Het transport van vloeistoffen en gassen vindt bin-
nen een locatie of installatie meestal plaats via leidingen en de energie die nodig is voor het trans-
port wordt aan de vloeistoffen toegevoegd door pompen en compressoren met hun aandrijvingen. Daarnaast zijn er in het leidingstelsel allerlei
appendages nodig om het transport in goede banen
te leiden.
Verbindingen
Voor het verbinden van pijpen onderling en pijpen aan fittingen of appendages belichten we hier 3 methodes:
Socket Weld
Bij de Socket weld verbindingen wordt de pijp in een mof geschoven en met een hoeklas afgelast. Deze verbinding wordt hoofdzakelijk toegepast in de lagere drukklassen, utiliteitsvoorzieningen, zoals water en lucht en aftap systemen. De diameters zijn beperkt tot 1½” en kleiner.
Het DIN systeem heeft geen standaardisatie van socket weld fittingen opgenomen, men is dus aangewezen op het ANSI systeem. De fittingen zijn gespecificeerd in: ANSI B16.11
Voordelen (van socket weld t.o.v. butt weld):
– Betere uitlijning in kleine diameter pijpen, geen hecht lassen nodig.
– Geen doorlas.
– Verbindingen kunnen niet lekken, indien goed geprepareerd.
– Geen afschuining aan pijpeinde nodig.
Nadelen:
– Lasopening (1.8 mm) in mof nodig.
– Niet te gebruiken in extreme of corrosieve condities.
Butt Weld
Bij de Butt weld verbindingen worden de pijpeinden direct tegen elkaar aangelast. Bij wanddikten groter dan 3 mm worden de uiteinden eerst afgeschuind teneinde een betere doorlassing te krijgen.
De normen voor afgeschuinde einden (bevelled ends) zijn opgenomen in ANSI B16.25
Voordelen:
– Meest praktische manier om lasverbindingen te maken.
– Betrouwbare en lekvrije lassen.
Nadeel:
– Doorlas kan de stromingssnelheid beïnvloeden.
Draadverbindingen
De verbinding wordt gemaakt door de pijp, die uitwendige conische draad heeft, in een mof te draaien. De inwendige draad van de mof is cilindrisch uitgevoerd.
In het algemeen wordt het gebruik van geschroefde fittingen beperkt tot een doorlaat van 1½”.
Normen:
DIN gebruikt BSP (British Standard Pipe) draad volgens DIN 2999.
ANSI gebruikt NPT draad volgens ANSI B2.1.
Toepassing:
In eenvoudige utility systemen zoals water, perslucht, etc.
In gegalvaniseerde systemen.
Daar waar lassen niet mogelijk is.
Voordelen:
Eenvoudige montage.
Nadelen:
Kans op lekkage is groter dan bij gelaste systemen.
Niet gebruiken voor corrosieve services.
Gereduceerde sterkte van het leidingwerk.
Flensverbindingen
Als pijpleiding systemen demontabel moeten zijn of als er geflensde appendages gebruikt worden, past men de flensverbinding toe. Hierbij worden de flenzen onderling verbonden door middel van een bout en moer pakket. Tussen de flenzen past men een pakking toe.
Toepassing:
Toepasbaar in alle soorten leidingsystemen. Medium, druk en temperatuur bepalen de uitvoering en druktrap.
Voordelen:
Leidingen en appendages eenvoudig te monteren en te demonteren.
Nadelen:
Kans op lekkages.
Een extra las nodig in de leiding (om flens aan de pijp te lassen).
Pijpen
De vorm “stalen pijp” uit een staalwalserij kent zeer veel toepassingen. De toepassing voor de procesindustrie is gestandaardi seerd om aan een aantal eisen, zoals dia-
meter, wanddikte en rondheid, te kunnen voldoen.
Hier belichten we:
Pijp soorten
Naar fabricage onderscheiden we naadloze en langsnaad gelaste pijp.
