Unternehmensnachrichten über RTJ Flansche: Ring Joint Nutengeometrie, R-, RX- und BX-Dichtungen und Inspektion vor Ort

Ein Ringtyp-Dichtring ist die einzige verschraubte Verbindung in einer Prozessanlage, bei der die Dichtung nicht komprimiert werden muss. Sie muss sich verformen. Ein bearbeiteter Metallring wird in eine Nut gedrückt, die in jede Flanschfläche geschnitten ist, bis Ring und Nut metallisch aufeinandertreffen. Die entstehende Dichtung ist ein schmaler Streifen kontrollierter plastischer Verformung, der gleichzeitig in zwei Flanschen entsteht.

Diese einzige Entscheidung erklärt, warum RTJ-Verbindungen halten, wo eine Faserpackung herausgedrückt würde, warum sie einen zerkratzten Nut nicht verzeihen und warum der Ring, der am Prüfstand abgedichtet hat, nach dem Öffnen der Leitung nicht wieder in die Verbindung eingebaut werden sollte.

Warum es Ringtyp-Dichtungen gibt

Eine Flanschverbindung mit erhöhter Oberfläche verteilt die Schraubenlast über eine ringförmige Auflagefläche. Die Dichtung hat eine Dicke, und diese Dicke gleicht Fehlausrichtungen, Oberflächenunregelmäßigkeiten und die kleinen Bewegungen aus, die auftreten, wenn eine Leitung sich erwärmt. Der Kompromiss ist eine moderate Flächenpressung an der Dichtfläche, was das Dichtungsmaterial zum limitierenden Faktor für Druck, Temperatur und chemische Beständigkeit macht.

Eine RTJ-Verbindung konzentriert die gleiche Last auf einen schmalen Kontaktbereich, sodass die Spannung an der Dichtlinie weitaus höher ist, als jede Flachdichtung aushalten könnte. Der Metallring verschiebt die Betriebsgrenzen in das Metall selbst, und da er sich bereits in die Nut verformt hat, verhält sich die Verbindung fast wie eine geschweißte Verbindung.

Diese Steifigkeit ist auch die Schwäche: Es bleibt keine Dichtungsdicke übrig, um Fehler auszugleichen, sodass eine verschlissene Nut, eine falsche Ringnummer, nicht parallele Flansche oder eine einstufige Schraubenlast jeweils zu einem Leck führen, das durch Nachziehen nicht behoben werden kann. Jede erhöhte Oberfläche an einem RTJ-Flansch ist eine Auflagefläche, keine Dichtung.

Die drei Ringstile: R, RX und BX

Alle drei Familien dichten durch Metall-zu-Metall-Kontakt ab, sind aber nicht frei austauschbar. Ringe nach ASME B16.20 und API 6A werden durch eine R-, RX- oder BX-Nummer identifiziert, und diese Nummer ist der einzige zuverlässige Weg, einen Ring einer Nut zuzuordnen.

Stil R: der Basisring

Der Stil R ist der ursprüngliche Ringtyp und immer noch der gebräuchlichste. Er wird in ovalen und achteckigen Querschnitten hergestellt, die beide in modernen achteckigen Nuten mit flachem Boden austauschbar sind: Der achteckige Ring kontaktiert 23-Grad-schräge Flächen, der ovale Ring abgerundete Enden. Die Dichtflächen sind auf 1,6 Mikrometer Ra oder 63 Micro-Inch RMS poliert, und diese Ringoberfläche, nicht die Flanschfläche, bestimmt die Dichtheit. R-Ringe decken ASME B16.5 Flansche von NPS 1/2 bis NPS 24 und ASME B16.47 Serie A darüber ab.

Stil RX: druckaktiviert in einer R-Nut

Ein RX-Ring ist höher und schwerer als der R-Ring gleicher Größe. Seine äußeren Fasen berühren zuerst die äußeren Nutflächen, sodass eine Dichtung besteht, bevor die Leitung unter Druck gesetzt wird, und steigender Druck drückt den Ring nach außen, um die Sitzspannung zu erhöhen. Diese selbstaktivierende Wirkung widersteht Stoßbelastungen, Prüfdruckspitzen und Vibrationen. RX-Ringe passen in Standard-R-Nuten, aber die zusätzliche Höhe verändert die eingebaute Länge, was bei einem Spool, der auf einen R-Ring abgestimmt ist, wichtig ist.

Stil BX: die API 6A Geometrie

BX-Ringe haben einen etwas größeren Teilkreisdurchmesser als der Nutenteilkreisdurchmesser, sodass der Kontakt am äußeren Rand des Rings beginnt und ihn vorlastet, bevor der Druck ankommt. Jeder Ring hat einen Druckdurchlass, der es ermöglicht, eingeschlossenen Druck auszugleichen. BX-Ringe gehören zu API 6A Bohrlochkopf-Ausrüstungen, passen nur in BX-Nuten und sind nicht mit RX austauschbar.

