Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 31.07.2026 Herkunft: Website
In Hochdruck- und Hochtemperatur-Rohrleitungssystemen hängt die Integrität der Verbindung ausschließlich von der präzisen Maßausrichtung zwischen Flanschen und Dichtungselementen ab. Die Angabe einer falsch dimensionierten oder falsch konfigurierten Dichtung führt zu katastrophalen Reifenpannen, diffusen Emissionen, Schäden an der Flanschfläche und ungeplanten Anlagenstillständen. Wenn Sie sich auf veraltete oder verallgemeinerte Größentabellen verlassen, erhöht sich das Risiko von Beschaffungsfehlern und Feldausfällen.
Das Navigieren in den strengen Maßtoleranzen, Materialmarkierungen und Ringkonfigurationen, die durch die Norm ASME B16.20 vorgeschrieben werden, ist eine obligatorische Fähigkeit für Ingenieure und Beschaffungsteams. In diesem Leitfaden wird die Größentabelle für Spiraldichtungen nach ASME B16.20 aufgeschlüsselt und bewertet, wie die Spezifikationen an ASME B16.5-Flansche angepasst und gleichzeitig häufige Installationsrisiken minimiert werden können. Wir prüfen die genauen Maßanforderungen, Materialbeschränkungen und Installationspraktiken vor Ort, die erforderlich sind, um eine leckagefreie Verbindung bei Verwendung eines zu gewährleisten ASME B16.20 Spiraldichtung in anspruchsvollen Industrieumgebungen.
Strenge Maßkontrolle: ASME B16.20 schreibt genaue Abmessungen, Materialien und Toleranzen für Metalldichtungen vor, die ausdrücklich für die Verbindung mit ASME B16.5- und B16.47-Flanschen ausgelegt sind.
Dickentoleranzen sind nicht verhandelbar: Die Standarddicke des Zentrierrings muss unbedingt zwischen 0,117 Zoll (2,97 mm) und 0,131 Zoll (3,33 mm) betragen, um eine ordnungsgemäße Kompression ohne Nachgeben des Flansches zu gewährleisten.
Anforderungen an Innenringe: ASME B16.20 schreibt Innenringe für bestimmte Druckklassen (z. B. Klasse 900 und höher), bestimmte Füllmaterialien (wie PTFE) und größere Rohrgrößen vor, um ein Einknicken in den Prozessfluss zu verhindern.
Standardisierte Nomenklatur: Für die korrekte Produktbeschaffung ist es wichtig, den Unterschied zwischen ASME B16.20-Dichtungstypen (Stil R, CG und CGI) zu kennen und die Standardgrößentabellenvariablen ($d_1$ bis $d_4$) zu verstehen.
Ganzheitliche Bewertung: Für eine ordnungsgemäße Spezifikation müssen nicht nur die Rohrnenngröße (NPS) und die Druckklasse bewertet werden, sondern auch die Oberflächenbeschaffenheit des Flansches, die Kompatibilität des Füllmaterials und die maximalen Bohrungsbeschränkungen.
Inhaltsverzeichnis
Ingenieure müssen die gesetzlichen Grenzen zwischen Rohrleitungskomponenten klar definieren, um Spezifikationsfehler zu vermeiden. ASME B16.5 regelt die Rohrflansche und Flanschformstücke und schreibt den Lochkreis, die Flanschdicke und die Flächenabmessungen vor. Umgekehrt regelt ASME B16.20 die Metalldichtungen, die so konzipiert sind, dass sie in diese spezifischen Flanschabmessungen passen. Sie können keine Dichtung angeben, ohne sich direkt auf die Gegenflanschnorm zu beziehen, da beide als integriertes Dichtungssystem funktionieren.
Die Norm unterteilt Spiraldichtungen anhand ihrer Ringkonfiguration in verschiedene Ausführungen. Die Wahl des falschen Stils garantiert ein Gelenkversagen.
Typ R (nur Dichtungselement): Hersteller entwerfen dieses blanke Dichtungselement für Verbindungskonfigurationen mit Nut und Feder, Stecker und Buchse oder Nut mit Nut. Es fehlen äußere oder innere Führungsringe, sodass die Zentrierung und der Ausblaswiderstand vollständig auf der Flanschgeometrie basieren.