Er bestaat een grove onderverdeling in de toepassing van de pijp:
Line pipe
In het algemeen wordt er in de procesindustrie in gelaste leidingsystemen gewerkt met de Line Pipe. We kennen hierin drie gestandaardiseerde systemen
DIN / ISO / EN
DIN = Deutsche Industrie Norm
ISO = International Standardisation Organisation
EN = Europese Norm
DIN standaards worden gaandeweg vervangen door EN standaards.
Dit zijn EU standaards die de Duitse industrie bekrachtigt en overneemt.
De beschikbare uitwendige diameters en wanddikten zijn vastgelegd in de volgende bladen:
DIN 2448, DIN 2458, EN ISO 1127
ASME/ANSI/AWWA
ASME = American Society of Mechanical Engineers
ANSI = American National Standardisation Institute
AWWA = American Water Works Association
De beschikbare uitwendige diameters en wanddikten zijn vastgelegd in de volgende bladen:
– ASME B36.10M, ASME B36.19M- API
API = American Petroleum Institute
Voor grote diameters wordt vaak zogenaamde API-Pipe toegepast.
De beschikbare uitwendige diameters en wanddikten zijn vastgelegd in de volgende bladen:
API 5L.
Draadpijp
Wordt er schroefdraad op de pijp gesneden dan zijn er in het DIN systeem pijpen opgenomen met een grotere wanddikte, dit in verband met het snijverlies voor de schroefdraadverbinding.
DIN 2439, 2440 en 2441.
De schroefdraad die in het DIN systeem gebruikt wordt is BSP (British Standard Pipe) draad, meer bekend onder de naam ‘gasdraad’.
In het ASME of ANSI systeem is er geen afzonderlijk standaardisatie opgenomen. De schroefdraad die hier gebruikt wordt is NPT (Nominal Pipe Thread) draad. In dit systeem wordt eenvoudigweg bij het toepassen van draadverbindingen een dikkere wanddikte pijp gespecificeerd.
Tube
Hier wordt onder verstaan, de pijp die men uitsluitend gebruikt in warmtewisselaars en fornuizen, en kleine diameter pijp die dmv knelfittingen wordt gemonteerd (tubing).
Pijp aanduidingen
De aanduiding van pijpen is gestandariseerd en komt tot uiting in de aanduiding van de:
De pijpdiameter kan op drie verschillende manieren worden opgegeven:
– Uitwendige diameter
– Nominale diameter
– Inwendige diameter
De uitwendige diameter is een vastgestelde maat en wordt in het ASME/ANSI systeem in inches aangegeven. De exacte uitwendige diameter is voor het benoemen van pijp ingewikkeld. Bijvoorbeeld een pijp met een uitwendige diameter van 4,1/2 inch = 114,3 mm. Nominaal is de benaming van deze pijp 4 inch oftewel “een vier duimer”.
De nominale diameter is een niet zichtbare maat en wordt ook wel in metrische getallen aangegeven (DN).
De inwendige diameter is afhankelijk van de wanddikte van de pijp. Bij een grotere wanddikte zal de inwendige diameter kleiner zijn.
Wanddikte
De wanddikte wordt in het ASME systeem aangeduid dmv. het SCHEDULE systeem. “Schedule” is een aanduiding voor een gestandaardiseerde wanddikte.
Bij een bepaalde uitwendige diameter hoort een groep van schedules.
Een 2” pijp komt voor in vier schedules voor koolstofstaal en vier schedules voor roestvaststaal:
ND Schedules Koolstofstaal Schedules RVS
2” STD (Standard) (=Sch.40) 5S (S= Stainless)
2” Sch.XS (Extra Strong) (=Sch.80) 10S
2” Sch.160 40S
2” Sch.XXS (Double Extra Strong) 80S
In een bijbehorende tabel (CARBON AND ALLOY STEELS) kan men de gewenste wanddikte kiezen en de bijbehorende schedule bepalen.
