Flansche können systematisch nach ihrer Druckstufe klassifiziert werden, die den maximal zulässigen Betriebsdruck (MAWP) definiert, dem sie unter bestimmten Temperatur- und Mediumbedingungen standhalten können. Diese Klassifizierung ist entscheidend für die Gewährleistung der Sicherheit, die Verhinderung von Leckagen und die Aufrechterhaltung der Systemintegrität in Rohrleitungsnetzen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte englische Aufschlüsselung der Flanschdruckklassen, die mit den wichtigsten internationalen Standards (z. B. ASME, EN, GB) übereinstimmt:
1. Grundlagen der Druckstufe
Druckstufen werden durch Codes (z. B. ASME B16.5, EN 1092-1) definiert und stellen den MAWP unter Standardtestbedingungen (typischerweise 20 °C/68 °F) dar. Bei erhöhten Temperaturen sinkt der zulässige Druck aufgrund der Verringerung der Materialfestigkeit. Zu den wichtigsten Parametern gehören:
- Konstruktionsdruck (DP): Maximaler Druck, für den der Flansch ausgelegt ist.
- Temperaturbereich: Der Temperaturbereich, in dem der DP gilt (z. B. gibt ASME B16.5 Bewertungen von -29 °C bis 427 °C für Kohlenstoffstahl an).
- Druck-Temperatur (P-T)-Tabelle: Eine vom Code vorgeschriebene Tabelle, die den Druck mit der Temperatur für jede Klasse/Güte verbindet.
2. Klassifizierung nach Standardsystemen
A. ASME B16.5 (Nordamerika/Europa): Klassenbasierte Bewertung
ASME B16.5 ist der am weitesten verbreitete Standard für Rohrflansche und Flanschfittings in der Öl-, Gas- und Chemieindustrie. Er definiert sieben primäre Druckklassen (Klasse 150 bis Klasse 2500), mit Zwischenklassen (z. B. Klasse 900, Klasse 1500) für spezielle Anwendungen.
| Klasse |
Konstruktionsdruckbereich |
Hauptmerkmale und Anwendungen |
| Klasse 150 |
Bis zu ~2,0 MPa (290 psi) bei 20 °C |
- Leichteste Klasse; dünne Flanschdicke, kleiner Lochkreisdurchmesser (BCD), weniger Schrauben (4–8 Schrauben).
- Häufig in Niederdrucksystemen: Wasser, Luft, Dampf (≤150 °C) und nicht korrosive Flüssigkeiten.
- Materialien: Kohlenstoffstahl (z. B. ASTM A105), Edelstahl (z. B. ASTM A182 F304). |
| Klasse 300 |
Bis zu ~5,0 MPa (725 psi) bei 20 °C |
- Dickere Flansche, größerer BCD, mehr Schrauben (8–12 Schrauben) als Klasse 150.
- Geeignet für moderate Drücke: Öl-/Gaspipelines, Prozessheizung und Kühlung.
- Materialien: Kohlenstoffstahl (A105), legierter Stahl (A350 LF2 für niedrige Temperaturen). |
| Klasse 600 |
Bis zu ~10,0 MPa (1.450 psi) bei 20 °C |
- Schwerere Konstruktion; Flanschdicke nimmt erheblich zu.
- Wird in Hochdrucksystemen verwendet: Hydraulikleitungen, Druckluft und chemische Verarbeitung (≤427 °C).
- Materialien: Kohlenstoffstahl (A350 LF2), Edelstahl (A182 F316). |
| Klasse 900 |
Bis zu ~15,0 MPa (2.175 psi) bei 20 °C |
- Ausgelegt für sehr hohe Drücke; robuste Flansch-zu-Rohr-Verbindung (Schweißhals oder Muffenschweißung).
- Anwendungen: Hochdruckdampf, Gastransport und Kohlenwasserstoffverarbeitung (≤427 °C).
- Materialien: Legierter Stahl (A354 BC, A182 F51 für Sauergasbetrieb). |
| Klasse 1500 |
Bis zu ~25,0 MPa (3.625 psi) bei 20 °C |
- Extreme Druckbeständigkeit; beschränkt auf spezielle Anwendungen.
- Erfordert dickwandige Rohre (Zeitplan 160 oder höher) und passende Flansche.
- Materialien: Hochfester legierter Stahl (A387 Gr. 22 CL.2). |
| Klasse 2500 |
Bis zu ~42,0 MPa (6.090 psi) bei 20 °C |
- Höchste Standardklasse; wird in kritischen Hochdrucksystemen verwendet (z. B. Ölfeldpipelines, Kernreaktoren).
- Flansche sind sperrig, mit großen Schraubenmustern und Hochleistungsdichtungen (z. B. spiralförmig gewickelt mit Metallmantel).