Typ CG (nur Außenring/Zentrierring): Bei diesem Typ wird ein externer massiver Metallring verwendet, um die Dichtung auf der Flanschfläche zu positionieren. Ingenieure spezifizieren in erster Linie Stil CG für Standard-RF-Flansche. Der Außenring fungiert auch als physischer Kompressionsstopp, um ein Quetschen der Wicklung zu verhindern.
Stil CGI (Inner & Outer Rings): Diese Konfiguration verfügt sowohl über einen äußeren Zentrierring als auch über einen inneren massiven Metallring. Standards erfordern den CGI-Typ für Hochdruck-, Temperaturwechsel- und gefährliche Anwendungen. Der Innenring verhindert, dass die Innenwicklungen bei hoher Druckbelastung nach innen knicken.
Ein Standard Die Spiraldichtung ASME B16.20 besteht aus drei Hauptkomponenten, von denen jede eine bestimmte mechanische Funktion erfüllt. Der äußere Zentrierring (oder Führungsring) zentriert die Baugruppe innerhalb des Lochkreises. Es fungiert auch als strikter Kompressionsstopp und leitet überschüssige Schraubenlast vom empfindlichen Dichtungselement weg. Das Dichtungselement enthält abwechselnd Schichten aus V-förmigem Metalldraht und weichem Füllmaterial. Dieser gewundene Abschnitt sorgt für die eigentliche Abdichtung, indem er sich an die Mikrofehler der Flanschfläche anpasst. Schließlich sorgt der Innenring für die radiale Abstützung des Dichtelements. Es verhindert ein Einknicken, schützt die Wicklungen vor direkter Medieneinwirkung und minimiert Turbulenzen im Prozessfluss, indem es den Spalt zwischen den Flanschbohrungen füllt.
Für eine erfolgreiche Dichtungsauswahl müssen mehrere kritische Feldkriterien erfüllt sein. Die Verbindung muss unter maximalen Betriebsdrücken und thermischen Zyklen keine Leckage aufweisen. Beschaffungsteams müssen überprüfbare Materialtestberichte (MTRs) für alle Metallkomponenten einholen, um die Metallurgie zu bestätigen. Bei der Installation müssen die korrekten Kompressionsgrenzen eingehalten werden, wobei sichergestellt werden muss, dass die Flanschflächen den Außenring berühren, ohne dass die Schrauben nachgeben. Schließlich müssen die Füll- und Wickelmaterialien über den gesamten Betriebstemperaturbereich eine vollständige chemische Verträglichkeit mit der Prozessflüssigkeit aufweisen.
Präzise Maßangaben gewährleisten eine ordnungsgemäße Passform in verschiedenen Druckklassen. In den folgenden Tabellen sind die Standardabmessungen für Anwendungen der Klassen 150, 300, 600 und 900 aufgeführt. Das Außendienstpersonal muss diese Abmessungen vor der Installation überprüfen.
NPS (Zoll) |
Druckklasse |
Innenring-ID (d1) mm |
Dichtelement-ID (d2) mm |
Außendurchmesser des Dichtungselements (d3) mm |
Außenring-Außendurchmesser (d4) mm |
|---|---|---|---|---|---|
2 |
150 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
104.6 |
2 |
300 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
111.3 |
2 |
600 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
111.3 |
2 |
900 |
52.3 |
69.9 |
85.9 |
142.7 |
4 |
150 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
174.8 |
4 |
300 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
181.1 |
4 |
600 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
193.5 |
4 |
900 |
102.6 |
120.7 |
149.4 |
206.2 |
8 |
150 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
317.5 |
8 |
300 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
333.2 |
8 |
600 |
203.2 |
231.6 |
269.7 |
358.6 |
8 |
900 |
196.9 |
222.3 |
257.0 |
358.6 |
Ingenieure verwenden bestimmte Variablen, um Dichtungsabmessungen in technischen Zeichnungen und Spezifikationsblättern anzugeben. Die Variable d1 repräsentiert den Innendurchmesser des Innenrings. Die Variable d2 bezeichnet den Innendurchmesser des Dichtelements (Wicklungsanfang). Die Variable d3 gibt den Außendurchmesser des Dichtelements (Ende der Windungen) an. Schließlich stellt d4 den Außendurchmesser des äußeren Zentrierrings dar, der in die Flanschschrauben passen muss.