Voorbeeld:
Wil men een koolstofstalen pijp bestellen met een uitwendige diameter van 60,3mm met een berekende wanddikte van 5,30mm, dan komt men in de tabel op een wanddikte van 5,54 mm en wordt de bestelling als volgt: 2” Sch.XS
Materiaal
Het meest gangbare pijpmateriaal is Koolstofstaal (Carbon Steel). Daarnaast vindt men vele combinaties van gelegeerde staalsoorten (Alloy Steel), waarvan Roestvaststaal (Stainless Steel) een van de bekendste soorten is.
Let op: voor de materialen van pijpen wordt een andere code gebruikt dan voor de materialen van fittingen of flenzen; in basis is het dezelfde samenstelling, maar het verwerkingsproces, gesmeed of gewalst, maakt hier het onderscheid.
Gietijzer wordt onderscheiden in twee soorten:
– Cast Iron
– Ductile Iron (Nodulair)
Het verschil is dat Ductile Iron 2x sterker is dan Cast Iron en wordt daarom het meest toegepast in de huidige industrie. Standaard: ANSI/AWWA C-100 series.
Lengte
Pijpen worden in een bepaalde lengte gefabriceerd in de walserij van een hoogoven.
In het algemeen wordt de pijp geleverd in lengtes van 6 of 12 meter.
Dit wordt “random length” genoemd.
Als men in een specificatie leest ‘at random length’ dan laat men het aan de leverancier over in welke lengte hij de pijp levert, of 6 of 12 meter.
Deze standaard lengtes worden in de ASME code omschreven wat betreft tolerantie op de maatlengte.
Fittingen
Fittingen worden gebruikt voor verandering van richting, veran dering van pijpdiameter of om aftakkingen van de hoofdleiding te kunnen maken. Fittingen kunnen gefa-
briceerd worden van plaat materiaal of pijpmateriaal, gesmeed, gegoten of geëxtrudeerd van plastic. Deze fittingen kunnen we onderscheiden in:
– Las fittingen
– Draad fittingen
– Nippels
– Flenzen
Las fittingen
Las fittingen worden verdeeld onder twee las methodes:
– Socketweld fittingen:
Elbows
Tees
Cap
Union
o’Lets
Couplings
– Buttweld fittingen:
De butt weld fittingen zijn in het algemeen herkenbaar aan de eindafwerking. De fittingen zijn uitgevoerd met afgeschuinde randen, de z.g. Bevelled Ends. Deze fittingen worden toegepast in de proces piping, hogere drukklassen, grotere diameters en speciale materialen.
Uitvoering fittingen:
– Aftakkingen (branches)
De principeregel voor een aftakking is dat het materiaal dat verloren gaat voor het gat in de pijp gecompenseerd dient te worden. Dat is de reden dat “branch fittings” altijd een grotere wanddikte hebben dan de pijp.
Tees (T-stukken)
Pijp op pijp (stub-in)
Olets (Ook wel “Re-inforced Branch Fittings” genoemd)
– Reducers
Bij de butt weld-uitvoering komen twee vormen voor: Concentrisch, Excentrisch.
De excentrische uitvoering gebruikt men als men de onderzijde of bovenzijde van de leiding gelijk wil houden, men spreekt dan van ‘bottom flat’ of ‘top flat’. Bottom flat is de uitvoering die bijvoorbeeld in pijpenbruggen wordt toegepast, in verband met de ondersteuning van de pijp.
– Elbows
Long Radius R = 1.5D (meest gebruikt)
Short Radius R = D
– Caps
Caps (Eindstukken) worden gebruikt als afsluitstukken van een pijp.
De draad fittingen zijn herkenbaar aan de eindafwerking. De fittingen zijn uitgevoerd met schroefdraad. Deze fittingen worden hoofdzakelijk toegepast in de lagere drukklassen, utiliteitsvoorzieningen, zoals water en lucht en aftap systemen.