Nutgeometrie: Wo die Dichtheit entschieden wird

Eine Nut wird durch vier Merkmale definiert, die im Feld wichtig sind: Flankenwinkel, Breite, Tiefe und Teilkreisdurchmesser. Toleranzen werden in Hundertstel Millimeter gemessen und der Ring wird entsprechend bearbeitet, weshalb Ringe nach Nummer und nicht nach Rohrgröße bestellt werden. Der flache Boden dichtet nicht ab; er dient als Bezugspunkt und als Raum für die kleine Verformung, die beim Zusammenbau auftritt.

Schäden sind das praktische Risiko. Eine umlaufende Kratzspur auf einer Flanke ist ein Leckweg, den keine Schraubenlast schließen kann, da sich der Ring nicht in eine Nut verformen kann, die seinem Profil nicht mehr entspricht; Dellen, Grate und Lochfraß sind damit gleichzusetzen. Eine Nachbearbeitung beseitigt den Defekt, verändert aber Tiefe oder Breite, sodass der Flansch anhand der neuen Nutabmessungen neu qualifiziert und mit einem passenden Ring repariert werden muss.

Ringmaterial und Härte: Ein Paar, das nicht umgekehrt werden kann

Die maßgebende Regel ist einfach und wird oft gebrochen: Der Ring muss weicher sein als der Flansch, gegen den er abdichtet. Der Ring ist das Teil, das sich verformen soll; wenn er härter ist als die Nut, verformt sich die Nut und der Flansch wird zum Verbrauchsmaterial. Veröffentlichte Werte sind Obergrenzen, keine Zielvorgaben.

Der Problemfall ist Edelstahl auf Edelstahl. F304 oder F316 Flansche, geschmiedet nach ASTM A182/A182M werden üblicherweise geglüht geliefert, und ein 316er Ring an der 160 HB Obergrenze lässt wenig Spielraum gegenüber einer Nut ähnlicher Härte. Spezifizieren Sie den Ring so, dass seine zulässige Maximalhärte deutlich unter der gemessenen Nuthärte liegt, und bestätigen Sie beides anhand von Werkszeugnissen; eine einzelne Härteangabe auf einer Bestellung ist keine Materialprüfung.

Weicheisen- und niedriglegierte Stahlringe sind bis zu maximal 8 Mikrometer verzinkt zum atmosphärischen Schutz, nicht zur Abdichtung. Jeder Ring trägt dauerhafte, spannungsarme Markierungen, die Stil, Ringnummer, Material und Standard anzeigen.

Schrauben und Montagepraxis

Der Ring verformt sich einmal. Die Schraubenlast muss hoch genug sein, um ihn in die Nut zu zwingen und nach kurzfristiger Entspannung immer noch eine Vorspannung zu hinterlassen; da die Kontaktfläche klein ist, wird diese Last schnell erreicht und der Spielraum für Fehler beim Anziehen ist ebenfalls gering.

• Passen Sie die Schrauben an den Einsatz an. ASTM A193/A193M deckt legierte und Edelstahl-Schrauben für Hochtemperatur- oder Hochdruckarbeiten ab; Tieftemperatur-Einsatz verschiebt sich zu A320/A320M.
• Verwenden Sie die für das Projekt ausgegebenen Drehmomentwerte, nicht generische Tabellen, die Schmiermittel, Beschichtung und Flanschklasse ignorieren. Die Reihenfolge ist im Hinweis zu Flanschschrauben-Drehmoment und Anzugsreihenfolge beschrieben.
• In Etappen in überkreuztem Muster anziehen und den gleichmäßigen Schließvorgang beobachten; eine Verbindung, die zuerst auf einer Seite schließt, hat den Ring bereits gekippt.
• Nut und Ring sauber und trocken halten, da Anti-Seize oder Fett auf den Dichtflächen die Reibung verändern, die der Ring zum Verformen benötigt, und niemals einen Ring wiederverwenden oder zwei Dichtungen einbauen, um eine Lücke zu schließen.

Schrauben sind die Ursache für die meisten Lecks nach der Inbetriebnahme. Eine Verbindung, die einen Kalt-Hydrotest besteht und heiß undicht ist, hat normalerweise die Vorspannung verloren, nicht das Dichtungsvolumen: Schraube, Flansch und Ring dehnen sich mit unterschiedlichen Raten aus.

