Die Flanschfläche ist der Teil eines Flansches, den niemand auf einer Zeichnung betrachtet, aber sie ist der Grund dafür, dass eine Verbindung entweder zehn Jahre lang hält oder beim ersten Hydrotest undicht wird.ASME B16.5definiert sechs Gesichtsgeometrien und sie sind nicht austauschbar. Das Zusammenfügen eines RF-Flansches mit einem RTJ-Flansch oder einer männlichen Fläche mit einer flachen Fläche erzeugt keine Randdichtung -, sondern überhaupt keine Dichtung, da die Dichtung beide Oberflächen nicht richtig berühren kann. Dieser Leitfaden geht durch jeden Gesichtstyp, wie er aussieht, welche Dichtung darauf angebracht ist, welchen Druck- und Betriebsbereich er abdeckt und welche Fehler zu Ausfällen am Standort führen.
Warum die Gesichtsgeometrie wichtig ist
Eine Flanschverbindung dichtet ab, weil die Schraubenbelastung eine Dichtung zwischen zwei parallelen Metalloberflächen zusammendrückt und das Dichtungsmaterial in die mikroskopische Rauheit dieser Oberflächen fließt. Die Form des Sitzbereichs - erhaben, flach, gerillt, mit Feder-und-Nut - bestimmt, wie die Schraubenlast verteilt wird, wie viel Dichtungsfläche aktiv ist und wie gut die Dichtung gehalten wird.
Eine erhabene Fläche konzentriert die Dichtungslast auf einen kleineren Durchmesser, was zu einer höheren Belastung der Einheit und einer einfacheren Abdichtung bei mäßigem Druck führt. Eine Ringnut drückt die Dichtung in einen definierten Kanal, der die Dichtung gegen Innendruck hält.
Eine flache Fläche verteilt die Last auf den gesamten Flansch. Dies ist erforderlich, wenn der entsprechende Geräteflansch aus Gusseisen besteht und bei Belastung wie bei einem Stahlflansch reißen würde. Der Gesichtstyp ist keine kosmetische Entscheidung; es ist der Dichtungsmechanismus.
Erhöhtes Gesicht (RF): Die Standardeinstellung
Die erhabene Fläche ist die häufigste Flanschfläche in industriellen Rohrleitungen und deckt wahrscheinlich 80 % aller im Einsatz befindlichen Flansche ab. Es handelt sich um einen kleinen erhabenen Ring auf der Flanschfläche außerhalb des Lochkreises mit einer glatt bearbeiteten Oberfläche.
Die Höhe der erhöhten Fläche hängt von der Druckklasse ab: Die Klassen 150 und 300 verwenden eine erhöhte Höhe von 1,5 mm, während die Klasse 600 und höher eine erhöhte Höhe von 6,4 mm verwenden. Die Dichtung sitzt auf diesem erhabenen Ring und wird durch die Schraubenlast zwischen zwei einander zugewandten erhabenen Ringen zusammengedrückt.
RF-Flansche nehmen eine breite Palette von Dichtungen auf: Blattdichtungen (asbestfrei, PTFE, Graphit), spiralförmig gewickelte Dichtungen mit Innen- und Außenringen und Kammprofildichtungen. Sie funktionieren im gesamten Bereich der Klassen 150 bis 2500 und sind daher so verbreitet. Der Nachteil besteht darin, dass die Dichtung nicht in einer Hochdruckverbindung enthalten ist. Der Innendruck kann die Dichtung seitlich herausblasen, wenn die Dichtung nicht die richtige Größe hat und verschraubt ist.
RF-Flansche sind Standard in der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie, der chemischen Verarbeitung und der Wasserversorgung. Die Oberflächenbeschaffenheit beträgt normalerweise 125 bis 250 AARH (3,2 bis 6,3 Mikrometer) für Weichdichtungen und 250 bis 500 AARH für Spiraldichtungen.
