Was ist eine Flansch? - Von Typen bis zur Bearbeitung

Ein Flansch ist eine wesentliche Komponente in zahlreichen industriellen Anwendungen und dient in erster Linie als Methode zum Verbinden von Rohren, Ventilen, Pumpen und anderen Geräten, um ein funktionierendes Rohrsystem zu bilden. Im Wesentlichen ist ein Flansch ein erhöhter Rand, Kragen oder eine Rippe, der oft als symmetrische scheibenartige Komponente mit Schraubenlöchern um seinen Umfang herum konstruiert ist. Seine Kernfunktion besteht darin, die einfache Montage und Demontage eines Systems zu ermöglichen und Wartung, Inspektion und Modifikation zu erleichtern. Die Verbindung wird typischerweise durch Verschrauben von zwei Flanschen mit einer Dichtung zwischen ihren Flächen hergestellt, um eine sichere, luftdichte und leckagefreie Abdichtung zu schaffen, die verschiedenen Drücken und Temperaturen standhält. Flansche werden häufig verwendet, da sie eine zuverlässige und flexible Alternative zu dauerhaften Verbindungsverfahren wie dem alleinigen Schweißen bieten.

Die Welt der Flansche ist vielfältig und zeichnet sich durch verschiedene Typen aus, die für spezifische Anwendungsanforderungen, Druckstufen und Verbindungsmethoden ausgelegt sind. Das Verständnis dieser Typen ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Komponente für jedes gegebene Engineering-Projekt.

Einer der häufigsten Typen ist der Weld Neck Flansch. Dieser Flansch, der an seinem langen, konischen Bund erkennbar ist, ist für das Stumpfschweißen an ein Rohr ausgelegt. Der konische Übergang sorgt für eine ausgezeichnete Spannungsverteilung und macht ihn zur bevorzugten Wahl für Hochdruck-, Hochtemperatur- oder Tieftemperaturanwendungen, bei denen Festigkeit und Integrität von größter Bedeutung sind.

Ein weiterer häufig verwendeter Typ ist der Slip-On Flansch. Dieser Flansch wird über das Rohrende geschoben und dann durch Kehlnähte innen und außen gesichert. Obwohl er leichter auszurichten ist und weniger Genauigkeit beim Ablängen des Rohrs erfordert als ein Weld Neck Flansch, ist er aufgrund seiner geringeren Festigkeit und des Potenzials für Leckagen im Allgemeinen nicht für Hochbelastungsanwendungen geeignet.

Der Blindflansch ist eine massive Scheibe ohne Bohrung, die zum Abschluss des Endes eines Rohrsystems, eines Ventils oder einer Druckbehälteröffnung verwendet wird. Er ermöglicht eine zukünftige Erweiterung oder einen einfachen Zugang zur Pipeline. In Verbindung mit einer geeigneten Dichtung bietet er eine hervorragende Abdichtung für Isolationszwecke.

Gewindeflansche, auch als Schraubflansche bekannt, sind mit einem Innengewinde versehen, das mit dem Außengewinde des Rohrs übereinstimmt. Sie werden einfach durch Aufschrauben auf das Rohr befestigt, wodurch das Schweißen entfällt. Dies macht sie ideal für kleine Rohrdurchmesser, Niederdruckanwendungen und hochexplosive oder explosionsgefährdete Bereiche, in denen das Schweißen eine Gefahr darstellt. Sie sind jedoch nicht für Systeme mit hohem Druck oder Temperaturschwankungen geeignet.

Socket Weld Flansche verfügen über eine Muffe, in die das Rohr eingesetzt wird, bevor es mit einer einzigen Kehlnaht um den Bund gesichert wird. Sie werden häufig für Hochdrucksysteme bei kleineren Rohrgrößen verwendet und bieten eine gute Festigkeit und Beständigkeit gegen Innendruck.