In de proces piping worden gesmede stalen (forged steel) fittingen geprefereerd boven gietijzeren (cast iron) en smeedbaar gietijzeren (malleable iron) fittingen in verband met hun grotere mechanische sterkte.
Uitvoeringen fittingen:
Caps
Plug
Elbows
O’lets
Couplings
Union
Nipples
Nippels worden gebruikt om zowel socket-weld als draad fittingen en appendages aan elkaar te verbinden.
Er zijn twee soorten nippels:
– Straight nippels
In feite zijn het korte stukken pijp, lengte 75 of 100mm, die aan de uiteinde bewerkt zijn.
(Straight nipples
De straight nipples worden gemaakt uit pijpmateriaal en aan de uiteinden bewerkt. Bij de bestelling moet altijd de kenmerken van de uiteinden worden opgegeven. De meest voorkomende zijn:
– TBE Threaded both ends.
– PBE Plain both ends.
– BBE Bevelled both ends.
– TOE Threaded one end.
– POE Plain one end.
– BOE Bevelled one end.)
– Swage nippels
Dit zijn reducerende nippels.
(Swage nipples
Swage nipples zijn reduceer nippels en kunnen geleverd worden met geschroefde, gladde en/of afgeschuinde uiteinden. Leverbaar van ½” tot 3”.
Veel voorkomende aanduidingen van de uiteindes zijn:
– TSE Threaded small end.
– PSE Plain small end.
– BLE Bevelled large ends.)
Flenzen
Flenzen worden gebruikt om pijp en appendages aan elkaar te verbinden.
Een flensverbinding is een boutverbinding, dus er zijn altijd bouten, moeren en pakkingen nodig om een goede en lekvrije verbinding te maken.
Flensverbindingen worden dan ook alleen indien strikt noodzakelijk toegepast bij:
Aansluitingen op apparatuur en machines (equipment).
Inbouw van appendages.
Inwendig beklede leidingen waaraan niet mag worden gelast.
Mantelpijpen (jacketed piping).
Leidingstukken die regelmatig verwijderd dienen te worden (removable spool-pieces).
We zullen kijken naar:
– Flens types
– Druktrappen
– Afdicht vlak
– Pakkingen
Afdicht vlak
Een beschrijving van flenstypen is niet compleet zonder een beschrijving van de dichtingvlakken te geven. Deze kunnen op verschillende manieren, afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden worden uitgevoerd:
– Flat Face
– Raised Face
– Tong en Groef
– Lap Joint
– Ring Joint
– Afwerking
Pakkingen
Pakkingen worden gebruikt om te zorgen voor een goede afdichting tussen twee flensvlakken.
Vorm en materiaal van de pakking worden bepaald door:
– Het doorstromend medium.
– Hoogste te verwachten temperatuur.
– Hoogste te verwachten druk.
Pakking soorten:
– Zachte pakkingen
– Metallieke- en semi metallieke pakkingen
Flens types
Voor verschillende toepassingen (druk, materiaal) en verbindingsmethoden zijn de volgende type flenzen beschikbaar:
– Voorlas flens
– Socketweld flens
– Draad flens
– Overschuif flens
– Losse flens
– Blindplaat
SPECIALE FLENZEN
Er zijn ook flens types die niet bedoeld zijn om pijp en appendages of apparaat te verbinden, maar een meet- of een afsluitfunctie hebben:
– Meetflens
– Brilflens en steekflens
– Boutgaten
– Aanduiding
Druktrappen
Flenzen zijn gestandaardiseerd met name met betrekking tot afmetingen en materiaal. Daarnaast zijn flenzen ook op basis van de maximaal toelaatbare druk bij een vooraf bepaalde temperatuur in groepen ingedeeld, de zogenaamde Druktrappen.
