Flanges and their joints - Design rules for gasketed circular flange connections - Part 1: Calculation

This European Standard defines a calculation method for bolted, gasketed, circular flange joints. Its purpose is to ensure structural integrity and control of leak tightness. It uses gasket parameters based on definitions and test methods specified in EN 13555. The calculation method is not applicable to joints with a metallic contact out of the sealing face or to joints whose rigidity varies appreciably across gasket width. For gaskets in incompressible materials, which permit large deformations, the results given by the calculation method can be excessively conservative (i.e. required bolting load too high, allowable pressure of the fluid too low, required flange thickness too large, etc.).

Flansche und Flanschverbindungen - Regeln für die Auslegung von Flanschverbindungen mit runden Flanschen und Dichtung - Teil 1: Berechnung

1.1   Allgemeines
Diese Europäische Norm legt eine Berechnungsmethode für Flanschverbindungen mit runden Flanschen, Schrauben und Dichtung fest. Sie hat den Zweck, die Festigkeit der Konstruktion sicherzustellen und die Dichtigkeit zu kontrollieren. Die folgenden Gleichungen verwenden Dichtungskennwerte, die auf Definitionen und Prüfverfahren nach EN 13555 beruhen.
1.2   Anforderung an die Anwendung dieser Berechnungsmethode
Diese Berechnungsmethode bietet, sofern zulässig, eine Alternative zum Nachweis der Gültigkeit der Auslegung mit anderen Mitteln, z. B.:
-   besondere Prüfung;
-   bewährte Praxis;
-   Verwendung genormter Flansche unter zulässigen Bedingungen.
1.3   Gültigkeit
1.3.1   Geometrie
Die Berechnungsmethode ist anwendbar bei Konfigurationen mit:
-   Flanschen, deren Querschnitt angegeben oder auf die in Bild 4 bis Bild 12 dargestellten Flansche zurückzuführen ist;
-   vier oder mehr gleichmäßig verteilten identischen Schrauben;
-   Dichtung, deren Querschnitt und Einbaulage unter Belastung durch eine der Konstruktionen in Bild 3 dargestellt werden kann;
-   Flanschmaßen, die folgende Bedingungen erfüllen:
a)   
b)   
ANMERKUNG 1   Zur Bedeutung der Formelzeichen siehe Abschnitt 3.
ANMERKUNG 2   Die Bedingung bF/eF  5,0 braucht bei Bunden oder Bördeln in Verbindung mit losen Flanschen nicht eingehalten zu werden.
ANMERKUNG 3   Wurden die Auswirkungen von Korrosion in der Auslegung berücksichtigt, sollten diese Zuschläge bei der Berechnung wieder abgezogen werden. Eventuell ist auch auf die Auswirkungen von Maßtoleranzen zu achten; andere Regelwerke, nach denen die Berechnung erfolgt ist, sollten berücksichtigt werden, zum Beispiel sind Werte in EN 13445 und EN 13480 angegeben.
Die folgenden Konfigurationen liegen außerhalb des Anwendungsbereichs dieser Berechnungsmethode:
-   Flansche mit im Wesentlichen nicht axialsymmetrischer Geometrie, z. B. geteilte lose Flansche, mit Stegen verstärkte Flansche;
-   Verbindungen, bei denen die Flansche direkten oder indirekten metallischen Kontakt zueinander innerhalb und/oder außerhalb der Dichtung, innerhalb und/oder außerhalb des Lochkreisdurchmessers haben.
1.3.2   Werkstoffe
Werte für Nenn Berechnungsspannungen sind in dieser Berechnungsmethode nicht festgelegt. Sie sind abhängig von anderen Regelwerken, die angewendet werden; diese Werte sind z. B. in EN 13445 und EN 13480 angegeben.
Nenn Berechnungsspannungen für Schrauben sind wie für Flansche und Schalen zu ermitteln. Die Dichtung wird dargestellt durch elastisches Verhalten mit einer Korrektur für den plastischen Anteil.
Bei Dichtungen in unelastischen Werkstoffen, die starke Verformungen zulassen (z. B. Flachdichtungen, die größtenteils aus Gummi bestehen), können die Ergebnisse nach dieser Berechnungsmethode übermäßig konservativ sein (d. h. erforderliche Schraubenkraft zu hoch, zulässiger Mediendruck zu gering, erforderliche Flanschdicke zu groß usw.), da die Methode diese Eigenschaften vernachlässigt.
1.3.3   Belastungen
Die Berechnungsmethode gilt für folgende Belastungsarten:
-   Mediendruck: innen oder außen;
-   äußere Belastungen: Axial  und Querkräfte, Torsions  und Biegemomente;
-   axiale Ausdehnung von Flanschen, Schrauben und Dichtungen, vor allem infolge von Temperatur-einwirkungen.
In der Berechnung sind alle Betriebszustände (Anfahren, Prüfung, Betrieb, Reinigung, Instandhaltung, Abfahren und sonstige außergewöhnliche Zustände) zu berücksichtigen, soweit sie sich auf die Konstruktion auswirken.
1.3.4   Mechanisches Modell
Die Berechnungsmethode beruht auf dem folgenden mechanischen Modell:
a)   die Geometrie der Flansche und der Dichtung ist axialsymmetrisch. Kleine Abweichungen, z. B. aufgrund einer begrenzten Anzahl von Schrauben, sind zulässig. Geteilte lose Flansche oder ovale Flansche sind unzulässig;

