Aufgabenstellung und Berechnungsziel
Das Modul AFLT stellt die Abmessungen geschmiedeter Flansche nach ASME B16.5 bereit – der maßgebenden Norm für Rohrleitungsflansche von NPS 1/2 bis NPS 24 in den Druckklassen 150 bis 2500. Statt einer Festigkeitsberechnung liefert das Modul die genormten Geometriedaten: Außendurchmesser, Lochkreisdurchmesser, Schraubenanzahl, Schraubenlochdurchmesser, Kern- und Spannungsquerschnitte sowie die Schraubenlängen, abhängig von Nennweite, Druckklasse, Schedule und Flanschtyp (Vorschweißflansch, Überschiebflansch, Gewindeflansch, Losflansch, Blindflansch).
Zusätzlich werden die für eine anschließende Flanschberechnung nach Appendix 2 benötigten Dichtungsgrößen aufbereitet: mittlerer Kontaktdurchmesser, theoretische Sitzweite, Wirkbreite und Wirkdurchmesser der Dichtungsfläche. Damit dient AFLT als Datenlieferant für die Nachrechnung genormter Flansche unter Lasten, die über das Druck-Temperatur-Rating hinausgehen – etwa bei äußeren Rohrleitungskräften und -momenten.
Gebraucht wird das Modul im Rohrleitungs- und Apparatebau bei jeder Spezifikation von ASME-Flanschverbindungen: für Stücklisten, Schraubenbestellung, Dichtungsauswahl und als Geometriebasis für weiterführende Nachweise.
Regelwerk und Berechnungsbasis: ASME B16.5
So läuft die Berechnung ab
- Nennweite und Druckklasse wählen: Ausgangspunkt sind Nennweite (NPS) und Druckklasse (Class 150–2500). Zusammen mit der Werkstoffgruppe legt ASME B16.5 über die Druck-Temperatur-Ratings fest, ob die Klasse für Druck und Temperatur des Einsatzfalls ausreicht.
- Flanschtyp und Schedule festlegen: Der Flanschtyp (Welding Neck, Slip-On, Threaded, Lap Joint, Blind) und der Rohr-Schedule bestimmen Bohrung und Ansatzgeometrie. Beim Vorschweißflansch muss die Ansatzbohrung zum angeschlossenen Rohr passen, damit die Schweißnaht wurzelseitig bündig ist.
- Flansch- und Schraubendaten ausgeben: Das Modul liefert Außendurchmesser, Lochkreisdurchmesser, Schraubenanzahl, Schraubenlochdurchmesser, Kerndurchmesser und Starrschraubenlänge für die gewählte Kombination – die vollständige Basis für Bestellung und Montage.
- Dichtungskenngrößen ableiten: Aus Innen- und Außendurchmesser der Dichtfläche werden mittlerer Kontaktdurchmesser, theoretische Sitzweite b₀, Wirkbreite b und der Wirkdurchmesser der Dichtungsfläche (Load Reaction Diameter G) bestimmt – die Eingangsgrößen für eine Flanschberechnung nach ASME VIII-1, Appendix 2.
Eingabegrößen
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Schedule | (150, 300, ..., 2500) psi | psi |
| Flanschtyp | Flanschtyp | – |
| Nennweite | (0.5, 0.75, ..., 24) in | in |
| Außendurchmesser | O in | in |
| Flanschdicke | Q in | in |
| Dichtleistendurchmesser | R in | in |
| Ansatzdurchmesser | X in | in |
| Ansatzlänge | Y in | in |
| Min. Gewindelänge **) | T in | in |
| Durchmesser der Bohrung **) | W, B, J in | in |
| Durchmesser des schrägen Ansatzes | H in | in |
| Radius der Kehlnaht | r in | in |
| Lochkreisdurchmesser | in | in |
| Schraubenanzahl | Schrauben | – |
| Außendurchmesser | in | in |
| Schraubenlochdurchmesser | in | in |
| Starrschraubenlänge | in | in |
| Ungefähres Gewicht (wenn vorhanden) | Gewicht | lb |
| Außendurchmesser | O in | mm |
| Flanschdicke | Q in | mm |
| Dichtleistendurchmesser | R in | mm |
| Ansatzdurchmesser | X in | mm |
| Ansatzlänge | Y in | mm |
| Min. Gewindelänge **) | T in | mm |
Häufige Fragen
Muss ein Flansch nach ASME B16.5 überhaupt noch berechnet werden?
Innerhalb der Druck-Temperatur-Ratings gilt der genormte Flansch als nachgewiesen – eine Einzelberechnung ist nicht erforderlich. Eine Nachrechnung (z. B. nach Appendix 2) wird nötig, wenn erhebliche äußere Kräfte und Momente aus der Rohrleitung wirken, Sonderdichtungen mit hoher Mindestpressung eingesetzt werden oder zyklische Beanspruchung vorliegt. Dafür liefert AFLT die Geometriedaten.
Wo endet der Geltungsbereich von ASME B16.5?
B16.5 deckt NPS 1/2 bis NPS 24 ab. Größere Flansche ab NPS 26 regelt ASME B16.47 (Serie A ehemals MSS SP-44, Serie B ehemals API 605) mit teils deutlich abweichenden Lochkreisen und Schraubenzahlen. Beide Normen sind nicht kompatibel – ein Serie-B-Flansch passt nicht auf ein Serie-A-Gegenstück gleicher Nennweite.
Worauf ist bei der Schraubenlänge zu achten?
Die Starrschraubenlänge aus der Norm gilt für die Standardkombination aus zwei Flanschen gleicher Klasse mit erhöhter Dichtleiste (raised face) und Standarddichtung. Zusätzliche Elemente – Scheiben, dickere Dichtungen, Brillenscheiben, Zwischenflansche von Armaturen – verlängern die erforderliche Klemmlänge. Als Faustregel sollen nach der Montage mindestens zwei bis drei Gewindegänge über die Mutter überstehen.
Was unterscheidet Welding-Neck- und Slip-On-Flansch in der Anwendung?
Der Vorschweißflansch (Welding Neck) wird stumpf an das Rohr geschweißt, bringt den vollen Rohrquerschnitt durch und ist für hohe Drücke, Wechselbeanspruchung und tiefe Temperaturen erste Wahl. Der Überschiebflansch (Slip-On) ist montagefreundlicher und billiger, hat aber zwei Kehlnähte, geringere Ermüdungsfestigkeit und wird üblicherweise nur bis moderate Druckklassen und unkritische Medien eingesetzt.