Welke flensverbindingen zijn mogelijk bij stalen buizen?

Wat is een flensverbinding bij stalen buizen?

Een flensverbinding bij stalen buizen is een demonteerbare, geboute verbinding tussen twee buisdelen of tussen een buis en een component, zoals een afsluiter, pomp of hulpstuk. Twee passende buisflenzen worden met bouten en moeren tegen elkaar getrokken. Bij mediumvoerende leidingen zorgt doorgaans een flenspakking voor de afdichting.

De prestaties van een flenskoppeling worden niet alleen door de flens bepaald. Ook het flensvlak, de bevestiging aan de buis, de pakking, bouten, moeren, voorspanning, uitlijning en montagekwaliteit beïnvloeden de sterkte en lekdichtheid.

Welke soorten flensverbindingen zijn mogelijk?

Stalen buizen kunnen worden voorzien van vlakke lasflenzen, voorlasflenzen, losse flenzen, schroefdraadflenzen en socket-weldflenzen. Blindflenzen sluiten een leiding af. Daarnaast bestaan reduceerflenzen, integrale flenzen en projectspecifieke flensplaten voor constructieve toepassingen.

Deze benamingen beschrijven niet allemaal hetzelfde aspect. Een lasflens, draadflens of losse flens verwijst vooral naar de aansluiting op de buis. Een blindflens beschrijft een afsluitende functie, terwijl een reduceerflens een afwijkende doorlaat heeft. Verschillende kenmerken kunnen daardoor binnen één flensontwerp worden gecombineerd.

Vlakke lasflens of plaatflens

Een vlakke lasflens, ook wel vlaklasflens of plaatflens voor lassen genoemd, wordt afhankelijk van het ontwerp over of tegen het uiteinde van de stalen buis geplaatst. De flens wordt vervolgens met een rondgaande las bevestigd. Bij een flens die over de buis wordt geschoven, kunnen één of meer hoeklassen worden voorgeschreven.

De Engelse termen plate flange en slip-on flange worden regelmatig als verwante begrippen gebruikt, maar verwijzen binnen normen niet altijd naar exact dezelfde uitvoering. Daarom moeten behalve de productnaam ook het flenstype, de technische tekening en de toepasselijke norm worden vermeld.

Vlakke lasflenzen worden onder meer gebruikt voor watertransport, baggerleidingen, industriële leidingen en buisconstructies met grote diameters. De flensdikte, steekcirkel, boutgaten, lasdoorsnede en het afdichtingsvlak moeten op de belasting en toepassing worden afgestemd.

Solines vermeldt het aanlassen van flenzen als mogelijke bewerking van stalen buizen. Voor een baggerproject met aangelaste flenzen werden buizen van Ø 406,4 x 8,0 millimeter voorzien van twee vlakke lasflenzen met zestien boutgaten, een steekcirkel van 515 millimeter en een flensdikte van 26 millimeter. Dit betreft een projectspecifieke uitvoering en geen algemene standaardmaat.

Voorlasflens of weld-neck flange

Een voorlasflens heeft een conische hals die met een stompe las aan het buiseinde wordt verbonden. Internationaal wordt deze uitvoering aangeduid als weld-neck flange. Door de geleidelijke overgang tussen buis en flens worden krachten en spanningen gelijkmatiger overgebracht.

Voorlasflenzen worden veel toegepast in drukleidingen, procesleidingen en installaties met hogere temperaturen, trillingen of wisselende belastingen. De boring en laskant van de flens moeten aansluiten op de binnendiameter en wanddikte van de stalen buis.

Een voorlasflens is niet automatisch geschikt voor iedere hogedruktoepassing. De toelaatbare bedrijfscondities worden bepaald door de flensnorm, nominale maat, materiaalsoort, temperatuur, druk-temperatuurclassificatie en het ontwerp van de volledige leiding.

Losse flens met kraag of voorlasboord

Bij een losse flensverbinding wordt een kraag, kraagring, boord of stub end aan de buis bevestigd. De losse achterflens kan rond de buis draaien, waardoor de boutgaten tijdens de montage eenvoudig tegenover die van de tegenflens kunnen worden geplaatst.

Deze uitvoering wordt ook een lap-joint flange of losse overschuifflens genoemd. De verbinding is geschikt voor situaties waarin leidingdelen regelmatig worden gemonteerd en gedemonteerd. Ook bij lange buissecties of beperkte montageruimte kan de draaibare flens het uitlijnen vereenvoudigen.

Bij een mediumvoerende leiding vormt de kraag het afdichtingsvlak en staat deze in contact met het medium. De losse achterflens brengt de boutkracht over, maar raakt het medium normaal gesproken niet. De kraag, lasverbinding, achterflens en pakking moeten daarom als één systeem worden gespecificeerd.

Schroefdraadflens of draadflens

Een schroefdraadflens heeft binnendraad en wordt op een stalen buis met passende buitendraad geschroefd. Hierdoor hoeft de flens niet aan de buis te worden gelast. Andere gebruikte benamingen zijn draadflens en threaded flange.

