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ICS 23.020.30 Ausgabe Mai 2007 Die AD 2000-Merkblätter werden von den in der „Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter“ (AD) zusammenarbeitenden, nachstehend genannten sieben Verbänden aufgestellt. Aufbau und Anwendung des AD 2000-Regelwerkes sowie die Verfahrensrichtlinien regelt das AD 2000-Merk- blatt G1. Die AD 2000-Merkblätter enthalten sicherheitstechnische Anforderungen, die für normale Betriebsverhältnisse zu stellen sind. Sind über das normale Maß hinausgehende Beanspruchungen beim Betrieb der Druckbehälter zu erwarten, so ist diesen durch Erfüllung besonderer Anforderungen Rechnung zu tragen. Wird von den Forderungen dieses AD 2000-Merkblattes abgewichen, muss nachweisbar sein, dass der sicherheitstechnische Maßstab dieses Regelwerkes auf andere Weise eingehalten ist, z.B. durch Werkstoffprüfungen, Versuche, Spannungsanalyse, Betriebserfahrungen. Fachverband Dampfkessel-, Behälter- und Rohrleitungsbau e.V. (FDBR), Düsseldorf Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften e.V., Sankt Augustin Verband der Chemischen Industrie e.V. (VCI), Frankfurt/Main Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA), Fachgemeinschaft Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate, Frankfurt/Main Stahlinstitut VDEh, Düsseldorf VGB PowerTech e.V., Essen Verband der TÜV e.V. (VdTÜV), Berlin Die AD 2000-Merkblätter werden durch die Verbände laufend dem Fortschritt der Technik angepasst. Anregungen hierzu sind zu richten an den Herausgeber: Verband der TÜV e.V., Friedrichstraße 136, 10117 Berlin. Inhalt 0 Präambel 1 Geltungsbereich 2 Allgemeines 3 Formelzeichen und Einheiten 4 Festigkeitskennwert 5 Sicherheitsbeiwert 6 Berechnung 7 Schrifttum 0 Präambel Zur Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Druckgeräte-Richtlinie kann das AD 2000-Regelwerk angewandt werden, vornehmlich für die Konformitätsbewer- tung nach den Modulen „G“ und „B + F“. Das AD 2000-Regelwerk folgt einem in sich geschlosse- nen Auslegungskonzept. Die Anwendung anderer techni- scher Regeln nach dem Stand der Technik zur Lösung von Teilproblemen setzt die Beachtung des Gesamtkonzeptes voraus. Bei anderen Modulen der Druckgeräte-Richtlinie oder für andere Rechtsgebiete kann das AD 2000-Regelwerk sinngemäß angewandt werden. Die Prüfzuständigkeit richtet sich nach den Vorgaben des jeweiligen Rechts- gebietes. 1 Geltungsbereich Die nachstehenden Berechnungsregeln gelten für kreisför- mige Druckbehälterflansche aus Stahl, Stahlguss, Gussei- sen und Nichteisenmetallen bis zu einem Innendurchmes- ser von 3600 mm. 2 Allgemeines 2.1 Dieses AD 2000-Merkblatt ist nur im Zusammenhang mit AD 2000-Merkblatt B 0 anzuwenden. 2.2 Ausführung 2.2.1 Flansche können geschmiedet oder nahtlos ge- walzt oder gegossen hergestellt oder aus Profilen bzw. Blechstreifen gebogen und stumpf geschweißt oder aus Blechen ausgeschnitten werden (siehe DIN 2519 und DIN 28 030). 2.2.2 Vorschweißflansche und Vorschweißbunde (siehe Bilder 1, 2, 5 und 12) dürfen nicht kreisförmig aus Blechen ausgeschnitten werden. Sollen sie aus Blechen hergestellt werden, so sind Streifen in Walzrichtung zu schneiden und so zu biegen, dass eine Blechoberfläche nach innen zur Flanschachse weist. Außerdem müssen die Blechstreifen Berechnung von Druckbehältern Flansche Die AD 2000-Merkblätter sind urheberrechtlich geschützt. Die Nutzungsrechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, die Wiedergabe auf fotomechanischem Wege und die Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei auszugsweiser Verwertung, dem Urheber vorbehalten. AD 2000-Merkblatt Ersatz für Ausgabe Juli 2003; = Änderungen gegenüber der vorangehenden Ausgabe AD 2000-Merkblatt B8 © Be u t h V e r l ag G m b H, 1 0 7 7 2 B e r l i n www . b e ut h . de AD 2000-Regelwerk - Stand 2010-05