Die Norm schreibt kritische Dickenbeschränkungen für den Außenring vor. Die Dicke des Außenrings muss zwischen 2,97 mm und 3,33 mm (0,117 bis 0,131 Zoll) betragen. Diese exakte Dicke verhindert eine Überkompression des Dichtelements. Das Dichtungselement selbst ist vor der Kompression typischerweise 4,45 mm (0,175 Zoll) dick. Wenn Techniker eine Schraubenkraft ausüben, wird das Dichtungselement komprimiert, bis die Flanschflächen den Außenring berühren. Ist der Außenring zu dünn, zerquetscht das Dichtelement, zerstört das V-förmige Drahtprofil und führt zu sofortiger Leckage.
Der gewickelte Abschnitt weist spezifische Toleranzen für den Innen- und Außendurchmesser auf, die auf der Nennrohrgröße (NPS) basieren. Diese Abmessungen ändern sich mit zunehmender Druckklasse, um höhere Schraubenlasten und unterschiedliche erhöhte Stirnflächendurchmesser zu berücksichtigen. Das Dichtelement muss perfekt zentriert über dem Dichtbereich der Flanschfläche bleiben. Jede Abweichung beeinträchtigt die Integrität der Dichtung und es besteht die Gefahr eines Platzens unter Druck. Die Norm erlaubt bei kleineren Größen eine Toleranz von +/- 0,8 mm für den Innendurchmesser des Dichtelements und gewährleistet so einen festen Sitz ohne Überlappung der Flanschbohrung.
Der Innendurchmesser des Innenrings (d1) muss perfekt mit der Flanschbohrung übereinstimmen. Diese Ausrichtung verhindert Strömungseinschränkungen und Turbulenzen, die stromabwärts zu Erosion und Korrosion führen können. ASME B16.20 bietet maximale Flanschbohrungsempfehlungen basierend auf Rohrplänen. Ingenieure müssen Rohrpläne überprüfen (z. B. Zeitplan 40, 80, 160), um zu verhindern, dass die Dichtung in den Flüssigkeitsstrom hineinragt. Wenn ein Standard-Innenring in eine dickwandige Rohrbohrung hineinragt, wird der Innenring durch die Flüssigkeitsgeschwindigkeit schließlich von den Windungen gerissen.
Der Standard verwendet einen Dual-Unit-Ansatz. Ingenieure arbeiten je nach Region und Projektspezifikationen oft sowohl in Millimetern als auch in Zoll. Bei der manuellen Umrechnung zwischen diesen Einheiten besteht für Beschaffungsteams das Risiko von Rundungsfehlern. Beziehen Sie sich immer auf die genauen Standardtabellen, anstatt sich auf berechnete Umrechnungen zu verlassen, um die Maßgenauigkeit sicherzustellen. Ein Rundungsfehler von nur 1 mm am Außenringdurchmesser (d4) kann dazu führen, dass die Dichtung nicht in den Lochkreis passt.
Die Auswahl der richtigen Konfiguration erfordert die Bewertung von Betriebsparametern, Materialgrenzen und spezifischen Standardvorschriften. Außendiensttechniker können sich bei der Spezifikation dieser Komponenten nicht auf Vermutungen verlassen.
ASME B16.20 schreibt Innenringe für bestimmte Szenarien vor, um katastrophale Ausfälle zu verhindern. Sie müssen für alle PTFE-gefüllten Spiraldichtungen unabhängig von Größe oder Klasse Innenringe verwenden, da PTFE nicht die radiale Steifigkeit von Graphit aufweist. Aufgrund der extremen Druckbelastungen sind sie für alle Flansche der Klassen 900, 1500 und 2500 vorgeschrieben. Die Norm fordert sie auch für Flansche der Klasse 600 NPS 3 und größer. Über diese strengen Vorschriften hinaus bieten Innenringe einen enormen betrieblichen Wert. Experten vor Ort empfehlen sie für Vakuumanwendungen, Hochgeschwindigkeitsströmungen, Temperaturwechsel und alle Anwendungen, bei denen die Füllstoffextrusion die Prozessmedien verunreinigen könnte.