De druktrap indeling (Nenndruck) volgens DIN norm is:
Appendages
Doel: De vloeistof- of gasstroom in een leidingsysteem te kunnen afsluiten (open-dicht) en het kunnen regelen van
de vloeistof- of gasstroom.
Van de verschillende soorten appendages behandelen we hier maar 3 soorten:
– Kranen
– Afsluiters
– Terugslagkleppen
Kranen
Het kenmerk van een kraan vind je in het DRAAIENDE afsluitmechanisme.
We behandelen hier 3 typen kranen:
– Kogelkraan
– Plugkraan
– Vlinderklep
Kogelkraan
Kogelkranen (ballvalves) zijn speciaal ontwikkeld voor de petrochemische en chemische industrie. Zij worden veel gebruikt in processen waarin geen verontreiniging of opeenhoping van produkt mag plaatsvinden, behalve dan wat er in de kogel blijft zitten.
De doorlaat van de kogel is verkrijgbaar in ‘reduced bore’ (doorlaat kogel is één maat kleiner dan de doorlaat van de aansluitende pijp) en ‘full bore’ (doorlaat kogel is gelijk aan doorlaat pijp).
Voordelen:
Eenvoudige bediening; 90o handeling.
Het ‘full bore’ type is geschikt in leiding die dmv een prop (pig) moeten worden schoongemaakt.
Compact ontwerp.
Gemakkelijk te voorzien van geautomatiseerde bediening (actuator).
Toepasbaar als twee-, drie- of vierweg klep.
Gemakkelijk te repareren.
Fire safe.
Nadelen:
Alleen open/dicht.
Medium blijft achter in de kogel.
Beperkt temperatuur gebied.
Hoog eigen gewicht.
Een kogelkraan bestaat uit de verschillende onderdelen:
Plugkraan
De plugkraan (plugvalve) is voorzien van een conische of cilindrische plug waarin een boring (gat) zit. De plug wordt door middel van een hendel (lever) bediend. Hierdoor kan de doorlaat van het huis (body) worden afgesloten of geopend.
Voordelen:
Volle doorlaat mogelijk.
Eenvoudige bediening, 90o handeling.
Compact ontwerp.
Toepasbaar als twee-, drie- of vierwegkraan.
Nadelen:
Alleen open/dicht.
Medium blijft achter in de boring van de plug.
Beperkt temperatuur gebied.
Een plugkraan bestaat uit de verschillende onderdelen:
Vlinderklep
De vlinderklep (butterfly valve) heeft een draaiend klepblad dat bevestigd is aan een as die haaks op de stroomrichting in het huis gemonteerd is. Bij het sluiten of openen van de klep wordt het klepblad tot 90
graden gedraaid. Deze afsluiter wordt veelal toegepast in watersystemen, scheepsbouw en de voedingsindustrie.
Wanneer deze klep als tussenklem type (wafertype) geleverd wordt, moet er aan beide kanten in de aansluitende leiding ruimte zijn voor de draaiende klep.
Voordelen:
Eenvoudige bediening, 90 graden handeling.
Compact ontwerp.
Geschikt voor geautomatiseerde bediening (actuator).
Laag eigen gewicht.
Eenvoudige montage.
Geen dode hoeken.
Nadelen:
Klep en as bevinden zich in de stroming.
Alleen toepasbaar vanaf 2”.
Niet geschikt voor vervuilende vloeistoffen.
Als tussenklem type niet geschikt als eindafsluiter.
Een vlinderklep bestaat uit de verschillende onderdelen:
Afsluiters
Het kenmerk van een afsluiter vind je in het HEEN- EN WEERGAAND afsluitmechanisme.
We behandelen hier 3 typen afsluiters:
– Schuifafsluiter
– Klepafsluiter
– Membraanafsluiter
Membraanafsluiter
De membraanafsluiter (diaphragma valve) is geschikt voor het regelen van de mediumstroom.