Brides et leurs assemblages - Règles de calcul des assemblages à brides circulaires avec joint - Partie 1: Méthode de calcul

1.1   Généralités
La présente Norme européenne définit une méthode de calcul des assemblages à brides circulaires boulonnés avec joint. Son objectif est d'en assurer l'intégrité structurale et la maîtrise de l'étanchéité. Les équations suivantes utilisent des paramètres de joints basés sur les définitions et les modes opératoires d'essais spécifiés dans l'EN 13555.
1.2   Prescription d'emploi
La méthode de calcul constitue l'une des alternatives possibles (quand cela est permis), pour la justification de la conception d'un assemblage, au même titre que d'autres, par exemple :
-   des essais spécifiques ;
-   la référence à une expérience pratique justifiée ;
-   l'utilisation de brides normalisées, dans les conditions autorisées.
1.3   Domaine de validité
1.3.1   Géométrie
La méthode de calcul est applicable aux configurations présentant :
-   des brides dont la section correspond ou peut être assimilée à l'une de celles présentées dans les Figures 4 à 12 ;
-   quatre boulons identiques ou plus, répartis régulièrement ;
-   un joint dont la section et la configuration après chargement peuvent être assimilées à l'une de celles présentées en Figure 3 ;
-   des dimensions de brides qui satisfont aux conditions suivantes :
a)   0,2 ≤ bF/eF ≤ 5,0 ; 0,2 ≤ bL/eL ≤ 5,0
b)   
NOTE 1   Voir l'Article 3 pour la signification des symboles.
NOTE 2   La condition bF/eF ≤ 5,0 n'a pas besoin d'être satisfaite pour le collet d'une bride tournante.
NOTE 3   Lorsqu'une surépaisseur de corrosion a été appliquée dans la conception, il convient de la soustraire lors du calcul. Il peut être nécessaire de prêter attention à la manière dont les tolérances peuvent modifier les dimensions ; en la matière, il convient de se référer au code ou à la réglementation selon lequel (laquelle) le calcul est effectué, par exemple, ces valeurs sont spécifiées dans l'EN 13445 et l'EN 13480.
Les configurations suivantes sont hors du domaine d'application de la méthode de calcul :
-   brides présentant une géométrie globalement non axisymétrique, par exemple : brides à segments démontables, brides à goussets raidisseurs ;
-   assemblages à brides à contact métal-métal direct ou indirect entre brides, à l'intérieur et/ou à l'extérieur du joint, à l'intérieur et/ou à l'extérieur du cercle de boulonnage.
1.3.2   Matériaux
La méthode de calcul ne spécifie pas de valeurs des contraintes nominales de calcul. Elles dépendent des autres codes qui sont appliqués, par exemple, ces valeurs sont spécifiées dans l'EN 13445 et l'EN 13480.
Les contraintes nominales de calcul des boulons sont à déterminer selon les mêmes règles que pour les brides et les enveloppes d'appareils. Le joint est modélisé par un comportement élastique avec correction plastique.
Pour les joints en matériau incompressible qui présentent de grandes déformations (par exemple : les joints plats dont le caoutchouc est le composant majeur), les résultats fournis par la méthode peuvent être excessivement conservateurs (c’est-à-dire : effort de boulonnage requis trop élevé, pression admissible de fluide trop faible, épaisseur de bride nécessaire trop importante, etc.), car elle ne prend pas en compte l'effet de telles propriétés.
1.3.3   Sollicitations
La méthode de calcul est applicable pour les sollicitations suivantes :
-   pression du fluide : interne ou externe ;
-   charges extérieures : forces axiales et latérales ainsi que moments de torsion et de flexion ;
-   dilatation axiale des brides, boulons et joint, particulièrement due aux changements de température.
Toutes les situations (démarrage, épreuve, service, nettoyage, maintenance, arrêt et autres situations exceptionnelles) doivent être prises en compte dans le calcul dans la mesure où elles ont une influence sur la conception.
1.3.4   Modèle mécanique
La méthode de calcul est basée sur le modèle mécanique suivant :

