet. ASTM A350 LF2 ist für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen verfügbar. Für den Einsatz bei hohen Temperaturen können Legierungsgrade wie F11, F22 und F91 spezifiziert werden. Das Material muss eine gute Schweißbarkeit aufweisen, da die Muffenschweißung typischerweise vor Ort durchgeführt wird.
Anwendungen
Muffenschweißflansche eignen sich ideal für chemische Injektionsleitungen, bei denen präzise kleine Chemikalienmengen in Prozessströme injiziert werden. Sie sind Standard für Instrumentenanschlüsse und Manometerhähne, bei denen der Platz knapp ist. Hochdruckhydrauliksysteme verwenden aufgrund ihrer kompakten Größe und Hochdruckfähigkeit häufig Muffenschweißflansche. Prozessrohrleitungen mit kleinem Durchmesser, Probenahmestellen und Analysatorverbindungen sind gängige Anwendungen. Sie sind besonders nützlich bei Anwendungen, bei denen der Einsatz von Vorschweißflanschen aus Platzgründen nicht möglich ist.
Muffenschweißen vs. Schweißhals
Muffenschweißflansche sind kompakter als Schweißhalsflansche und erfordern für die Installation eine geringere Rohrlänge. Sie verwenden eine einfachere Kehlnaht anstelle einer Stumpfnaht mit vollständiger Durchdringung, was die Schweißzeit und die erforderlichen Fachkenntnisse reduziert. Durch die Konstruktion der Steckdose entsteht jedoch ein potenzieller Spalt an der Unterseite der Steckdose, in dem Korrosion entstehen kann. Vorschweißflansche bieten eine bessere Ermüdungsbeständigkeit bei zyklischem Betrieb und werden für kritische Anwendungen bevorzugt, bei denen eine Röntgenprüfung der Schweißnaht erforderlich ist. Muffenschweißflansche sind wirtschaftlicher für Anwendungen mit kleinen Bohrungen, bei denen ihre Einschränkungen akzeptabel sind.
Installation
Für eine ordnungsgemäße Installation muss das Rohr bis zum Boden der Muffe eingeführt und dann etwa 1/16 Zoll herausgezogen werden, um den Dehnungsspalt zu schaffen. Anschließend wird eine Kehlnaht um den Rohraußendurchmesser an der Muffenfläche angebracht. Um Risse zu vermeiden, sollte die Schweißnaht ohne schnelles Abschrecken auf natürliche Weise abkühlen. Für die Risserkennung ist in der Regel eine Sichtprüfung mit anschließender Magnetpulverprüfung (MT) oder Eindringprüfung (PT) ausreichend. Aufgrund ihrer geringen Größe und geringen Wärmezufuhr ist für Muffenschweißnähte aus Kohlenstoffstahl im Allgemeinen keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich.
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