Overzicht van Flensverbindingen

Flensverbindingen zijn een van de meest gebruikte verbindingstypes voor pijpen. Deze verbindingen bestaan uit drie verschillende delen: de flens, een afdichting, en bouten. Ze worden gebruikt voor verschillende industriele toepassingen, drukklassen en media. Ze kunnen leidingen in een systeem aansluiten, maar ook componenten zoals kleppen, containers, vaten en nog veel meer toepassingen aansluiten. Deze connectoren bieden het voordeel van een rechtstreekse verbinding zonder verlies van stroming of druk. In dit artikel bekijken we de meest voorkomende flensverbindingen, de voordelen van de verschillende types, en de meest gebruikte toepassingen.

Inhoudsopgave

• Hoe werken flensverbindingen?
• Standaard flensverbindingen
• Andere flenstypes
• Varianten van flensverbindingen
• Flensverbinding materialen
• Flensverbinding classificatie en drukklasse

Hoe werken flensverbindingen?

Flenzen worden gebruikt om leidingcomponenten aan elkaar te verbinden, zoals pijpen, kleppen, fittingen, drukcomponenten en meer. Het verbinden gebeurt met bouten die twee delen met elkaar verbinden, met een pakking ertussen om de verbinding lekvrij te maken. Leidingen worden met de flens verbonden door middel van een draadverbinding, een las zoals de verbinding in figuur 2, of door het gebruik van een insteekverbinding.

Standaard flensverbindingen

Draadflens

Draadflenzen worden verbonden met behulp van een buitendraad op de pijp, en een binnendraad in de boring van de flens. Meestal hoeven deze niet aan elkaar te worden gelast, hoewel dit de verbinding wel zal versterken. Als de verbinding niet is gelast, wordt teflontape of schroefdraadborgmiddel aanbevolen. Dit type flens wordt over het algemeen gebruikt voor relatief lage druk en lage temperaturen, zoals water en perslucht.

In benzinestations en andere gebieden waar het risico op explosies hoog is, zijn draadflenzen verplicht. Lassen in deze omgevingen zou een aanzienlijk gevaar opleveren.

Voorlasflens

Een voorlasflens heeft een lange taps toelopende naaf die aan een pijp wordt gelast. Dit type flensverbinding wordt gebruikt voor hogedruk met hoge of lage temperaturen en biedt een onbeperkte stroom van de media in de leidingen. Omdat er geen obstructie is, zijn er geen problemen met turbulentie, erosie of corrosie van de verbindingen. De pijp en flens moeten worden verbonden via een V-vormige stuiklas met volledige penetratie. Het doel van dit type las is om het volledige draagvermogen van de componenten over te dragen.

Lange voorlasflens

Gelijk aan de voorlasflens, hoewel deze flenzen een verlengde hals hebben die niet taps toeloopt. De hals fungeert in dit geval als een verlengstuk van de boring. Industriële voorlasflenzen worden gebruikt in hoge-druktoepassingen en bij hoge temperaturen. Deze flenzen hebben gewoonlijk dezelfde boringsmaten als leidingen in hetzelfde systeem, hoewel dit naar behoefte kan worden aangepast.

Toepassingen zijn onder meer te vinden in de olie-, gas- en petrochemische industrie. Ze worden vaak gebruikt als mondstukken en ter vervanging van pijpstukken. Zij zijn bestand tegen hogere drukken en vinden hun toepassing in waterleidingen en fabrieksleidingsystemen. Lasflenzen met lange hals hebben gewoonlijk een recht uiteinde in plaats van de afgeschuinde rand die bij voorlasflenzen wordt gebruikt.

Een stuiklas verbindt de lasnekflenzen. Voor toepassingen onder hoge druk, zoals standpijpen voor booreilanden, zorgt het lassen van de hals voor een sterke verbinding en is het een goede optie voor drukvaten.

Vlakke lasflens

Deze flenzen lijken op draadflenzen, maar hebben geen schroefdraad in de flens. In plaats daarvan wordt de pijp op zijn plaats gehouden door twee hoeklassen, één aan de buitenkant van de flens en één aan de binnenkant. Deze lassen, ook wel T-verbindingen genoemd, bestaan uit twee stukken metaal die loodrecht op elkaar staan. De binnendiameter van de flens is iets groter dan de buitendiameter van de pijp. Hierdoor kan de pijp goed in de flens schuiven voordat deze op zijn plaats wordt gelast.