Dit type flenskoppeling komt vooral voor bij kleinere nominale diameters of op locaties waar lassen niet wenselijk of praktisch is. Het draadtype, de maatvoering, de inschroeflengte en eventuele draadafdichting moeten exact op elkaar aansluiten.

De geschiktheid van een flensverbinding met schroefdraad hangt af van de ontwerpcode, druk, temperatuur, het medium en de optredende trillingen. Schroefdraad aanbrengen vermindert plaatselijk de effectieve wanddoorsnede. De oorspronkelijke wanddikte van de buis moet daarom voldoende zijn voor de gekozen draad en belasting.

Socket-weldflens

Bij een socket-weldflens wordt het buiseinde in een daarvoor bestemde insteekkamer geplaatst. De buis wordt vervolgens aan de buitenzijde met een hoeklas aan de flens verbonden. Deze uitvoering wordt voornamelijk toegepast bij kleinere nominale diameters.

Een socket-weldverbinding is compact en vraagt geen stompe las met volledige doorlassing. Aan de binnenzijde blijft echter een constructieve spleet aanwezig. Hiermee moet rekening worden gehouden wanneer spleetcorrosie, productophoping, vermoeiing of strenge reinigingseisen een rol spelen.

Blindflens en reduceerflens

Een blindflens heeft geen doorlaat en sluit een leiding, aftakking of buiseinde af. De afsluiting blijft demonteerbaar, zodat het leidinggedeelte later kan worden geopend voor inspectie, reiniging, onderhoud of uitbreiding.

Omdat een blindflens over het volledige afgesloten oppervlak door de inwendige druk wordt belast, moet de dikte zorgvuldig worden bepaald. Een blindflens met dezelfde nominale maat kan daarom andere afmetingen of een andere massa hebben dan een open leidingflens.

Een reduceerflens, ook bekend als reducing flange, heeft een kleinere centrale doorlaat dan de nominale maat van de tegenflens. Daarmee kunnen onderdelen met verschillende doorlaten worden gekoppeld. De vernauwing kan extra stromingsweerstand en turbulentie veroorzaken. Bij abrasieve media, zoals zand- of slibhoudend water in een baggerleiding, kan bovendien plaatselijke slijtage ontstaan.

Een integrale flens vormt één geheel met een afsluiter, hulpstuk, nozzle of ander component. Deze uitvoering wordt normaal gesproken niet als afzonderlijke flens op een standaard buiseinde aangebracht, maar kan wel onderdeel zijn van de totale flensverbinding.

Stalen buizen koppelen met een constructieve flensplaat

Niet iedere flens aan een stalen buis is een drukhoudende leidingflens. In staalbouw, waterbouw en funderingstechniek worden ringflenzen, kopplaten, voetplaten en geboute eindplaten gebruikt om buissecties, stalen kolommen, funderingsbuizen of buispalen te verbinden.

Een leidingflens moet doorgaans een medium binnenhouden en bestand zijn tegen inwendige druk. Een constructieve flensverbinding draagt vooral normaalkrachten, dwarskrachten, buigmomenten en torsie over. Bij deze toepassing zijn een flenspakking en PN-aanduiding meestal niet relevant.

Voor een constructieve flenskoppeling moeten onder meer de plaatdikte, boutdiameter, boutcirkel, randafstanden, lasverbindingen en belastingen worden berekend. Een voetplaat onder een stalen buis is daardoor technisch niet hetzelfde als een gestandaardiseerde leidingflens.

Constructiestaal zoals S235 of S355 kan voor dragende buisconstructies worden toegepast wanneer het ontwerp en de productspecificaties dit toelaten. Voor drukhoudende toepassingen gelden afzonderlijke materiaal- en producteisen. Een constructieve staalsoort of materiaalcertificaat maakt een buis niet automatisch geschikt voor gebruik als drukleiding.

Flensmaten en normen: EN 1092-1, ISO 7005-1 en ASME

Voor Europese leidingtoepassingen is NEN-EN 1092-1 een belangrijke norm voor ronde stalen flenzen met PN-aanduiding. Deze norm behandelt flenzen voor buizen, afsluiters, hulpstukken en accessoires.

ISO 7005-1 bevat een basisspecificatie voor stalen leidingflenzen in algemene en industriële leidingsystemen. De norm legt de verantwoordelijkheid voor de keuze van de juiste flensserie bij de opdrachtgever of ontwerper.

Binnen het Amerikaanse systeem worden NPS-maten en Class-aanduidingen gebruikt. ASME B16.5 behandelt buisflenzen van NPS ½ tot en met NPS 24. ASME B16.47 heeft betrekking op grote stalen flenzen van NPS 26 tot en met NPS 60.

