Wat is een flens?
Flens, kortweg, is een algemene term die meestal verwijst naar een schijfvormig metalen onderdeel met een aantal vaste gaten, dat gebruikt wordt om andere onderdelen met elkaar te verbinden. Dit type flens wordt veel gebruikt in machines, waardoor het er misschien wat vreemd uitziet. De naam flens is afgeleid van het Engelse woord 'flang'. Het dient om pijpen met elkaar te verbinden. Aan het uiteinde van de pijp heeft de flens een opening waarmee de twee flenzen stevig aan elkaar worden bevestigd. Tussen de flenzen bevindt zich een pakking.
Een flens is een schijfvormig onderdeel, dat het meest voorkomt in pijpleidingtechniek. Flenzen worden in paren gebruikt.
Wat betreft de soorten flensverbindingen zijn er drie componenten:
- Pijpflenzen
- Pakking
- Boutverbinding
In de meeste gevallen is er een specifiek pakking- en boutmateriaal beschikbaar dat van hetzelfde materiaal is gemaakt als de flens. De meest voorkomende flenzen zijn van roestvrij staal. Flenzen zelf zijn echter verkrijgbaar in diverse materialen om aan de specifieke eisen van de locatie te voldoen. Enkele veelgebruikte flensmaterialen zijn monel, inconel en chroommolybdeen, afhankelijk van de specifieke eisen. De beste materiaalkeuze hangt af van het type systeem waarin u een flens met specifieke eisen wilt gebruiken.
7 veelvoorkomende soorten flenzen
Er zijn verschillende soorten flenzen waaruit gekozen kan worden, afhankelijk van de eisen van de locatie. Om de ideale flens te vinden, moeten een betrouwbare werking en een lange levensduur gegarandeerd zijn, en moet er rekening gehouden worden met de meest geschikte prijs.
1. flens met schroefdraad:
Schroefdraadflenzen, die een schroefdraad in de flensboring hebben, worden voorzien van uitwendige schroefdraad op de fitting. De schroefdraadverbinding is hier bedoeld om lassen in alle gevallen te vermijden. De verbinding wordt hoofdzakelijk tot stand gebracht door de schroefdraad aan te passen aan die van de te installeren buis.
2. Lasflenzen met moflasverbinding
Dit type flens wordt doorgaans gebruikt voor kleinere leidingen, waarbij de diameter van het gebied met lage temperatuur en lage druk wordt gekenmerkt door een verbinding waarbij de leiding in de flens wordt geplaatst om een verbinding te garanderen met een enkelvoudige of meervoudige hoeklas. Dit vermijdt de beperkingen die gepaard gaan met schroefdraadeinden in vergelijking met andere gelaste flenstypes, waardoor de installatie eenvoudiger wordt.
3. Overlappende flenzen
Een lapflens is een type flens waarbij het stompe uiteinde aan een fitting wordt gelast om samen met een steunflens een flensverbinding te vormen. Dit ontwerp heeft deze methode populair gemaakt in diverse systemen waar de fysieke ruimte beperkt is, waar frequent demonteren nodig is of waar veel onderhoud vereist is.
4. Schuifflenzen
Schuifflenzen zijn zeer gangbaar en verkrijgbaar in een breed scala aan maten, geschikt voor systemen met hoge debieten en doorvoersnelheden. Door de flens eenvoudig aan te passen aan de buitendiameter van de buis, is de installatie zeer eenvoudig. De installatie van deze flenzen is wel iets technischer, omdat er aan beide zijden hoeklassen nodig zijn om de flens aan de buis te bevestigen.
5. Blindflenzen
Dit type flenzen is zeer geschikt voor het afsluiten van leidingsystemen. De blindplaat heeft de vorm van een afdekplaat die vastgeschroefd kan worden. Eenmaal correct gemonteerd en in combinatie met de juiste pakking, zorgt dit voor een uitstekende afdichting en is de plaat indien nodig eenvoudig te verwijderen.
6. Lasflenzen
Lasflenzen lijken sterk op overlappende flenzen, maar vereisen stomplassen voor de installatie. De betrouwbaarheid van dit systeem en de mogelijkheid om het vele malen te buigen en te gebruiken in hogedruk- en hogetemperatuursystemen, maken het de eerste keuze voor procesleidingen.