Die Wicklungsmetallurgie bestimmt die Temperatur- und Korrosionsschwellenwerte der Verbindung. Zu den gängigen Materialien gehören 304SS, 316L, Inconel und Monel. Edelstahl 316L dient als Industriestandard für die meisten Kohlenwasserstoff- und Dampfanwendungen bis zu 1500 °F (815 °C). Für extreme Temperaturen oder stark korrosive Umgebungen ist Inconel 600 oder 625 erforderlich. Füllmaterialien bestimmen die tatsächliche Dichtleistung. Flexibler Graphit eignet sich für allgemeine Hochtemperaturanwendungen und behält seine Integrität bis zu 850 °F (454 °C) in oxidierenden Umgebungen und viel höher in nicht oxidierenden Medien bei. PTFE bietet extreme chemische Beständigkeit, unterliegt jedoch einer strengen unteren Temperaturgrenze von 500 °F (260 °C). Glimmer hält extremer Hitze stand, bei der Graphit oxidieren könnte, und wird häufig in Hochtemperatur-Abgassystemen verwendet.
Die Norm schreibt physische Prägungen am Außenring vor, um die Rückverfolgbarkeit vor Ort zu gewährleisten und Installationsfehler zu verhindern. Diese Markierungen müssen nach der Montage lesbar bleiben. Sie müssen den Namen oder die Marke des Herstellers enthalten. Sie müssen die Flanschgröße (NPS) und die Druckklasse (z. B. 4' Klasse 600) angeben. Der Ring muss die Designstandardbezeichnung ('ASME B16.20') tragen. Schließlich müssen Materialabkürzungen das Wicklungsmetall, das Füllmaterial, den Außenring und die Zusammensetzung des Innenrings angeben. Beispielsweise bezeichnet '316L/FG/CS/316L' eine 316L-Wicklung, einen flexiblen Graphitfüllstoff, einen Außenring aus Kohlenstoffstahl usw Innenring aus 316L.
Für die Außenkante des Zentrierrings gilt ein strenges Farbcodierungssystem, das es Rohrmonteuren ermöglicht, die Dichtungsmaterialien visuell zu identifizieren, während er im Flanschgestell sitzt. Die durchgezogene Felgenfarbe weist auf das Wickelmetall hin. Grün steht beispielsweise für 316SS, Gelb für 304SS und Orange für Monel. Die Streifenfarbe, die an vier äquidistanten Punkten rund um den Rand angebracht ist, weist auf das Füllmaterial hin. Ein grauer Streifen bedeutet Graphit, ein weißer Streifen bedeutet PTFE und ein rosa Streifen bedeutet Glimmer. Dieses visuelle System verhindert, dass eine Niedrigtemperatur-PTFE-Dichtung versehentlich in eine Hochdruckdampfleitung gelangt.
Die Auswahl der Dichtung muss perfekt zur Geometrie und Oberfläche der Flanschfläche passen. Wenn diese Komponenten nicht zueinander passen, führt dies zu einer sofortigen Undichtigkeit während des Hydrotests.
Hersteller entwickeln Dichtungen im CG- und CGI-Stil speziell für RF-Flansche (Raised Face). Der Außenring sitzt außerhalb der erhabenen Fläche und ermöglicht so eine ordnungsgemäße Kompression des Dichtungselements zwischen den erhabenen Flächen. Die Verwendung dieser Metalldichtungen an Flanschen aus Gusseisen mit flacher Fläche (FF) birgt erhebliche mechanische Risiken. Die hohe Schraubenlast, die zum Zusammendrücken der metallischen V-förmigen Wicklungen erforderlich ist, führt häufig dazu, dass spröde Gusseisenflansche reißen oder sich verbiegen, bevor die Dichtung abdichtet. Für nichtmetallische Flansche mit flacher Fläche müssen Ingenieure vollflächige Elastomer- oder komprimierte Plattendichtungen angeben, keine spiralförmigen Wicklungen.