DN is een nominale aansluitmaat en komt niet noodzakelijk overeen met de exact gemeten binnen- of buitendiameter. PN is een nominale drukaanduiding en geen garantie dat een flens bij iedere temperatuur tot hetzelfde aantal bar mag worden belast. Ook een ASME Class-aanduiding mag niet rechtstreeks als drukwaarde worden gelezen.

Een EN-flens, DIN-flens en ASME-flens zijn niet automatisch uitwisselbaar. Ook wanneer nominale maten vergelijkbaar lijken, kunnen de flensdiameter, steekcirkel, boutgaten, flensdikte en afdichtingsvlakken verschillen. Alleen controleren of de boutgaten passen, is daarom onvoldoende.

De term DIN-flens wordt in de praktijk nog regelmatig gebruikt, maar is zonder een concreet normnummer en de juiste uitvoering geen volledige technische specificatie.

Flensvlakken, flenspakkingen en boutverbindingen

Veelgebruikte afdichtingsvlakken zijn een vlak flensvlak, internationaal aangeduid als flat face, en een verhoogd flensvlak, ook bekend als raised face. Daarnaast bestaan ring-type-joint-, tong-en-groef- en spigot-and-recess-uitvoeringen.

De twee tegenoverliggende flenzen en de pakking moeten bij hetzelfde afdichtingssysteem passen. Een combinatie van niet-passende flensvlakken kan een ongelijke pakkingbelasting, beschadiging of lekkage veroorzaken.

De flenspakking wordt geselecteerd op basis van het medium, de ontwerpdruk, bedrijfstemperatuur, chemische bestendigheid en het toegepaste flensvlak. NEN-EN 1514-1 specificeert afmetingen en markeringen voor niet-metallische vlakke pakkingen voor PN-flenzen volgens onder meer EN 1092-1.

De bouten en moeren moeten voldoende en gelijkmatige voorspanning opbouwen om de pakking gecontroleerd samen te drukken. Beschadigde afdichtingsvlakken, verkeerde uitlijning, een ongeschikte pakking of ongelijkmatig aangetrokken bouten kunnen lekkage veroorzaken.

Technische richtlijnen voor geboute drukhoudende flensverbindingen behandelen daarom ook reiniging, inspectie, uitlijning, pakkingmontage, geschikte smeermiddelen en gecontroleerd aantrekken volgens een voorgeschreven boutvolgorde.

Een flens aan een stalen buis lassen

Bij het aanlassen van een flens aan een stalen buis zijn de haaksheid, centrering en passing belangrijke aandachtspunten. Een scheef aangelaste flens kan montageproblemen, ongelijkmatige pakkingbelasting en ongewenste spanning in de leiding veroorzaken.

De staalsoorten van de buis en flens hoeven niet altijd identiek te zijn, maar moeten wel lastechnisch en constructief met elkaar te combineren zijn. Ook de wanddikte, flensdikte, laskantvoorbereiding, lasmethode, warmte-inbreng en eventuele voorverwarming kunnen invloed hebben op de laskwaliteit.

ISO 15614-1 behandelt de kwalificatie van lasprocedures en ISO 9606-1 de kwalificatie van lassers voor het smeltlassen van staal. ISO 5817 beschrijft kwaliteitsniveaus voor onvolkomenheden in gelaste verbindingen. Het vereiste kwaliteitsniveau moet per toepassing en projectspecificatie worden vastgelegd.

Afhankelijk van de functie en het risiconiveau kan de lascontrole bestaan uit visueel en maatvoeringstechnisch onderzoek, magnetisch onderzoek, penetrant onderzoek, ultrasoon onderzoek of radiografisch onderzoek. Voor mediumvoerende leidingen kan daarnaast een lek- of drukbeproeving worden voorgeschreven.

Welke flens past op een stalen buis?

De juiste flens voor een stalen buis wordt bepaald door de buitendiameter, wanddikte, nominale doorlaat en staalsoort van de buis. Daarnaast zijn de ontwerpdruk, bedrijfstemperatuur, het medium, de belasting en de gewenste demonteerbaarheid belangrijk.

Voor een volledige technische specificatie zijn doorgaans de volgende gegevens nodig:

• het type flens en de toepasselijke norm;
• de DN- of NPS-maat;
• de PN- of Class-aanduiding;
• de staalsoort van de buis en flens;
• het afdichtingsvlak en de flenspakking;
• de steekcirkel, boutgaten en boutkwaliteit;
• de lasdetails en vereiste toleranties;
• de inspectie- en beproevingseisen.

Bij constructieve flensplaten moeten daarnaast de over te dragen normaalkrachten, dwarskrachten, buigmomenten, torsie en eventuele vermoeiingsbelastingen bekend zijn.

Advies over flensverbindingen voor stalen buizen

Wilt u weten welke flens, maatvoering of lasuitvoering geschikt is voor uw stalen buizen? Bespreek uw toepassing en technische specificaties met Solines.

☎️ 0168 – 35 66 55
✉️ sales@solines.nl