Door het membraan wordt het bewegingsmechanisme afgescheiden van het medium. Is daarom goed bestand tegen corrosieve media en heeft geen lekkage via de spindel. Veel gebruikt in processen die vervuilend zijn of waar bacterievorming moet worden voorkomen.
Afhankelijk van de rubbersoort ligt het toepassingsgebied van –50°C tot 175°C.
Voordelen:
Goed regelbaar.
Gemakkelijk te openen.
Eenvoudige bediening.
Eenvoudig te onderhouden.
Toepasbaar in vervuilde vloeistofstromen.
Nadelen:
Temperatuur limiet.
Duurdere afsluiter.
Een membraanafsluiter bestaat uit de verschillende onderdelen:
Schuifafsluiter
De schuifafsluiter (gatevalve) is slechts geschikt voor het geheel openen of afsluiten van de mediumstroom.
Voordelen:
Volle doorlaat.
Weinig drukverlies.
Eenvoudige bediening.
Vervanging van stopbuspakking tijdens bedrijf mogelijk.
Relatief goedkoop.
Korte inbouw lengte.
Bruikbaar voor bijna alle vloeistoffen.
Hoog en laag temperatuur bereik (-196°C t/m 534°C)
Nadelen:
Alleen open/dicht.
Hoog eigen gewicht.
Grote inbouw hoogte.
Gemakkelijk vuilafzetting op de zittingen.
Een schuifafsluiter bestaat uit de verschillende onderdelen:
Klepafsluiter
De klepafsluiter (globe valve) is geschikt voor het regelen van de mediumstroom.
Voordelen:
Goed regelbaar.
Gemakkelijk te openen.
Eenvoudige bediening.
Vervangen van stopbuspakking tijdens bedrijf mogelijk.
Relatief goedkoop.
Korte inbouwhoogte.
Nadelen:
Opletten met inbouwen, stroming moet tegen de onderkant van de klep.
Hoge weerstand.
Duurdere afsluiter.
Hoog eigen gewicht.
Een klepafsluiter bestaat uit de verschillende onderdelen:
Terugslag kleppen
Een terugslagklep (checkvalve) werkt vanwege het drukverschil over de klep en sluit zich bij terugstroming van de vloeistof. Terugslagkleppen zijn er in verschillende uitvoeringen en maten en worden in alle drukklassen, materiaalsoorten en media toegepast.
Er zijn twee hoofdgroepen:
– Tillend type.
– Scharnierend type.
Tillend type
Terugslagklep met zuiger of met kogel. Constructie van het huis lijkt op de klepafsluiter. De medium druk doet de zuiger of kogel omhoog gaan, bij stilvallen of omkeren van de stroom valt de zuiger of de kogel terug tegen de zitting en sluit zo de doorlaat af. Wanneer uitgevoerd zonder veer boven de zuiger of de kogel moet de klep horizontaal gemonteerd worden.
Voordelen:
Weinig bewegende delen.
Bij kogel weinig slijtage.
Nadelen:
Zonder veer alleen horizontale montage.
Grote inwendige weerstand.
Alleen beschikbaar tot 2”
Scharnierend type
Het ‘swing’ type terugslagklep (swing type checkvalve) heeft een klep die intern aan een scharnier is opgehangen. De medium druk doet de klep omhoog gaan, bij stilvallen of omkeren van de stroom valt de klep terug tegen de zitting en sluit zo de doorlaat af.
Voordelen:
Weinig bewegende delen.
Kleine inwendige weerstand.
Ook grote diameters mogelijk.
Nadelen:
Klep kan hard dicht vallen met kans op hamerslag.
Grotere inbouwlengte.
Een ander scharnierend type is de Dual terugslag klep. Dit type ziet eruit als een vlinderklep. De klep bestaat uit twee delen die door de stroming naar elkaar toe scharnieren.
Voordelen:
Compact ontwerp.
Laag eigen gewicht.
Geen dode hoeken.
Nadelen:
Klep en as bevinden zich in de stroming.