Die Rauheit der Flanschfläche wirkt sich direkt auf die Dichtungsleistung aus. Die erforderliche Oberflächengüte für Spiraldichtungen liegt typischerweise im Bereich von 125 bis 250 Mikrozoll Ra (3,2 bis 6,3 Mikrometer). Diese spezielle phonografische gezackte Rauheit ermöglicht es dem weichen Füllmaterial, unter Schraubenlast in die Mikrofehler der Flanschfläche zu fließen. Eine zu glatte Oberfläche (unter 125 Ra) verhindert den ordnungsgemäßen Sitz und lässt die Dichtung unter Druck radial gleiten. Eine zu raue Oberfläche (über 250 Ra) führt zu tiefen Leckpfaden, die das Füllmaterial nicht vollständig verschließen kann.
Der Außendurchmesser des Zentrierrings ändert sich drastisch zwischen den Druckklassen, um unterschiedliche Lochkreisdurchmesser in B16,5-Flanschen zu berücksichtigen. Eine Dichtung der Klasse 150 passt physikalisch nicht in den Lochkreis eines Flansches der Klasse 300. Umgekehrt beeinträchtigt eine auf einem Flansch der Klasse 150 angebrachte Dichtung der Klasse 300 die Schrauben. Überprüfen Sie vor der Installation immer die Druckklasse auf der Dichtungsstanzung. Versuchen Sie niemals, den Außenring zu modifizieren oder abzuschleifen, damit er an einen nicht passenden Flansch passt.
Bei Feldinstallationen gibt es mehrere allgemeine mechanische Risiken. Eine ordnungsgemäße Schadensbegrenzung stellt die langfristige Integrität der Verbindung sicher und verhindert ungeplante Ausfälle.
Ein zu hohes Schraubendrehmoment oder eine falsche Dichtungsdicke führen zu einer übermäßigen Kompression. Dadurch wird das Dichtelement zerdrückt, die federnde Rückstellung der Metallwicklungen zerstört und der Zentrierring kann ausknicken. Zur Schadensbegrenzung ist die strikte Einhaltung der ASME PCC-1-Schraubrichtlinien unter Verwendung kalibrierter Drehmomentschlüssel oder Spannvorrichtungen erforderlich. Techniker müssen vor der Installation die Außenringdicke von 2,97 mm bis 3,33 mm überprüfen. Wenn der Ring zu dünn ist, zerdrücken die Flanschflächen die Windungen, bevor sie den Kompressionsanschlag berühren.
Ein Knicken tritt auf, wenn Dichtungen ohne Innenringe hohen Druckbelastungen, Vakuumbedingungen oder starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Die inneren Windungen verlieren ihre radiale Stabilität und kollabieren in der Rohrbohrung, wodurch ein Vogelnisteffekt entsteht. Dies schränkt den Durchfluss ein und führt schließlich zum Ausblasen. Zur Risikominderung gehört die standardmäßige Verwendung von CGI-Konfigurationen (innerer und äußerer Ring) für alle kritischen Anwendungen. Legen Sie Innenringe auch dann fest, wenn die Druckklasse dies nicht unbedingt vorschreibt, insbesondere für den zyklischen Dampfbetrieb.
Die Angabe einer Dichtung mit einem Innenring-ID (d1), die mit einer dickwandigen Rohrbohrung kollidiert, führt zu einer Durchflussbeschränkung. Dies passiert häufig bei Schedule 160- oder XXS-Rohrleitungen, bei denen die Rohrwand außergewöhnlich dick ist. Zur Schadensbegrenzung ist vor dem Kauf ein Vergleich der maximalen Bohrungstabelle in ASME B16.20 mit dem tatsächlichen Rohrleitungssystemplan erforderlich. Wenn der Standard-Innenring zu klein ist, müssen Sie einen kundenspezifischen Innenring bestellen, der speziell für das dickwandige Rohr dimensioniert ist.
