1. Einführung

Für die Bestätigung der sicheren Funktion einer Flanschverbindung sind Dichtheitsnachweise und Festigkeitsnachweise durchzuführen. Bei Dichtheitsnachweisen muss der Nachweis erbracht werden, dass die Konstruktion aus dem System Flansch, Dichtung und Schraube sicherstellt, dass die zulässigen Leckagen sowohl im Einbauzustand als auch während des Betriebes nicht überschritten werden. Allerdings ist der Dichtheitsnachweis nicht in allen Regelwerken möglich, weil die Berechnungsverfahren und Materialkennwerte auf Erfahrungs- und Schätzwerte aufbauen (Taylor Forge-Verfahren)
z. B. AD 2000, ASME Code Sect. VIII Div. 1. Das Europäische Regelwerk über Flanschberechnungen, insbesondere mit der Normenreihe EN 1591, ist jedoch hierfür geeignet und bereits in Europäische Regelwerke für Druckbehälter (EN 13445) und Rohrleitungen (EN 13480) etalbiert. Das Berechnungsverfahren nach EN 1591-1 wird insbesondere dann angewandt, wenn

- unterschiedliche thermische Belastungen eine wesentliche Rolle spielen,

- die Schraubenspannungen durch die Anwendung eines definierten Anzugsverfahren kontrolliert werden,

- signifikante zussätzliche Belastungen (Kräfte und Momente) auftreten und

- die Dichheit von besonderer Bedeutung ist bzw. nachgewiesen werden muss.

2. Auswahl geeigneter Dichtungen
Als Vorraussetzung für die richtige Funktion der Flanschverbindung sind u. a. für den Einsatzzweck geeignete Dichtungen mit entsprechenden Dichtungskennwerten asuzuwählen. Neben dem Dichtungstyp sind auch die Langzeiteigenschaften wie Beständigkeit gegen das abzudichtende Fluid und die Änderung der Abdichteigenschaften bei längerem Einsatz zu bewerten. Die für die Berechung nach EN 1591 erforderlichen Kennwerte hinsichtlich der Abdichteigenschaften werden für Dichtungen nach der EN 13555 ermittelt. Andere Dichtungskennwerte die für Berechnungen nach dem Taylor-Forge-Verfahren verwendet werden (AD 2000-Regelwerk, ASME Code) beruhen auf Erfahrungen und Schätzungen (siehe auch Tabelle 1).

Tabelle 1: Dichtungskennwerte in unterschiedlichen Regelwerken

Regelwerk	Berechnungsverfahren der Flanschverbindung	Fundstellen für Dichtungskennwerte	relevante Dichtungskennwerte (siehe Anmerkung 2)
EN 13480-3:2002 EN 13480-3/A2:2006	Anhang P	EN 1591-2:2008 und EN 13555:2004	Qmin(L); QSmin(L); Qmax; QSmax; EG; PQR
EN 13445-3:2002 EN 13445-3/A10:2008	Abschnitt 11	Anhang H	y; m
	Anhang G/GA	Tabelle G.9-1 bis G.9-6 Tabelle GA.9-1 bis 9-6 (siehe Anmerkung 1)	Qmin(L); QSmin(L); Qmax; QSmax; EG; PQR
ASME Code Sect. VIII Div. 1	App. 2	Sect. VIII Div. 1	y; m
AD 2000	Merkblatt B 7/B 8	B 7 Tafel 1 und 2	k0; k1; KD
KTA 3201.2	Abschnitt A 2.9	DIN 28090-1 (abgelöst durch EN 13555:2004)	Durch die zurückgezogene DIN 28090-1 wird empfohlen, die äquivalenten Werte entspechend der EN 13555:2004 zu nutzen.
Europ. Regelwerk	EN 1591-1	EN 1591-2:2008 und EN 13555:2004	Qmin(L); QSmin(L); Qmax; QSmax; EG; PQR

Anmerkung 1:
Die angebene Dichtungskennwerte sind unverbindliche und nur typische Werte. Es sollen vorzugsweise die vom Dichtungshersteller angegebene Werte verwendet werden

Anmerkung 2:
Qmin(L) hat teilweise die gleiche Funktion wie die Werte "y" im ASME Code oder AD 2000 B7. Aufgrund der unterschiedlichen Ansatzes der effekiven Dichtungsbreite und der Ermittlung der Kennwerte (der "y-Wert" beruht auf Erfahrungs- und Schätzwerte), können die beiden Werte nicht gleichgesetzt werden.