AD2000-B8

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AD2000 Merkblaetter - B8 Flansche

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Page 1: AD2000-B8

ICS 23.020.30 Ausgabe Mai 2007

Die AD 2000-Merkblätter werden von den in der „Arbeitsgemeinschaft Druckbehälter“ (AD) zusammenarbeitenden, nachstehend genanntensieben Verbänden aufgestellt. Aufbau und Anwendung des AD 2000-Regelwerkes sowie die Verfahrensrichtlinien regelt das AD 2000-Merk-blatt G1.Die AD 2000-Merkblätter enthalten sicherheitstechnische Anforderungen, die für normale Betriebsverhältnisse zu stellen sind. Sind überdas normale Maß hinausgehende Beanspruchungen beim Betrieb der Druckbehälter zu erwarten, so ist diesen durch Erfüllung besondererAnforderungen Rechnung zu tragen.Wird von den Forderungen dieses AD 2000-Merkblattes abgewichen, muss nachweisbar sein, dass der sicherheitstechnische Maßstabdieses Regelwerkes auf andere Weise eingehalten ist, z.B. durchWerkstoffprüfungen, Versuche, Spannungsanalyse, Betriebserfahrungen.

Fachverband Dampfkessel-, Behälter- und Rohrleitungsbau e.V. (FDBR), DüsseldorfHauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften e.V., Sankt AugustinVerband der Chemischen Industrie e.V. (VCI), Frankfurt/MainVerband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA), Fachgemeinschaft Verfahrenstechnische Maschinenund Apparate, Frankfurt/MainStahlinstitut VDEh, DüsseldorfVGB PowerTech e.V., EssenVerband der TÜV e.V. (VdTÜV), Berlin

Die AD 2000-Merkblätter werden durch die Verbände laufend dem Fortschritt der Technik angepasst. Anregungen hierzu sind zurichten an den Herausgeber:

Verband der TÜV e.V., Friedrichstraße 136, 10117 Berlin.

I nha l t

0 Präambel

1 Geltungsbereich

2 Allgemeines

3 Formelzeichen und Einheiten

4 Festigkeitskennwert

5 Sicherheitsbeiwert

6 Berechnung

7 Schrifttum

0 Präambel

Zur Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungender Druckgeräte-Richtlinie kann das AD 2000-Regelwerkangewandt werden, vornehmlich für die Konformitätsbewer-tung nach den Modulen „G“ und „B + F“.Das AD 2000-Regelwerk folgt einem in sich geschlosse-nen Auslegungskonzept. Die Anwendung anderer techni-scher Regeln nach dem Stand der Technik zur Lösung vonTeilproblemen setzt die Beachtung des Gesamtkonzeptesvoraus.Bei anderen Modulen der Druckgeräte-Richtlinie oderfür andere Rechtsgebiete kann das AD 2000-Regelwerksinngemäß angewandt werden. Die Prüfzuständigkeitrichtet sich nach den Vorgaben des jeweiligen Rechts-gebietes.

1 Geltungsbereich

Die nachstehenden Berechnungsregeln gelten für kreisför-mige Druckbehälterflansche aus Stahl, Stahlguss, Gussei-

sen und Nichteisenmetallen bis zu einem Innendurchmes-ser von 3600 mm.

2 Allgemeines

2.1 Dieses AD 2000-Merkblatt ist nur im Zusammenhangmit AD 2000-Merkblatt B 0 anzuwenden.

2.2 Ausführung

2.2.1 Flansche können geschmiedet oder nahtlos ge-walzt oder gegossen hergestellt oder aus Profilen bzw.Blechstreifen gebogen und stumpf geschweißt oder ausBlechen ausgeschnitten werden (siehe DIN 2519 undDIN 28 030).