Flache Fläche (FF): Für spröde Geräteflansche
Der flache Flansch hat überhaupt keinen erhabenen Ring - die gesamte Fläche ist eine flache Ebene. Dies hat einen technischen Grund: Wenn Sie einen Stahlflansch an einen Geräteflansch aus Gusseisen, Bronze oder FRP schrauben, kann das spröde Material die Punktlastkonzentration einer erhabenen Fläche nicht bewältigen.
Wenn Sie versuchen würden, einen HF-Flansch gegen einen Gusseisenflansch zu legen, würde der erhabene Ring das spröde Material durchdringen und es reißen lassen. Die flache Fläche verteilt die Schraubenlast über die gesamte Fläche, und die Dichtung ist eine vollflächige Dichtung, die den gesamten Flansch einschließlich der Löcher usw. abdeckt.
FF-Flansche werden an gusseisernen Ventilen, Pumpen und Geräteflanschen verwendet, typischerweise im Niederdruckbetrieb (Klasse 125 bis Klasse 300). Sie sind bei Prozessrohren, bei denen beide Flansche aus Stahl bestehen, nicht üblich, da sie ein viel höheres Schraubendrehmoment erfordern, um die gleiche Einheitsspannung wie ein RF-Flansch zu erreichen.
Eine praktische Regel: Wenn ein Flansch im Paar aus Gusseisen oder nicht-metallisch ist, verwenden Sie FF auf beiden Seiten mit einer vollflächigen Dichtung. Das Mischen von FF auf der einen Seite und RF auf der anderen Seite funktioniert nicht - die erhabene Fläche zerdrückt den spröden Flansch.
Ringgelenk (RTJ): Hochdruck, hohe Temperatur
Der RTJ-Flansch verfügt über eine bearbeitete kreisförmige Nut (oder zwei konzentrische Halbnuten), die in die Flanschfläche geschnitten ist und in der eine massive Metallringdichtung sitzt. Der Ring hat einen ovalen oder achteckigen Querschnitt und verformt sich unter der Schraubenbelastung plastisch in die Nut hinein, wodurch eine Metall-auf-Metall-Dichtung entsteht, die nicht auf eine weiche Dichtung angewiesen ist.
Dies ist der Gesichtstyp für Klasse 600 und höher, Hochtemperaturanwendungen (über etwa 400 °C) und Öl- und Gasbohrlochkopf-/Weihnachtsbaumanwendungen, bei denen eine weiche Dichtung austreten oder herausplatzen würde.
Die Ringdichtung selbst ist das Dichtungselement: Sie ist weicher als der Flansch (normalerweise Weicheisen, kohlenstoffarmer Stahl, Edelstahl 304/316, Inconel oder Monel, je nach Einsatz) und verformt sich, um sich der Nut anzupassen. Die Flanschfläche selbst kommt nicht in Kontakt - die Dichtung liegt vollständig zwischen dem Ring und den beiden Nutflächen.
RTJ-Flansche werden an Unterwasser-Bohrlochköpfen, Hochdruckverteilern, Dampfbetrieben über 40 bar und sauren Betrieben eingesetzt, wo Graphitdichtungen durch Wasserstoff angegriffen würden. Der Nachteil sind die Kosten: Die Nut ist teuer in der Bearbeitung, der Ring ist ein Präzisionsteil und RTJ-Flansche erfordern eine sorgfältige Handhabung - Eine zerkratzte Nut ruiniert die Dichtung. Sobald der Ring komprimiert ist, kann er nicht wiederverwendet werden. Bei jeder Demontage wird ein neuer Ring montiert.
Männlich und weiblich (M&F): Präzisionsortung
Das männliche und weibliche Flanschpaar verwendet passende erhabene und vertiefte Flächen: Ein Flansch hat eine erhabene männliche Fläche (ca. 6,4 mm hoch), der andere hat eine passende vertiefte weibliche Fläche (ca. 4,8 mm tief). Das männliche Teil passt in das weibliche Teil und die Dichtung sitzt auf der schmalen Ringfläche dazwischen.