3. Dichtungskennwerte nach EN 13555
Die Dichtungskennwerte wird in einem festgelegten Verfahren unter Laborbedingungen unter idealisierten Prüfbedingungen ermittelt. Grundlage dieser Prüfung sind die entsprechenden Stauch-, Leckage- und Relaxationsversuchen nach EN 13555. Die Dichtungskennwerte müssen die Abdicht- und Verformungseigenschaften der Dichtung ausreichend beschreiben. Nach dem neuen Konzept der Flanschberechnung nach EN 1591 werden die Dichtungskennwerte in die Flanschberechnung mit einbezogen, um die Dichtheit und Festigkeit der Flanschverbindung zu gewährleisten. So werden z. B. sowohl für den Einbau- als auch für den Betriebszustand Grenzwerte der Flächenpressung gefordert, die den zulässigen Bereich angeben (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2: Definition der Dichtungskennwerten nach EN 13555

Dichtungskennwert	EN 13555	Einheit	Beschreibung	Einfluss	Verwendung in der Flanschberechnung	Hinweise zum Dichtungskenntwert
Einbau-Flächenpressung	QA	MPa	Die bei der Montage aufgebrachte Dichtungs-Flächenpressung.	Konstruktion (Flansch, Dichtungsart, Schrauben)	Auslastunggrad der Schrauben; Werkstoffauswahl der Schrauben	Die Einbau-Flächenpressung wird in der EN 13555 nicht ermittelt
Mindestflächenpressung im Einbauzustand für geforderte Dichtheitsklasse L	Qmin(L)	MPa	Die mindest erforderliche Flächenpressung für eine bestimmte Leckageklasse L beim Einbau der Dichtung. Der Wert hängt im Wesentlichen vom Medium und dem Innendruck aber auch wesentlich von der Dichtheitsklasse ab.	Temperatur Dichtungsbreite Dichtungshöhe Rauhigkeit der Dichtflächen Innendruck p Dictheitsklasse L Medium	Ermittlung der Mindestdichtungskraft im Einbauzustand	Ein niedriger Qmin(L)-Wert ist wünschenswert.
Mindestflächenpressung im Betriebszustand für geforderte Dichtheitsklasse L	QSmin(L)	MPa	Die mindest erforderliche Flächenpressung im Betrieb für eine bestimmte Leckageklasse L. Sie hängt im Wesentlichen von der Einbaufflächenpressung QA ab. Je höher diese ist, desto geringer ist QSmin(L). QSmin(L) ist immer kleiner als Qmin(L).	Dichtungsbreite Dichtungshöhe Rauhigkeit der Dichtflächen Innendruck p Einbauflächenpressung QA Dictheitsklasse L Medium Temperatur Beanspruchungsdauer	Ermittlung der Mindestdichtungskraft im Betriebszustand	Niedriger Wert ist wünschenswert. Eine geringe Differenz zwischen zwei Qmin(L) -Werten bei unterschiedlich berücksichtigten Leckageraten sind ebenfalls wünschenswert, weil das eine geringe Empfindlichkeit auf Entlastung im Betrieb anzeigt.
Höchstflächenpressung im Einbauzustand	Qmax	MPa	Die maximale Flächenpressung beim Einbau, mit der die Dichtung belastet werden darf, ohne das eine Beschädigung erfolgt.	Dichtungsbreite Dichtungshöhe Rauhigkeit der Dichtflächen	Ermittlung der max. zulässigen Dichtungskraft im Einbauzustand	Die Höchstflächenpressung Qmax erhält man, wenn bei der Flanschberechnung nach EN 1591 die zulässige Auslastungsgrad von Flansch, Schrauben oder Dichtung erreicht ist.
Höchstflächenpressung im Betriebszustand	QSmax	MPa	Die maximale Flächenpressung im Betrieb, mit der die Dichtung belastet werden darf, ohne das eine Beschädigung erfolgt.	Temperatur Dichtungsbreite Dichtungshöhe Rauhigkeit der Dichtflächen	Ermittlung der max. zulässigen Dichtungskraft im Betriebszustand	Hoher QSmax-Wert ist wünschenswert.
E-Modul (Sekantenmodul)	EG	MPa	Beschreibt die Rückfederung (elastisches Verhalten) einer Dichtung bei Entlastung.	Einbauflächenpressung Dichtungshöhe Temperatur	Ermittlung der Änderung der Dichtungskraft zwischen Einbau- und Betriebszustand	Ein niedriger EG-Wert ist wünschenswert.
Kriech-Relaxation	PQR	-	Entspricht dem Verhältnis der Flächenpressung der Dichtung nach Auslagerung bei der zu wählenden Temperatur zur ursprüngich aufgebrachten Einbau-Flächenpressung. Ideal wäre eine PQR-Wert von 1. Je näher der Versuchswert dem Idealen kommt, desto geringer ist der Flächenpressungsverlust der Dichtung.	Temperatur Dichtungsbreite Dichtungshöhe Rauhigkeit der Dichtflächen Einbauflächenpressung QA Steifigkeit C des Flanschsystems	Ermittlung der Änderung der Flächenpressung bzw. der Dichtungskarf zwischen Einbau- und Betriebszustand	PQR <= 1 Hoher PQR-Wert ist wünschenswert.