2.2.2 Vorschweißflansche und Vorschweißbunde (sieheBilder 1, 2, 5 und 12) dürfen nicht kreisförmig aus Blechenausgeschnitten werden. Sollen sie aus Blechen hergestelltwerden, so sind Streifen in Walzrichtung zu schneiden undso zu biegen, dass eine Blechoberfläche nach innen zurFlanschachse weist. Außerdem müssen die Blechstreifen

Berechnungvon

DruckbehälternFlansche

Die AD 2000-Merkblätter sind urheberrechtlich geschützt. Die Nutzungsrechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks,der Entnahme von Abbildungen, die Wiedergabe auf fotomechanischem Wege und die Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen,

bleiben, auch bei auszugsweiser Verwertung, dem Urheber vorbehalten.

AD 2000-Merkblatt

Ersatz für Ausgabe Juli 2003; = Änderungen gegenüber der vorangehenden Ausgabe

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auf Dopplungsfreiheit mit Ultraschall geprüft sein, wobeidie Anforderungen des AD 2000-Merkblattes W 9 Ab-schnitt 4.3.5.1 zu erfüllen sind.

2.3 Konstruktionsregeln

2.3.1 Bei der Gestaltung der Flanschverbindung sind fol-gende Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

2.3.1.1 Die Anzahl der Schrauben soll möglichst groß ge-wählt werden, so dass eine gleichmäßige und sichere Ab-dichtung gewährleistet ist. Die Schraubenteilung soll dahernicht größer als 5 dL sein. Die Anzahl der Schrauben sollmindestens 4 betragen.

2.3.1.2 Der Hebelarm a der Schraubenkraft soll mög-lichst klein sein.

2.3.1.3 Der Radius r zwischen dem Flanschblatt und demkegeligen oder zylindrischen Ansatz muss mindestens6 mm betragen, soweit nicht Normflansche verwendet wer-den. Bei wenig verformungsfähigen Werkstoffen, derenBruchdehnung δ5 unter 10 % liegt, ist der Übergangsradiusmindestens gleich der Zargenwanddicke auszuführen; erbraucht jedoch 30 mm nicht zu übersteigen.

2.3.1.4 Bei der Wahl der Dichtung sind ihre mechanischeund thermische Belastbarkeit sowie gegebenenfalls ihrechemische Beständigkeit zu berücksichtigen.

2.3.1.5 Ausführungsbeispiele von Schweißflanschen so-wie Richtlinien für die Schweißnahtabmessungen könnender Tafel 1 sowie den in DIN 28 030 aufgeführten Normenfür Apparateflansche entnommen werden.

2.3.2 Bezüglich der Gestaltung der Flanschverbindungensiehe auch AD 2000-Merkblatt A 5, Abschnitt 3.

2.3.3 Für leicht entzündliche oder giftige Gase sind Flan-sche mit Nut und Feder oder Vor- und Rücksprung oderglatte Flansche mit besonderen Dichtungen (gebördelteDichtungen, Spiral-Dichtungen, Dichtungen mit eingepres-stem Drahtgewebe) zu verwenden.

3 Formelzeichen und Einheiten

Über die Festlegungen des AD 2000-Merkblattes B 0 hi-naus gilt:

dF Flankendurchmesser mm

dL Schraubenlochdurchmesser mm

hA Gesamthöhe eines Flansches mm

hE Höhe eines Einlegeringes mm

hF Höhe des Flanschblattes mm

pF Flächenpressung N/mm2

sF Flanschdicke am Übergang mm

s1 Zargenwanddicke mmW Flanschwiderstand mm3

4 Festigkeitskennwert

Festigkeitskennwerte siehe AD 2000-Merkblatt B 0. Fallsder Werkstoff des zylindrischen Anschlusses einen gerin-geren Festigkeitskennwert als der Flanschwerkstoff hat, istdie im Verhältnis der Festigkeitskennwerte reduzierteWanddicke s1 in die Berechnung einzusetzen.