Inspektion vor dem Schließen der Verbindung

Die meisten RTJ-Ausfälle werden entschieden, bevor die letzte Schraube angezogen ist. Bestätigen Sie beim Zusammenbau die Ringnummer anhand der Flanschmarkierungen und der Leitungsspezifikation; inspizieren Sie jede Nut auf umlaufende Kratzer, Dellen, Grate, Lochfraß und Farbe an den Flanken; prüfen Sie, ob der Ring flach sitzt; verifizieren Sie Material und Härte anhand des Zertifikats; bestätigen Sie, dass die Gewindestifte frei eintreten und gleichmäßig hervorstehen; und notieren Sie den endgültigen Flanschspalt an vier Punkten, damit eine gekippte Verbindung vor dem Drucktest erkannt wird.

Wenn RTJ die falsche Wahl ist

RTJ ist keine gute Standardwahl. Es verdient seinen Platz dort, wo Druck, Temperatur, thermische Zyklen oder Medien eine weichere Dichtung ausschließen; woanders verursacht es zusätzliche Bearbeitungskosten und erfordert eine strenge Wartung ohne Dichtungsnutzen. Eine Umrüstung ist auch nicht einfach nur das Einschneiden einer Nut in eine bestehende Fläche: Flanschdicke, Nutgeometrie, Bauhöhe und Verschraubung ändern sich gemeinsam.

Schlussfolgerung

Eine RTJ-Verbindung wird durch drei vor der Montage festgelegte Dinge bestimmt: die Nut, der Ring und die Schraubenlast. Die Nut muss das richtige Profil und den richtigen Teilkreisdurchmesser ohne umlaufende Beschädigung aufweisen; der Ring muss die richtige Nummer, das richtige Material und die richtige Härte für diese Nut haben; die Schraubenlast muss den Ring einmal gleichmäßig verformen und halten. Wenn alle drei stimmen, hält die Verbindung thermischen Zyklen stand, die eine Flachdichtung zerstören würden.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein ovaler R-Ring einen achteckigen R-Ring in derselben Nut ersetzen?

Ja. Beide haben dieselbe Ringnummer und passen in achteckige Nuten mit flachem Boden, aber sie kontaktieren die Nut unterschiedlich und sollten nicht innerhalb eines Flanschpaares gemischt werden.

Kann ein RX-Ring in einer Standard-R-Nut verwendet werden?

Ja, RX-Ringe passen in Standard-R-Nuten und werden zur Erhöhung der Stoß- und Vibrationsfestigkeit verwendet. Der Ring ist höher, daher erhöht sich die eingebaute Länge und jeder Spool, der auf einen R-Ring abgestimmt ist, muss neu überprüft werden.

Warum leckt eine RTJ-Verbindung nach einem bestandenen Hydrotest?

Normalerweise, weil die Vorspannung verloren ging, nicht weil der Ring versagte. Differentielle Ausdehnung zwischen Schrauben, Flanschen und Ring bei Betriebstemperatur oder eine von Anfang an grenzwertige Nut zeigt sich erst bei Betriebstemperatur.

Ist ein RTJ-Flansch stärker als ein Flansch mit erhöhter Oberfläche?

Der Flanschkörper ist nicht automatisch stärker; das Dichtungssystem ändert sich. Ein Metallring toleriert höhere Drücke und Temperaturen als eine weiche Dichtung und erfordert eine einwandfreie Nut und ausreichende Schraubenlast.

Spezifikation von RTJ-Flanschen für eine Anfrage

Eine Anfrage, die eines dieser Elemente auslässt, wird mit einer Frage und manchmal mit dem falschen Teil zurückkommen: Größe, Klasse und Maßnorm (NPS 6 Klasse 600 nach ASME B16.5); Flanschtyp und -güte (Schweißhals, ASTM A182 F316L); Ringnummer und -stil (R45 achteckig oder RX für eine Nachrüstung); Ringmaterial mit maximaler Härte und Zertifikatsanforderung; und Nutoberflächengüte mit jedem Zeugenpunkt.

RTJ-Flansche in Edelstahl-, Duplex-, Super-Duplex- und Nickellegierungsqualitäten fallen in den Bereich der legierten Stahlflansche, einschließlich Schweißhalsflansche, die mit RF- oder RTJ-Oberflächen geliefert werden. Da eine Ringverbindung nach Ringnummer dimensioniert wird, sollte die technische Anfrage diese Nummer zusammen mit Größe, Klasse, Norm und Material enthalten, damit Flansch und Ring als eine abgestimmte Einheit angeboten werden.

Für die Geometrie, Toleranzen und Härtewerte hinter diesen Familien siehe die technischen Daten für Ringtyp-Dichtungen, veröffentlicht von Flexitallic für Ringe nach ASME B16.20 und API 6A.

Dieser Artikel dient nur allgemeinen Informationszwecken. Die endgültige Auswahl muss auf dem geltenden Code, der Projektspezifikation und der Bestätigung durch qualifiziertes technisches Personal basieren.