7. Speciale flenzen
Dit type flens is het meest bekend. Er is echter een breed scala aan aanvullende, gespecialiseerde flenstypen beschikbaar voor diverse toepassingen en omgevingen. Er zijn verschillende andere opties, zoals nipo-flenzen, weldo-flenzen, expansieflenzen, orifices, lange lashalzen en verloopflenzen.
5 speciale soorten flenzen
1. WeldoFlange
Weldo-flenzen lijken sterk op Nipo-flenzen, omdat ze een combinatie zijn van stomplasflenzen en aftakfittingen. Weldo-flenzen worden gemaakt uit één massief stuk gesmeed staal, in plaats van dat afzonderlijke onderdelen aan elkaar worden gelast.
2. Nipo-flens
Nipoflange is een aftakpijp die onder een hoek van 90 graden is gekanteld. Het is een product dat wordt vervaardigd door stomplassen van flenzen en gesmeed Nipolet-materiaal. Hoewel de Nipoflange een robuust, uit één stuk gesmeed staal bestaat, is het geen product dat uit twee verschillende onderdelen bestaat die aan elkaar zijn gelast. De installatie van de Nipoflange bestaat uit het lassen van het Nipolet-gedeelte aan de apparatuur om de pijp te kunnen plaatsen en het vastschroeven van het flensgedeelte aan de aftakpijpflens door het montageteam.
Het is belangrijk om te weten dat Nipo-flenzen verkrijgbaar zijn in verschillende materialen, zoals koolstofstaal, koolstofstaal voor hoge en lage temperaturen, roestvrij staal en nikkellegeringen. Nipo-flenzen worden meestal vervaardigd met een versterkte constructie, wat ze extra mechanische sterkte geeft in vergelijking met standaard Nipo-flenzen.
3. Elboflange en Latroflange
Een elleboogflens is een combinatie van flens en elleboogstuk, terwijl een elleboogflens een combinatie is van flens en elleboogstuk. Elleboogflenzen worden gebruikt om leidingen onder een hoek van 45 graden af te takken.
4. Draaibare ringflenzen
Het gebruik van draaibare flenzen is bedoeld om de uitlijning van boutgaten tussen twee gekoppelde flenzen te vergemakkelijken. Dit is in veel situaties nuttig, zoals bij de installatie van pijpleidingen met een grote diameter, onderzeese of offshore pijpleidingen en vergelijkbare omgevingen. Deze flenzen zijn geschikt voor veeleisende vloeistoffen in de olie-, gas-, koolwaterstof-, water-, chemische en andere petrochemische en waterbeheerstoepassingen.
Bij pijpleidingen met een grote diameter is de buis aan het ene uiteinde voorzien van een standaard lasflens en aan het andere uiteinde van een draaiflens. Dit werkt door simpelweg de draaiflens op de pijpleiding te draaien, waardoor de operator de boutgaten op een zeer eenvoudige en snelle manier correct kan uitlijnen.
Enkele belangrijke normen voor draaibare flenzen zijn ASME of ANSI, DIN, BS, EN, ISO en andere. Een van de meest populaire normen voor petrochemische toepassingen is ANSI of ASME B16.5 of ASME B16.47. Draaibare flenzen zijn flenzen die in alle gangbare flensvormen gebruikt kunnen worden. Bijvoorbeeld lasflenzen, schuifflenzen, overlappende flenzen, moflasflenzen, enz., in alle materiaalsoorten, in een breed scala aan maten van 3/8" tot 60" en drukken van 150 tot 2500. Deze flenzen kunnen eenvoudig worden vervaardigd uit koolstofstaal, gelegeerd staal en roestvrij staal.
5. Expansieflenzen
Expansieflenzen worden gebruikt om de binnendiameter van een pijp te vergroten, van een bepaald punt tot een ander punt, zodat de pijp kan worden aangesloten op andere mechanische apparatuur zoals pompen, compressoren en kleppen met verschillende inlaatdiameters.
Expansieflenzen zijn meestal stompgelaste flenzen met een zeer grote opening aan het niet-geflensde uiteinde. Ze kunnen worden gebruikt om de binnendiameter van de pijp met één of twee maten, of tot wel 10 cm, te vergroten. Dit type flens heeft de voorkeur boven een combinatie van stomplasverloopstukken en standaardflenzen, omdat ze goedkoper en lichter zijn. Een van de meest gebruikte materialen voor expansieflenzen is A105 en roestvrij staal ASTM A182.