Socketflens

Deze flenzen worden hoofdzakelijk gebruikt voor leidingen van kleine afmetingen en onder hoge druk. De pijp wordt in de flens geschoven en daar vastgehouden met een massieve hoeklas buiten de mofflens. Er moet een uitzettingsspleet zijn tussen de kraag en het uiteinde van de pijp. Deze flenzen zijn niet geschikt voor zeer corrosieve omgevingen omdat de uitzettingsspleet tussen de pijp en de kraag van de mof gevoelig is voor corrosie.

Overschuif flens

Door het gebruik van flenzen met overlappingen kunnen de kosten van verbindingen in pijpleidingsystemen van roestvrij staal of een nikkellegering tot een minimum worden beperkt. Deze flenzen worden altijd gebruikt in combinatie met pijpen met kraaf, zodat de flens zelf van een goedkoper materiaal van lagere kwaliteit kan zijn, zoals koolstofstaal, terwijl het uiteinde, dat in contact komt met de media in het systeem, van hetzelfde materiaal kan zijn als het leidingsysteem. De pijp kan op zijn plaats worden gelast met een stuiklas voor extra sterkte.

Blinde flens

Blindflenzen dichten een pijpleiding af of sluiten deze af om de vloeistofstroom te blokkeren. Wanneer de blinde flenzen zijn losgeschroefd, is de pijpleiding gemakkelijk toegankelijk, zodat de bediener werkzaamheden kan verrichten aan de binnenkant van het uiteinde van de pijpleiding. Deze zijn gemonteerd tegen vlakke koppelingen.

Andere flenstypes

Naast de hierboven genoemde standaard flenstypes zijn er nog meer varianten ontworpen voor speciale toepassingen. Hieronder behandelen we deze specifieke typen:

Nipoflens

Nipoflenzen worden gebruikt voor pijpleidingvertakkingen onder een hoek van 90 graden. Nipoflenzen worden gevormd door een voorlasflens te combineren met een gesmede Nipolet uit één stuk gesmeed staal. De installatie van een Nipoflens bestaat uit het lassen van het Nipolet-gedeelte op de doorvoerpijp en het vastbouten van het geflensde gedeelte op de aftakpijp.

Lasflens

Een Weldoflens is qua ontwerp vergelijkbaar met een Nipoflens; zij zijn een combinatie van een voorhalsflens en een aftakkingsfitting, Weldolet genaamd. Weldoflenzen zijn vervaardigd uit één enkel stuk massief gesmeed staal.

Draaiflens

De draaiflens maakt snelle uitlijning van boutgaten op tegenflenzen mogelijk. Deze eigenschap is ideaal voor de installatie van grote pijpleidingen, offshore- en onderzeese pijpleidingen voor het transport van olie, gas, koolwaterstoffen en andere veeleisende vloeistoffen in petrochemische toepassingen. Draaiflenzen combineren een lashals op de ene pijp en de wartel op de andere pijp. Zij worden vervolgens met elkaar verbonden door de draaiflens op de pijp te draaien, zodat de bouten gemakkelijk kunnen worden verbonden.

Expansieflens

Expansieflenzen worden gebruikt om de doorlaat van een pijpleiding van een bepaald punt naar een ander te vergroten of om pijpleidingen aan te sluiten op andere mechanische inrichtingen zoals pompen, compressoren en kleppen met verschillende inlaatmaten. Expansieflenzen kunnen de pijpboring slechts met maximaal twee maten vergroten. Een standaard flens en een buttweld verloopstuk moeten worden gebruikt voor grotere pijpboringen.

Verloopstuk flens

De functie van een verloopflens is tegengesteld aan die van een expansieflens. Met een verloopflens kan de pijpleiding worden verkleind. Het is alleen veilig om de boring van de pijp met één of twee maten te verkleinen; anders moet een buttweld verloopstuk en een standaard flens worden gebruikt.

Storz flens

Storz-koppelingen worden vaak gebruikt en aangeduid als brandslangkoppelingen. Zij worden op grote schaal gebruikt in vele industrieën, waaronder raffinaderijen, de landbouw, de bouw, de veiligheid op zee en militair gebruik, omdat zij bestand zijn tegen corrosie, zuren en water. De Storz-flens heeft een Storz-koppeling aan de ene kant, en een vlakke kant aan de andere kant.

Varianten van flensverbindingen

De keuze van het type flensvlak heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties en de levensduur van de flenzen. De flenszijde bepaalt zowel het type pakking dat nodig is voor de installatie als de kenmerken van de afdichting die daardoor ontstaat. Hieronder volgt een overzicht van de meest voorkomende varianten.