- Materialien: Superlegierungen (z. B. Inconel 625 für Korrosionsbeständigkeit). |
B. EN 1092-1 (Europa): PN-basierte Bewertung
EN 1092-1 (Europäische Norm) verwendet PN-Bewertungen (Pressure Nominal), wobei "PN" von einem numerischen Wert (z. B. PN10, PN16) gefolgt wird, der den MAWP in bar (1 bar = 100 kPa ≈ 14,5 psi) darstellt. Zu den wichtigsten Klassen gehören:
| PN-Bewertung |
Konstruktionsdruck |
Hauptmerkmale und Anwendungen |
| PN 2.5 |
2,5 bar (~36 psi) |
- Ultraniedriger Druck; leichte Flansche mit flachen Schrauben.
- Wird in Vakuumsystemen, Wasserversorgung und Entwässerung verwendet. |
| PN 6 |
6 bar (~87 psi) |
- Niederdruck; üblich in HLK, Bewässerung und risikoarmer Sanitärinstallation.
- Materialien: Verzinkter Stahl (für Korrosionsbeständigkeit). |
| PN 10 |
10 bar (~145 psi) |
- Niedriger bis moderater Druck; weit verbreitet in der Wasser-/Gasverteilung, Druckluft und Prozessleitungen (≤120 °C).
- Materialien: Kohlenstoffstahl (S235JR), duktiles Gusseisen (EN-GJS-400-15). |
| PN 16 |
16 bar (~232 psi) |
- Moderater Druck; Standard für industrielle Rohrleitungen (z. B. Chemieanlagen, Lebensmittelverarbeitung).
- Flansche haben tiefere Schrauben und dickere Wände als PN10.
- Materialien: Edelstahl (1.4301), Gusseisen (EN-GJS-500-7). |
| PN 25 |
25 bar (~362 psi) |
- Hoher Druck; wird in Dampfleitungen, Hydrauliksystemen und Öl-/Gas-Sammelnetzen verwendet (≤200 °C).
- Erfordert Schweißhals- oder Muffenschweißverbindungen. |
| PN 40 |
40 bar (~580 psi) |
- Sehr hoher Druck; beschränkt auf spezielle Industriesysteme (z. B. Kondensatoren in Kraftwerken, Hochdruckpumpen).
- Flansche werden oft mit Ringdichtungen (RTJ) zur Abdichtung kombiniert. |
| PN 63/PN 100/PN 160 |
63–160 bar (~914–2.320 psi) |
- Ultrahoher Druck; selten in der allgemeinen Industrie, aber in hydraulischen Pressen, Gaskompressoren und Offshore-Plattformen verwendet.
- Kundenspezifische Designs mit verstärkten Flanschringen. |
C. GB/T 9112 (China): Kombinierte Bewertungen
Chinas GB/T 9112-Serie stimmt sowohl mit den ASME- als auch mit den EN-Standards überein und verwendet PN für metrische Bewertungen und verweist auf die ASME-Klasse für internationale Kompatibilität. Zu den gängigen Klassen gehören:
- PN 10/PN 16: Entspricht ASME Klasse 150; Niederdruck-Wasser-/Gassysteme.
- PN 25/PN 40: Entspricht ASME Klasse 300; industrielle Rohrleitungen mit moderatem Druck.
- PN 63/PN 100: Entspricht ASME Klasse 600; Hochdruck-Öl-/Gaspipelines.
- PN 160/PN 250: Spezialklassen für extreme Drücke (z. B. Kerntechnik, Luft- und Raumfahrt).
3. Wichtige Überlegungen zur Auswahl der Druckstufe
- Temperatureffekt: Die Druckstufen sinken mit steigender Temperatur. Beispielsweise können ASME Klasse 300-Flansche, die bei 20 °C mit 5,0 MPa bewertet sind, bei 427 °C möglicherweise nur 3,0 MPa aushalten (gemäß ASME B16.5 P-T-Tabellen).
- Fluideigenschaften: Korrosive, toxische oder hochreine Fluide erfordern höhere Druckklassen, um Leckagen zu vermeiden (z. B. Verwendung von Klasse 600 anstelle von Klasse 300 für saure Medien).
- Rohrplan: Hochdruckflansche müssen mit Rohrplänen übereinstimmen (z. B. verwenden Flansche der Klasse 900 Rohre der Ausführung 80 oder 160, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden).
- Dichtungsverträglichkeit: Höhere Druckklassen erfordern robustere Dichtungen (z. B. spiralförmig gewickelte Metalldichtungen für Klasse 1500+).
Zusammenfassung
Flanschdruckstufen (Klasse oder PN) sind grundlegend für die Auslegung von Rohrleitungssystemen und bestimmen die Materialfestigkeit, die strukturellen Abmessungen und die Dichtungsanforderungen. Die Auswahl der richtigen Klasse gewährleistet Sicherheit, die Einhaltung von Industriestandards und eine optimale Leistung über Temperatur- und Betriebsbedingungen hinweg. Konsultieren Sie immer den relevanten Standard (ASME B16.5, EN 1092-1 oder GB/T 9112) und die P-T-Tabellen für präzise Anwendungen.
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