Expansieflenzen zijn verkrijgbaar in drukklassen en maten conform de ANSI- of ASME B16.5-specificaties, en zijn hoofdzakelijk verkrijgbaar in een convexe of vlakke uitvoering (RF of FF). Verloopflenzen, ook wel reduceerflenzen genoemd, hebben precies de tegenovergestelde functie van expansieflenzen: ze worden gebruikt om de binnendiameter van een pijp te verkleinen. De binnendiameter van een pijpleiding kan gemakkelijk worden verkleind, maar niet met meer dan één of twee maten. Als een grotere verkleining wordt nagestreefd, moet een oplossing met een combinatie van stompgelaste verloopstukken en standaardflenzen worden gebruikt.
Flensafmetingen en algemene aandachtspunten
Naast het functionele ontwerp van een flens is de afmeting ervan de factor die de grootste invloed heeft op de flenskeuze bij het ontwerpen, onderhouden en moderniseren van een leidingsysteem. Daarbij moet rekening worden gehouden met de aansluiting van de flens op de leiding en de gebruikte pakkingen om een juiste maatvoering te garanderen. Enkele veelvoorkomende aandachtspunten zijn de volgende:
- Buitendiameter: De buitendiameter is de afstand tussen twee tegenoverliggende randen van het flensvlak.
- Dikte: De dikte wordt gemeten vanaf de buitenkant van de velg.
- Boutcirkeldiameter: Dit is de afstand tussen de respectievelijke boutgaten, gemeten van middelpunt tot middelpunt.
- Pijpmaat: De pijpmaat is de maat die overeenkomt met de flens.
- Nominale boring: De nominale boring is de binnendiameter van de flensconnector.
Flensclassificatie en serviceniveau
Flenzen worden hoofdzakelijk gecategoriseerd op basis van hun vermogen om verschillende temperaturen en drukken te weerstaan. Dit wordt aangeduid met letters of achtervoegsels zoals "#", "lb" of "klasse". Deze achtervoegsels zijn onderling verwisselbaar en variëren per regio of leverancier. De meest voorkomende classificaties staan hieronder vermeld:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
De toleranties voor druk en temperatuur variëren afhankelijk van het gebruikte materiaal, het flensontwerp en de flensmaat. De enige constante is echter de drukclassificatie, die afneemt naarmate de temperatuur stijgt.
Flensvlaktype
Het type flensvlak is ook een zeer belangrijk kenmerk dat een aanzienlijke invloed heeft op de uiteindelijke prestaties en levensduur van de flens. Daarom worden hieronder enkele van de belangrijkste typen flensvlakken geanalyseerd:
1. Platte flens (FF)
Het pakkingoppervlak van een vlakke flens ligt in hetzelfde vlak als het oppervlak van het vastgeschroefde frame. Producten die vlakke flenzen gebruiken, zijn meestal producten die met mallen worden vervaardigd om perfect aan te sluiten op de flens of flensdeksel. Vlakke flenzen mogen niet op omgekeerde zijflenzen worden geplaatst. ASME B31.1 stelt dat bij het verbinden van vlakke gietijzeren flenzen met koolstofstalen flenzen het opstaande vlak van de koolstofstalen flenzen moet worden verwijderd en een pakking over het volledige oppervlak vereist is. Dit is om te voorkomen dat kleine, broze gietijzeren flenzen in de holte spatten die wordt gevormd door de opstaande neus van de koolstofstalen flens.
Dit type flensvlak wordt gebruikt bij de fabricage van apparatuur en kleppen voor alle toepassingen waar gietijzer wordt gebruikt. Gietijzer is brosser en wordt meestal alleen gebruikt voor toepassingen met lage temperaturen en lage drukken. Het vlakke vlak zorgt ervoor dat beide flenzen volledig contact maken over het gehele oppervlak. Vlakke flenzen (FF) hebben een contactoppervlak dat dezelfde hoogte heeft als de schroefdraad van de flens. Tussen twee vlakke flenzen worden volvlakringen gebruikt, die meestal zacht zijn. Volgens ASME B31.3 mogen vlakke flenzen niet worden gekoppeld aan verhoogde flenzen vanwege het risico op lekkage bij de resulterende flensverbinding.