5 SicherheitsbeiwertSiehe hierzu AD 2000-Merkblatt B 0 Abschnitt 7. Abwei-chend von den Abschnitten 1.1 und 1.2 der Tafel 3 desAD 2000-Merkblattes B 0 können für Grauguss bei derFlanschberechnung sowohl für den ungeglühten als auchfür den geglühten bzw. emaillierten Zustand angewendetwerden:(1) Sicherheitsbeiwert S = 4,01)(2) Sicherheitsbeiwert beim Prüfdruck S′ = 3,01)

6 Berechnung6.1 Allgemeines

6.1.1 Bei der Festigkeitsberechnung müssen die Teile ei-ner Flanschverbindung (Flansche, Schrauben und Dich-tung) stets in Abhängigkeit voneinander betrachtet werden.Die Flanschverbindung muss so bemessen sein, dass siedie Kräfte beim Zusammenbau (Vorverformen der Dich-tung) im Betrieb und im Prüfzustand aufnehmen kann. Istder Prüfdruck PT > 1,43 PS, so ist die Berechnung auchfür diesen Belastungsfall durchzuführen.

6.1.2 Die Berechnung von Flanschen entsprechend denBildern 1, 2, 5, 6, 7, 8 und 10 erfolgt nach der VornormDIN 2505 (Januar 1986) unter Beachtung der dort ange-gebenen Präambel. Die Berechnung kann jedoch auchnach nachstehend aufgeführten Gleichungen erfolgen, dienach hF aufgelöst und soweit möglich vereinfacht sind unddie auch für Anwendungsfälle gelten, welche in denNormen nicht erfasst sind. In der Regel ergeben sich hier-bei dickere Flanschblätter. Bei Apparateflanschen nachDIN 28 030 ist eine Nachrechnung nicht erforderlich, wenndie in den genannten Normen angegebenen Hinweisebezüglich der zulässigen Drücke, Temperaturen und derfür Flansche, Schrauben und Dichtungen zu verwenden-den Werkstoffe beachtet werden. Bis NW 600 einschließ-lich gilt dies auch für Rohrleitungsflansche nach DIN 2500.Bei größeren Nennweiten können Normflansche bei Ver-wendung genormter Dichtungen undicht werden, weshalbeine rechnerische Nachprüfung (siehe auch AD 2000-Merkblatt B 7) notwendig ist. Für die Berechnung derSchrauben gilt AD 2000-Merkblatt B 7. Die errechneteHöhe hF des Flanschblattes muss am ausgeführten Bauteilvorhanden sein. Eindrehungen für normale Nut/Feder-oder Ring-Joint-Verbindungen brauchen nicht berücksich-tigt zu werden.

6.1.3 Die Berechnung von Flanschverbindungen ausrunden Flanschen mit Dichtungen und Schrauben kannauch nach dem in der DIN EN 1591-1 enthaltenen Berech-nungsverfahren unter Berücksichtigung der dort angege-benen Anwendungsgrenzen erfolgen. Die Anwendung die-ser Norm ermöglicht bei der Festigkeitsberechnung derFlanschverbindung neben der Berechnung der Beanspru-chungen aus dem Druck die Berücksichtigung der Bean-spruchungen aus dem Anziehverfahren, aus äußeren Las-ten oder aus unterschiedlichen Temperaturen in den ein-zelnen Bauteilen.

6.1.4 Maßgebend für die Auslegung des Flansches istder größte erforderliche Flanschwiderstand W, der sichaus den Formeln (1) und (2) ergibt.

1) Diesen Werten liegt eine Untersuchung an genormten Festflanschen ausGusseisen mit Lamellengraphit nach dem Bericht der MPA Stuttgart vom21. 11. 1957 zugrunde. Bei abweichenden Flanschformen sind die Sicher-heitsbeiwerte auf S = 5 bzw. S′ = 4 zu erhöhen.

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Es gelten für den Betriebszustand

W =FSB · S

K⋅ a (1)

und für den Einbauzustand

W =FDV · S

K20⋅ aD (2)

Die Formel (1) kann sinngemäß auch für den Prüfzustandangewandt werden.

6.2 Vorschweißflansche mit konischem Ansatznach den Bildern 1 und 2

6.2.1 Flansche mit konischem Ansatz nach den Bildern 1und 2 müssen in den Querschnitten A-A und B-B nachge-rechnet werden. Die Dicke des Flanschansatzes sF darf indie Formeln (4) und (7) mit höchstens 1/3 hF eingesetztwerden. Im Übrigen werden die Berechnungsgrößen nachden Formeln (3) bis (5) gebraucht. Die rechnerische dop-pelte Flanschbreite beträgt

b = da− d i− 2dL (3)

mit dL nach Bild 3. Die Hilfswerte Z und Z1 betragen

Z= (d i + sF) ⋅ s2F (4)