Die weibliche Fläche positioniert und hält die Dichtung, wodurch verhindert wird, dass sie durch den Innendruck herausgeblasen wird - Dies ist der Vorteil gegenüber RF. M&F-Flansche werden häufig an Pumpen, Ventilen und Wärmetauscherkanälen verwendet, bei denen die Dichtung während der Montage zentriert bleiben muss und der Geräteflansch bereits ein Innengewinde aufweist.
Die Dichtung an einem M&F-Flansch ist auf die weibliche Aussparung beschränkt und kann daher nicht seitlich herausragen. Dadurch eignet sich M&F für höhere Drücke als RF ohne spiralförmig gewickelten Ring, und die Ausrichtung während der Montage ist einfacher, da der männliche Pilot die beiden Flansche zentriert. Der Nachteil besteht darin, dass die männliche Vorderseite leicht beschädigt wird, wenn der Flansch herunterfällt oder angeschlagen wird. - Eine Kerbe an der männlichen Kante zerstört die Dichtung.
M&F-Flansche sind auch nicht mit RF-Flanschen austauschbar, und Sie können keine männlichen Flansche mit einer flachen Fläche kombinieren. Sie fallen unter ASME B16.5 und werden im gesamten Klassenbereich bis etwa Klasse 900 verwendet.
Nut und Feder (T&G): Dichtung vollständig enthalten
Feder-und-Nut ist die am weitesten zurückhaltende Flächengeometrie: Ein Flansch hat eine erhabene ringförmige Zunge, der andere hat eine passende ringförmige Nut und die Dichtung sitzt vollständig innerhalb der Nut. Im Gegensatz zu M&F ist die Feder schmaler und die Nut tiefer, sodass die Dichtung auf beiden Seiten vollständig umschlossen ist und die äußere Federkante sie vor der Atmosphäre schützt.
T&G-Flansche werden für Dichtungsmaterialien verwendet, die empfindlich auf Oxidation oder Extrusion reagieren - Asbestersatzstoffe, PTFE, spiralförmig-gewickelt im kritischen Betrieb - und für Verbindungen, die nicht regelmäßig demontiert werden.
Der Vorteil ist ein maximaler Dichtungsschluss und eine hervorragende Abdichtung bei flüchtigen oder gefährlichen Betriebsbedingungen. Der Nachteil ist die Wartung: Die Feder ist zerbrechlich, die Nut ist schwer zu reinigen und die Dichtung kann nicht ohne vollständige Demontage überprüft werden.
T&G-Flansche gibt es in großen und kleinen Varianten (großer T&G für Wärmetauscher, kleiner T&G für Pumpenanschlüsse). Sie kommen in allgemeinen Rohrleitungen weniger häufig vor als HF-Verbindungen, sind jedoch bei kritischen Geräteflanschen Standard. Wie M&F sind sie nicht mit anderen Gesichtstypen austauschbar.
Kreuz-Vergleich auf einen Blick
| Gesichtstyp | Dichtung gebraucht | Typischer Klassenbereich | Am besten für |
| Erhöhtes Gesicht (RF) | Blech, Spiral-gewickelt, Kammprofil | 150 - 2500 | Allgemeine Prozessrohrleitungen |
| Flaches Gesicht (FF) | Vollständige-Frontplattendichtung | 125 - 300 | Ausrüstung aus Gusseisen/GFK |
| Ringgelenk (RTJ) | Metallring (oval/achteckig) | 600 - 2500 | Hoher Druck, hohe Temperatur, Bohrlochkopf |
| Männlich und weiblich (M&F) | Geschlossenes Blatt / Spirale | 150 - 900 | Pumpen, Ventile, Wärmetauscher |
| Nut und Feder (T&G) | Vollständig begrenztes Blatt/Spirale | 150 - 900 | Kritischer, gefährlicher Dienst |
Die Nicht-Austauschbarkeitsregel
Die wichtigste Regel: Zwei Flansche mit unterschiedlichen Flächentypen passen nicht zusammen. Sie können einen RF-Flansch nicht mit einem RTJ-Flansch oder einen M&F-Flansch mit einem FF-Flansch verschrauben und eine Abdichtung erwarten. Die Dichtung kann nicht über die gesamte Breite beide Flächen berühren.