2. Flens met verhoogd vlak (RF)
De flens met verhoogd vlak is het meest voorkomende type dat in de metaalbewerking wordt gebruikt en is gemakkelijk te herkennen. Hij wordt convex genoemd omdat het vlak van de pakking zich boven het vlak van de boutring bevindt. Elk type flens vereist het gebruik van verschillende soorten pakkingen, waaronder diverse platte ringflenzen en metalen composieten zoals spiraalvormige en dubbelwandige vormen.
RF-flenzen zijn ontworpen om de druk verder te concentreren op een kleiner oppervlak van de pakking, waardoor de drukregeling van de verbinding wordt verbeterd. Diameters en hoogtes per drukklasse en diameter worden beschreven in ASME B16.5. De drukklasse van de flens geeft de hoogte aan van het vlak dat wordt opgetild. RF-flenzen zijn bedoeld om de druk verder te concentreren op een kleiner oppervlak van de pakking, waardoor het vermogen van de verbinding om de druk te regelen wordt vergroot. Diameters en hoogtes per drukklasse en diameter worden beschreven in ASME B16.5. Drukwaarden van flenzen.
3. Ringflens (RTJ)
Wanneer een metaal-op-metaalafdichting tussen twee flenzen vereist is (wat het geval is bij toepassingen onder hoge druk en hoge temperatuur, d.w.z. boven 700/800 °C), wordt de ringflens (RTJ) gebruikt.
De flens van de ringafdichting heeft een ronde groef waarin de ringafdichtingspakking (ovaal of rechthoekig) past.
Wanneer twee ringflenzen aan elkaar worden vastgeschroefd en vervolgens worden aangedraaid, vervormt de uitgeoefende boutkracht de pakking in de groef van de flens, waardoor een zeer strakke metaal-op-metaalafdichting ontstaat. Om dit te bereiken, moet het materiaal van de ringpakking zachter (meer buigzaam) zijn dan het materiaal van de flenzen.
RTJ-flenzen kunnen worden afgedicht met RTJ-pakkingen van verschillende typen (R, RX, BX) en profielen (bijvoorbeeld achthoekig/elliptisch voor het R-type).
De meest voorkomende RTJ-pakking is het R-type met een achthoekige doorsnede, omdat deze een zeer sterke afdichting garandeert (de ovale doorsnede is het oudere type). Het "platte groef"-ontwerp is echter geschikt voor beide typen RTJ-pakkingen, met een achthoekige of ovale doorsnede.
4. Tong- en groefflenzen (T&G)
Twee tong- en groefflenzen (T&G-vlakken) passen perfect in elkaar: de ene flens heeft een opstaande rand en de andere groeven waarin ze gemakkelijk passen (de tong schuift in de groef en dicht de verbinding af).
Tong- en groefflenzen zijn verkrijgbaar in grote en kleine maten.
5. Mannelijke en vrouwelijke flenzen (M & F)
Net als bij flenzen met een tand- en groefverbinding, passen mannelijke en vrouwelijke flenzen (M- en F-flenzen) op elkaar.
De ene flens heeft een gedeelte dat buiten het oppervlak uitsteekt, de mannelijke flens, en de andere flens heeft overeenkomstige uitsparingen die in het tegenoverliggende oppervlak zijn gefreesd, de vrouwelijke flens.
Flensoppervlakteafwerking
Om een perfecte aansluiting van de flens op de pakking en de bijbehorende flens te garanderen, vereist het flensoppervlak een zekere mate van ruwheid (alleen bij RF- en FF-flensafwerkingen). Het type ruwheid van het flensoppervlak bepaalt het type "flensafwerking".
De meest voorkomende typen zijn: standaard, concentrisch gekarteld, spiraalvormig gekarteld en gladde flensvlakken.
Er zijn vier basisoppervlakteafwerkingen voor stalen flenzen. Het gemeenschappelijke doel van elke oppervlakteafwerking is echter om de gewenste ruwheid op het flensoppervlak te creëren, zodat een goede passing tussen de flens, de pakking en de tegenflens gegarandeerd is en een kwalitatief goede afdichting wordt verkregen.
Geplaatst op: 8 oktober 2023