Nicht verifizierte Lieferanten liefern oft Dichtungen, die nicht den Maß- oder Materialstandards entsprechen. Diese Komponenten verwenden eine minderwertige Metallurgie, falsche Füllverhältnisse oder unterdimensionierte Außenringe, die im Betrieb vorzeitig ausfallen. Zur Schadensbegrenzung ist die ausschließliche Beschaffung von namhaften Herstellern erforderlich. Fordern und überprüfen Sie stets Materialtestberichte (MTRs) für jede Charge. Überprüfen Sie nach Erhalt die physischen Prägungen und Farbcodierungen, um sicherzustellen, dass sie mit den Bestellspezifikationen übereinstimmen.
Stellen Sie sicher, dass die Oberflächenbeschaffenheit des Flansches die Ra-Anforderung von 125 bis 250 Mikrozoll erfüllt.
Stellen Sie sicher, dass die Dichtungsabmessungen, die Druckklasse und die Materialien mit den Rohrleitungsspezifikationen übereinstimmen.
Überprüfen Sie die Dichtung vor dem Einbau auf Abrollen, loses Füllmaterial oder verbogene Ringe.
Richten Sie die Flansche perfekt aus. Verwenden Sie die Schrauben nicht, um falsch ausgerichtete Rohre zusammenzuziehen.
Wenden Sie das Schraubendrehmoment in mindestens vier verschiedenen Durchgängen unter Verwendung eines sternförmigen Kreuzmusters gemäß ASME PCC-1 an.
Stellen Sie sicher, dass Ihr Beschaffungsteam vor der Erteilung von Bestellungen strikt auf die neuesten ASME B16.20-Maßtabellen Bezug nimmt. Überprüfen Sie die Oberflächenbeschaffenheit der Flansche und Rohrpläne, um die Kompatibilität mit Ihrer ausgewählten Dichtungskonfiguration sicherzustellen. Implementieren Sie standardisierte Verschraubungsverfahren gemäß ASME PCC-1, um eine übermäßige Kompression zu verhindern und eine langfristige Verbindungsintegrität sicherzustellen. Fordern Sie immer Materialtestberichte an, um das Risiko auszuschließen, dass minderwertige Komponenten in Ihre Einrichtung gelangen.
2004 als Cixi Xinsheng Sealing Factory gegründet und weiterentwickelt Ningbo Dongheng Sealing im Jahr 2020 bringt das Unternehmen mehr als 20 Jahre Erfahrung mit industriellen Dichtungsprodukten mit. Zu seinen Kompetenzen gehören Spiralwickel-, Kammprofil-, Ringverbindungs-, PTFE-, Graphit- und Packungslösungen, unterstützt durch OEM/ODM-Service, technische Beratung und Lieferung ins Ausland.
A: Die Norm schreibt vor, dass der äußere Zentrierring eine Dicke zwischen 2,97 mm und 3,33 mm (0,117 bis 0,131 Zoll) haben muss, um als ordnungsgemäßer Kompressionsanschlag zu dienen.
A: Innenringe sind für alle PTFE-gefüllten Dichtungen, alle Flansche der Klassen 900, 1500 und 2500 sowie Flansche der Klasse 600 mit NPS 3 und größer obligatorisch.
A: Sie sollten die Verwendung von Standard-Spiraldichtungen an Flanschen aus Gusseisen mit flacher Fläche vermeiden. Die für die Kompression erforderlichen hohen Bolzenkräfte können leicht zu Rissen im spröden Gusseisen führen.
A: Gemäß der Farbcodierung ASME B16.20 weist ein durchgezogener grüner Rand auf Wickelmetall 316SS hin. Ein grauer Streifen weist auf flexibles Graphitfüllmaterial hin.
A: Eine Oberflächengüte von 125 bis 250 Mikrozoll Ra ermöglicht es dem weichen Füllmaterial, in die Flanschnuten zu fließen und so eine dichte, zuverlässige Abdichtung unter Druck zu schaffen.
A: Ein Knicken der inneren Wicklung tritt typischerweise aufgrund übermäßiger Druckbelastungen, thermischer Wechsel oder Vakuumbedingungen auf, wenn die Dichtung keinen tragenden Innenring hat.