Wenn Sie einen Flansch bestellen, geben Sie bei der Anfrage explizit den Flächentyp an und bestätigen Sie, dass die passenden Geräte (Ventil, Pumpe, Kompressor) die gleiche Fläche haben. Ein häufiger Fehler vor Ort besteht darin, bei RF einen Ersatzflansch zu bestellen und dann festzustellen, dass es sich bei der Pumpe um RTJ handelt - das Ersatzteil passt nicht und muss überholt werden. Passen Sie den Gesichtstyp immer an das Typenschild des Geräts an.
Die Oberflächenrauheit ist Teil der Spezifikation
Selbst bei demselben Gesichtstyp ist die Oberflächenbeschaffenheit (Rauheit) wichtig. Eine Dichtung braucht die richtige Rauheit, um in - einzugreifen. Ist sie zu glatt, rutscht sie, ist sie zu rau, kann die Dichtung die Spitzen nicht abdichten. ASME B16.5 spezifiziert typische Oberflächen: 125 bis 250 AARH für weiche Blechdichtungen, 250 bis 500 AARH für spiralförmig gewickelte Dichtungen. Die Oberflächenbeschaffenheit wird anhand des Bearbeitungsmusters auf der Fläche gemessen -, einer kontinuierlichen Spirale oder einer konzentrischen Verzahnung, die mit einem Flanschplanwerkzeug erzeugt wird. Eine Fläche, die durch einen heruntergefallenen Schraubenschlüssel beschädigt oder durch eine fehlerhafte Entfernung der Dichtung beschädigt wurde, muss vor dem Zusammenbau neu bearbeitet werden. Dies ist ein von der Auswahl des Gesichtstyps getrennter Vorgang und der Ursprung vieler Site-Lecks.
Häufige Feldfehler
- Bei Verwendung einer RF-Dichtung an einem RTJ-Flansch dichtet die Dichtung nicht in der Nut ab, weil sie „nah“ aussah. -
- Vermischung von FF- und RF-Flanschen an einem Gusseisenventil, wodurch der Gusseisenflansch unter Last reißt.
- Wiederverwendung einer RTJ-Ringdichtung nach der Demontage - Der Ring hat einen dauerhaften Halt angenommen und lässt sich nicht mehr-abdichten.
- Anziehen eines FF-Flansches mit RF-Schraubenwerten, wodurch der spröde Geräteflansch reißt.
- Die M&F-Innenaussparung wird vor dem Zusammenbau nicht gereinigt, wodurch altes Dichtungsmaterial zurückbleibt, das den Sitz der Außenfläche verhindert.
- Ignorieren Sie die Oberflächenbeschaffenheit und verwenden Sie eine weiche Dichtung auf einer bearbeiteten -glatten Oberfläche ohne Verzahnungen.
So wählen Sie aus
Beginnen Sie mit dem Dienst: Wenn der Druck Klasse 600 oder höher ist oder die Temperatur hoch ist, wird standardmäßig RTJ verwendet. Wenn Sie Gusseisen- oder FRP-Geräte verschrauben, verwenden Sie FF.
Wenn sich die Verbindung an einer Pumpe, einem Ventil oder einem Wärmetauscher befindet, die M&F spezifiziert, passen Sie sie an. Für allgemeine Prozessrohrleitungen unter Klasse 600 verwenden Sie RF mit einer Spiral-gewickelten oder Blechdichtung -. Dies ist aus gutem Grund die Standardeinstellung.
T&G ist für den kritischen Service reserviert, bei dem die Dichtungseindämmung Priorität hat. Überprüfen Sie im Zweifelsfall das Typenschild des Geräts und vergleichen Sie den Gesichtstyp. Die Flanschfläche ist nicht der Ort zum Improvisieren.