Prirobnice in prirobnični spoji - Pravila za konstruiranje prirobničnih spojev, sestavljenih iz okroglih prirobnic in tesnil - 1. del: Izračun

General Information

Status
Published
Public Enquiry End Date
19-Jun-2012
Publication Date
12-Jan-2014
Technical Committee
Current Stage
6060 - National Implementation/Publication (Adopted Project)
Start Date
30-Dec-2013
Due Date
06-Mar-2014
Completion Date
13-Jan-2014

Relations

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EN 1591-1:2014
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2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.Flansche und Flanschverbindungen - Regeln für die Auslegung von Flanschverbindungen mit runden Flanschen und Dichtung - Teil 1: BerechnungBrides et leurs assemblages - Règles de calcul des assemblages à brides circulaires avec joint - Partie 1: Méthode de calculFlanges and their joints - Design rules for gasketed circular flange connections - Part 1: Calculation23.040.60Prirobnice, oglavki in spojni elementiFlanges, couplings and jointsICS:Ta slovenski standard je istoveten z:EN 1591-1:2013SIST EN 1591-1:2014en,fr,de01-februar-2014SIST EN 1591-1:2014SLOVENSKI
STANDARDSIST EN 1591-1:2002+A1:2009/AC:2011SIST EN 1591-1:2002+A1:20091DGRPHãþD

EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM
EN 1591-1
December 2013 ICS 23.040.60 Supersedes EN 1591-1:2001+A1:2009English Version
Flanges and their joints - Design rules for gasketed circular flange connections - Part 1: Calculation
Brides et leurs assemblages - Règles de calcul des assemblages à brides circulaires avec joint - Partie 1: Méthode de calcul
Flansche und ihre Verbindungen - Regeln für die Auslegung von Flanschverbindungen mit runden Flanschen - Teil 1: Berechnung This European Standard was approved by CEN on 12 October 2013.
CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the CEN-CENELEC Management Centre or to any CEN member.
This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the CEN-CENELEC Management Centre has the same status as the official versions.
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EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
CEN-CENELEC Management Centre:
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Dimensions of standard metric bolts . 43 Annex B (informative)
Tightening . 44 B.1 Scatter of initial bolt load of a single bolt — Indicative values 01- and 01+ for a single bolt . 44 B.2 Scatter for the global load of all the bolts. 44 B.3 Manual uncontrolled tightening . 45 B.4 Assembly using torque wrench . 45 B.5 Assembly using bolt tensioner . 46 Annex C (informative)
Flange rotations . 48 C.1 General . 48 C.2 Use of flange rotation. 48 C.3 Calculation of flange rotations . 48 Annex D (informative)
Use of the calculation method . 50 D.1 Calculation method principle . 50 D.2 Mechanical model . 51 D.3 Required checks . 52 D.4 Calculation sequence. 52 Annex E (informative)
Gasket/flange face friction coefficients examples . 54 Annex F (normative)
Determination of ∆eGc,I based on a given PQR . 55 F.1 Determination of the deflection occurring during a PQR test . 55 F.2 Determination of the deflection to be taken into account in the calculation . 56 Annex G (informative)
Sealing gasket parameter when no leakage rate is specified . 57 Annex H (informative)
Alternative calculation procedure taking into account the plastic deformation of the gasket in subsequent load conditions procedures (after assembly) . 58 H.1 Introduction .
...

Questions, Comments and Discussion

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