Z1 =34⋅ (d i + s1) · s

21 (5)

Folgende Bedingungen müssen erfüllt sein:

Für Querschnitt A-A (Bild 1)

Die erforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF =1,27 W− Z

b(6)

Für die Hebelarme der Schraubenkraft gelten für den Prüf-druck und den Betriebszustand

a =d t− d i− sF

2(7)

und für den Einbauzustand

aD =dt− dD

2(8)

Bild 1. Vorschweiß-Flansch mit konischem Ansatz(Querschnitt A-A)

Bild 2. Vorschweiß-Flansch mit konischem Ansatz(Querschnitt B-B)

Bild 3. Reduzierter Schraubenlochdurchmesser dL

Für den Querschnitt B-B (Bild 2)Die Lösungen für den Querschnitt B-B gelten in folgendenGrenzen

0,5 ≤hA − hF

hF≤ 1,0

0,1 ≤s1 + sF

b≤ 0,3

In allen anderen Fällen muss nach der Vornorm DIN 2505(10.64), Formeln (14 b) und (14 d), gerechnet werden. Dieerforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF = B ⋅1,27 W − Z1

b(9)

wobei der Hilfswert B nach folgender Formel

B =1 + 2 sm

b· B1

1 +2 smb

(B21 + 2 B1)

(10)

oder aus dem Bild 4 unter Zuhilfenahme folgender Bestim-mungsgrößen ermittelt werden kann

sm =sF + s1

2(11)

B1 =hA − hF

hF(12)

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Bild 4. Hilfswerte B nach Formel (10)

Für die Hebelarme der Schraubenkraft gelten für den Prüf-druck- und Betriebszustand

a=dt − d i − s1

2(13)

und für den Einbauzustand

a D nach Formel (8).

6.2.2 Bei Flanschen mit größeren Nennweiten als 1000,deren Halshöhe h A -- h F mindestens 0,6 h F und derenAnsatzdicke sF -- s1 mindestens 0,25 h F betragen, könnenstatt der Formeln (6) und (9) für die Querschnitte A-A undB-B die Formeln (14) und (15) angewendet werden, die zukleineren Abmessungen führen:

Für Querschnitt A-A

hF = 1,06 W − 0,8 Zb

+ 0,05 Zb · sF

2

− 0,05 Zb · sF

(14)

und für Querschnitt B-B

hF = B ⋅1,06 W − 2 Z1

b(15)

Für die Hebelarme der Schraubenkraft gelten die Formeln(8) und (13).

6.3 Vorschweißbunde mit konischem Ansatz nachBild 5

Die Berechnung erfolgt nach den Formeln (3) bis (15), wo-bei statt dt der Wert für da und dL = 0 einzusetzen ist.

Bild 5. Vorschweißbund mit konischem Ansatz

6.4 Aufschweißflansche nach den Bildern 6 und 7

Für die Berechnung der Aufschweißflansche nach denBildern 6 und 7 werden Berechnungsgrößen nach denFormeln (16) bis (19) benötigt. Die Dicke s1 darf nur mithöchstens 1/2 hF in die folgenden Formeln eingesetzt wer-den. Die wirksame doppelte Flanschbreite beträgt

b = da− d2− 2dL (16)

mit dL nach Bild 3. An Stelle von d2 kann auch di gesetztwerden, wenn die Schweißnähte den Ausführungen 4 oder5 der Tafel 1 entsprechen. Der Hilfswert Z beträgt

Z = (d i + s1) ⋅ s21 (17)

Für die Hebelarme der Schraubenkraft gelten für den Prüf-druck und Betriebszustand

a =d t− d i− s1

2(18)

und für den Einbauzustand

aD =dt − dD

2(19)

Die erforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF =1,42 W− Z

b(20)

Die Abmessungen des verstärkten zylindrischen Ansatzessollen etwa mit denen der DIN 28 038 übereinstimmen.

Bild 6. Aufschweißflansch

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Bild 7. Aufschweißflansch

6.5 Aufschweißbunde nach Bild 8

Die Berechnung erfolgt nach Abschnitt 6.4, wobei statt d tder Wert für da und dL = 0 einzusetzen ist.