• Flat Face (FF): Een Flat Face is een flens met een vlak oppervlak in combinatie met een pakking die een groot deel van het flensoppervlak bedekt.
• Raised face (RF): Deze flenzen zijn voorzien van een kleine opstaande ring rond het boorgat en een pakking binnen de boorcirkel.
• Lap Joint (LJ): De Lap Joint houdt in dat het stompe uiteinde tevens het flensuiteinde is; dit maakt het vergelijkbaar met het de Raised Face uitvoering.
• Ring Joint Face (RTJ): De groeven en opstaande randen in deze flenzen komen overeen. Dit ontwerp voorziet in een reservoir voor pakkinglijm en stelt de flenzen in staat zichzelf uit te lijnen tijdens de installatie.
• Male & Female (M&F): De pakking wordt vastgezet met passende groeven en verhoogde gedeelten, vergelijkbaar met tong- en groefflenzen. In tegenstelling tot tong- en groefflenzen blijft bij deze flenzen de pakking aan de vrouwelijke zijde, waardoor een nauwkeuriger positionering mogelijk is en een uitgebreider scala van opties voor pakkingsmaterialen.
• Afdichting: Veel soorten flenzen hebben een gekartelde of gladde afwerking. Het is belangrijk een keuze te maken tussen de opties omdat dit de optimale pakking zal bepalen voor een betrouwbare afdichting. Metalen pakkingen worden het best gebruikt met gladde oppervlakken, terwijl zachte pakkingen baat hebben bij gekartelde oppervlakken.

Flensverbinding materialen

Koolstofstaal, koolstofstaal met een hoog rendement, gelegeerd staal, RVS, duplexstaal en super duplexstaal zijn de meest gebruikte materialen voor pijpflenzen. Voor sommige toepassingen worden echter ook nikkellegeringen gebruikt, zoals Inconel, Incoloy, Hastelloy en Monel. Meer informatie over de chemische eigenschappen van deze materialen vindt u op onze pagina over chemische weerstand.

Koolstofstaal

Flenzen van koolstofstaal hebben uitstekende chemische en mechanische eigenschappen. Koolstofstaal heeft niet alleen een uitstekende vermoeiingssterkte, hoge sterkte, superieure chemische bestendigheid en hoge taaiheid, maar is ook zeer goed bestand tegen scheuren door spanningscorrosie. Dit maakt het een ideaal materiaal voor het verbinden van pijpen.

Gelegeerd staal

In vergelijking met koolstofstaal bevat gelegeerd staal een grotere hoeveelheid chroom en molybdeen. Voor toepassingen die hoge drukken en temperaturen vereisen, is gelegeerd staal ideaal. In vergelijking met koolstofstaal is gelegeerd staal corrosiebestendiger.

Duplexstaal

Duplex staal combineert austeniet en ferriet fasen. Duplexstaal is corrosiebestendig en stijver dan ferritisch staal. Het materiaal is zeer corrosiebestendig in chloride- en zwavelomgevingen. Door zijn magnetische eigenschappen kan duplexstaal worden gebruikt in vele complexe industriële toepassingen.

RVS

Nikkel (Ni), chroom (Cr), en molybdeen (Mo) onderscheiden RVS van andere materialen. Roestvast staal is populair vanwege zijn superieure corrosiebestendigheid. Het kan worden gebruikt om flenzen van alle maten en types te vervaardigen. Leer meer over roestvrij staal in onze 304 vs. 316 roestvrij staal vergelijking.

Flensverbinding classificatie en drukklasse

De drukclassificatie voor een pijpflens, soms klasse, #, of Lbs genoemd, is de maximaal toelaatbare druk die een pijpflens kan weerstaan bij stijgende temperaturen. Er zijn zeven verschillende flensdrukwaarden: 150, 300, 400, 600, 900, 1500, en 2500 volgens ANSI/ASME B16.5.

Dit wordt vooral belangrijk bij het kiezen van de juiste flens voor uw toepassing. Bijvoorbeeld: als we twee flenzen nemen met dezelfde boring, 10 duim, hetzelfde materiaal, koolstofstaal, maar verschillende drukwaarden, 300#, en 1500#, dan:

• De flens met een lagere rating zal minder robuust, kleiner en lichter zijn
• De flens met een hogere rating zal sterker, groter en zwaarder zijn
• De 300# wordt berekend op een druk van 50,1 bar bij 50° C
• De 1500# wordt berekend op een druk van 250,6 bar bij 50° C