Losflansche sind insofern einzigartig, als sie aus zwei Komponenten bestehen: einem Ansatz, der an das Rohr stumpfgeschweißt wird, und einem losen Stützflansch, der über das Rohr geschoben wird. Der lose Flansch ermöglicht eine 360-Grad-Drehung, wodurch die Ausrichtung der Schraubenlöcher vereinfacht wird, was besonders in Systemen von Vorteil ist, die häufig zur Inspektion oder Wartung demontiert werden müssen. Sie werden oft mit Nichteisen-Rohrsystemen wie Aluminium oder Edelstahl verwendet, bei denen kein Schweißen am Flansch selbst erforderlich ist.

Über die Grundstruktur hinaus werden Flansche auch nach ihrer Flanschfläche kategorisiert, der Oberfläche, auf der die Dichtung aufliegt, um die Abdichtung zu erzeugen. Zu den wichtigsten Flächentypen gehören die Raised Face (RF), der gebräuchlichste Typ, bei dem ein kleiner Bereich um die Bohrung angehoben ist, um die Schraubkraft auf einen kleineren Dichtungsbereich zu konzentrieren und die Druckhaltefähigkeit der Verbindung zu erhöhen. Der Flat Face (FF) Flansch hingegen hat eine völlig flache Kontaktfläche und wird typischerweise zum Anschluss an Geräte mit flacher Fläche verwendet, oft mit einer vollflächigen Dichtung. Die Ring-Type Joint (RTJ) Fläche weist eine tiefe Nut auf, in die eine Metallringdichtung gepresst wird, wodurch eine äußerst zuverlässige Abdichtung für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen gewährleistet wird. Weitere Typen sind Male and Female (M&F) und Tongue and Groove (T&G), die komplementäre Oberflächen verwenden, um die Ausrichtung und den Halt der Dichtung zu unterstützen.

Die Herstellung eines hochwertigen, funktionalen Flansches erfordert Präzisionsfertigung, oft unter Verwendung von CNC (Computer Numerical Control) Bearbeitung. Der Herstellungsprozess beginnt typischerweise mit der Materialauswahl, die durch die Einsatzumgebung — Druck, Temperatur und Medienkorrosivität — bestimmt wird. Zu den gängigen Materialien gehören Kohlenstoffstahl, Edelstahl und verschiedene Legierungen.

Der Flanschrohling wird in der Regel durch Verfahren wie Schmieden hergestellt, das einen günstigen Faserverlauf für die Festigkeit liefert, oder durch Gießen für komplexere Geometrien. Sobald der Rohling geformt ist, beginnt der Bearbeitungsprozess. Die CNC-Bearbeitung ist entscheidend, um die engen Toleranzen und präzisen Oberflächengüten zu erreichen, die für eine leckagefreie Abdichtung erforderlich sind.

Zu den wichtigsten Bearbeitungsvorgängen gehören Drehen, Bohren und Planen. Drehoperationen, die oft auf CNC-Drehmaschinen durchgeführt werden, werden verwendet, um den präzisen Außendurchmesser (OD), den Innendurchmesser (ID) und den wesentlichen konischen Bund für Weld Neck Flansche zu erreichen. Der kritischste Bearbeitungsschritt betrifft die Flanschfläche. Die Präzision der Oberflächengüte, ob es sich um die konzentrischen oder spiralförmigen Riffelungen auf einer Raised Face oder die tiefe Nut eines RTJ handelt, ist für die Dichtungsleistung der Dichtung von entscheidender Bedeutung. CNC-Maschinen stellen sicher, dass die erforderliche Mikrooberfläche genau und konsistent erreicht wird. Schließlich werden die Schraubenlöcher präzise gebohrt und manchmal mit CNC-Bohr- und Fräszentren planiert oder gesenkt, um eine perfekte Ausrichtung für die Montage zu gewährleisten. Inspektion und Qualitätskontrolle, unter Einhaltung von Standards wie ASME und ASTM, sind die letzten Schritte, um zu überprüfen, ob alle Abmessungen und Oberflächengüten den strengen Anforderungen industrieller Rohrsysteme entsprechen. Die Präzision der CNC-Bearbeitung verwandelt einen rohen Metallschmiedeteil in eine kritische, hochleistungsfähige Komponente, die in der Infrastruktur auf der ganzen Welt unverzichtbar ist.