Bild 8. Aufschweißbund

6.6 Nach innen liegende Aufschweißflansche nach Bild 9

Für die Berechnung nach innen liegender Aufschweißflan-sche nach Bild 9 werden die Berechnungsgrößen nachden Formeln (21) bis (26) benötigt. Die wirksame doppelteFlanschbreite beträgt

b = d − d i− 2dL (21)

mit dL nach Bild 3. Der Hilfswert Z beträgt

Z= (d + s1) ⋅ s21 (22)

Bild 9. Nach innen liegender Aufschweißflansch

Tafel 1. Anwendungsbereich verschiedener Aufschweiß-flansche

Nahtausführung Schweißnaht-dicke

Begrenzungdi ¡ pmm bar

1.

g1 + g2 ≥ 1,4 s1 10 000

2.

g1 + g2 ≥ 1,4 s1 10 000

3.

g1 + g2 ≥ 2 s1 20 000

4.

g1 + g2 ≥ 2 s1 --

5.

g1 + g2 ≥ 2 s1 --

DerUnterschiedzwischeng1undg2darf nichtmehrals25 %betragen.

Für die Hebelarme der Schraubenkraft gilt für den Prüf-druck und Betriebszustand

a = a1+ a2d2

d2D− 1 (23)

mit

a1 =d− dt + s1

2(24)

a2 =d− dD + 2 s1

4(25)

und für den Einbauzustand

aD =dt− dD

2(26)

Die erforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF =1,42 W− Z

b(27)

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6.7 Losflansche nach Bild 10

Für die Berechnung der Losflansche nach Bild 10 betragendie wirksame doppelte Flanschbreite

b= da − d i − 2dL (28)

mit dL nach Bild 3und die Hebelarme für den Betriebs- bzw. Einbauzustand

a = aD =dt− d4

2(29)

Die erforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF = 1,27 · Wb

(30)

Die Flächenpressung zwischen Bund und Losflansch istmit Hilfe der Formel (31) zu überprüfen.

pF = 1,27FSB

d24 − d2i(31)

pF darf den kleineren Festigkeitskennwert K nicht über-schreiten.

Bild 10. Losflansch

6.8 Flansche für Klappschrauben nach Bild 11

Die Berechnung kann nach der Vornorm DIN 2505 (10.64)mit dL = 0 erfolgen.

Als Außendurchmesser ist da* einzusetzen.

Bild 11. Flansch für Klappschrauben

6.9 Flanschemit durchgehenderDichtungnachBild 12

Der Hebelarm der Schraubenkraft beträgt für den Betriebs-zustand

a =dt− d i− s1

2(32)

und für den EinbauzustandaD = 0.

Die erforderliche Höhe des Flanschblattes beträgt

hF = C · 2Wdt · π − dL · n

(33)

wobei der Beiwert C aus der Tafel 2 zu entnehmen ist. Er-fahrungsgemäß können sich bei dieser Ausführungsformbei höheren Drücken und größeren Dichtungsbreiten zu-nehmende Dichtungsschwierigkeiten ergeben.

Tafel 2. Berechnungsbeiwert C für Flansche mit durch-gehender Dichtung

Flanschform Beiwert C

Vorschweißflansch 0,9

alle übrigen Flansche 1,1

Bild 12. Flansch mit durchgehender Dichtung

6.10 Losflansch mit geteiltem Einlegering nach Bild 13

6.10.1 Der Flansch (Losflansch) ist nach Abschnitt 6.7,6.11 oder 6.12 zu berechnen.

Bild 13. Flansch mit geteiltem Einlegering

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6.10.2 Der Einlegering ist auf Abscherung nach Formel(34), auf Biegung nach Formel (35) und auf Flächenpres-sung nach Formel (37) zu berechnen. Die Höhe des Einle-geringes hE ist nach dem größten der sich aus den For-meln (34) und (35) ergebenden Wert zu bestimmen:

hE = 0,4FSB· S

d1 · K(34)

hE = 1,91 · Wd1

(35)

Anstelle der Hebelarme a bzw. aD ist in die Formeln (1)und (2) für den Flanschwiderstand W der Hebelarm

a2 =d2− d1

2einzusetzen. (36)

Die Flächenpressung beträgt

pF = 1,27 ·FSB

d21 − d2(37)

Sie darf den kleineren Festigkeitskennwert nicht über-schreiten.

6.10.3 Der durch hR gekennzeichnete Querschnitt derRohrplatte ist auf Biegung zu berechnen. Die Höhe desdurch die Nut gebildeten Bundes am Rohrboden mussmindestens betragen

hR = 1,91 · Wd

(38)

Als Hebelarm a bzw. aD ist in die Formel (1) und (2) fürden Flanschwiderstand W

a3 =d1− d

2einzusetzen. (39)

Für die Nase am Losflansch gelten die gleichen Festlegun-gen sinngemäß.Der durch hR gekennzeichnete Querschnitt und die Naseam Losflasch sind auf Abscheren und Flächenpressung zuüberprüfen.

6.11 Geteilte Losflansche nach Bild 14

Die Berechnung geteilter Losflansche nach Bild 14 wirdnach Abschnitt 6.7 durchgeführt. Wegen des einmal ge-teilten Ringes müssen die Schraubenkräfte jedoch verdop-pelt werden, so dass die erforderliche Höhe des Flansch-blattes statt aus Formel (30) aus

hF = 2,54 · Wb

(40)

bestimmt werden muss.

Bild 14. Geteilter Losflansch (ein Ring)

6.12 Geteilte Losflansche nach Bild 15

Die Berechnung geteilter Losflansche nach Bild 15 wirdnach Abschnitt 6.7 durchgeführt. Wegen des einmal geteil-ten Doppelringes mit um 90° versetzten Fugen müssen dieSchraubenkräfte jedoch um 50 % erhöht werden, so dassdie erforderliche Höhe des Flanschblattes statt aus Formel(30) aus

hF = 1,91 · Wb

(41)

bestimmt werden muss, wobei die Höhe jedes Flanschblat-

tes (h1, h2) mindestenshF2betragen muss.

Bild 15. Geteilter Losflansch (Doppelring mit versetztenTrennfugen)

6.13 Aufgeschraubte Flansche nach Bild 16

Für die Berechnung aufgeschraubter Flansche nach Bild16 gilt

b = da − dF − 2dL (42)

Die Hebelarme für den Betriebs- bzw. Einbauzustand be-tragen

a = aD =d t− dF

2(43)

Bild 16. Aufgeschraubter Flansch

Die erforderliche Dicke hF des Flanschblattes wird nachFormel (30) ermittelt. Das Gewinde ist auf Abscheren wiefolgt zu berechnen

KS≥

2 FSB

hF · π · dF(44)

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AD 2000-Merkblatt

6.14 Flanschblattneigung

Feste Flansche, die entsprechend den vorstehenden For-meln ausgelegt sind, genügen den Festigkeitsanforderun-gen. Es können jedoch z. B. bei Flanschen aus hochfestenWerkstoffen sowie bei Flanschen aus Nichteisenmetallenoder bei Flanschen größeren Durchmessers Dichtheits-schwierigkeiten wegen zu großer Schrägstellung desFlanschtellers auftreten. Es wird deshalb empfohlen, beiWeichstoffdichtungen und Metallweichstoffdichtungen dieFlanschblattneigung Ä in der Größenordnung von etwa 0,5bis 1° zu begrenzen [4], Bild 17. Der Flansch muss dannunter Umständen dicker ausgeführt sein, als es aufgrundder Festigkeitsanforderungen notwendig wäre.

Bild 17. Verformungsschema eines festen Flansches

7 Schrifttum

[1] Schwaigerer, S.: Die Berechnung der Flanschverbin-dungen im Behälter- und Rohrleitungsbau. VDI-Z. 96(1954) Nr. 1, S. 7/12.

[2] Haenle, S.: Beiträge zum Festigkeitsverhalten von Vor-schweißflanschen. Forschung auf dem Gebiet des In-genieurwesens 23 (1957) H. 4, S. 113/34.

[3] Bühner, H., Kopp, L., u. E. Schwarz: Das Festigkeits-verhalten von Apparateflanschen. VDI-Z. 107 (1965)Nr. 10, S. 445/55.

[4] Schwaigerer, S.: Festigkeitsberechnung im Dampfkes-sel-, Behälter- und Rohrleitungsbau. 4. Auflage (1983),Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York.

[5] VDI-Richtlinie 2230. VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf.

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