EN 1591

Ältere Berechnungsverfahren für Flanschverbindungen fragen, ob Flansch und Schrauben fest genug sind. EN 1591-1 fragt zusätzlich, ob die Verbindung dicht bleibt. Dazu betrachtet die Norm Flansche, Schrauben und Dichtung als ein gemeinsames, elastisch verspanntes System – und verfolgt, wie sich die Kräfte in diesem System von der Montage über die Druckprüfung bis in den Betrieb verändern.

Das Ergebnis ist deshalb nicht nur ein Festigkeitsnachweis, sondern auch eine Montagevorgabe: die Schraubenkraft, die beim Anziehen erreicht werden muss.

Beim Anziehen wird die Dichtung verpresst. Im Betrieb entlasten Innendruck, Temperaturunterschiede, das Setzen der Dichtung und äußere Lasten diese Pressung wieder. Die Norm berechnet, welche Schraubenkraft bei der Montage nötig ist, damit die Dichtung in jedem späteren Zustand noch so stark gepresst bleibt, wie es die geforderte Dichtheit verlangt.

Anschließend prüft sie, ob Schrauben, Dichtung und Flansche diese Kräfte in allen Zuständen ertragen. Das Ergebnis sind Auslastungsgrade, die jeweils höchstens 1 betragen dürfen. Berücksichtigt wird dabei auch, wie stark die tatsächliche Schraubenkraft je nach Anziehverfahren streut.

Die Rechnung steht und fällt mit den Kennwerten der Dichtung. Sie werden nach EN 13555 im Versuch ermittelt und vom Dichtungshersteller für den jeweiligen Dichtungstyp angegeben: die Mindestflächenpressung für eine bestimmte Dichtheit bei der Montage und im Betrieb, die höchstzulässige Flächenpressung, das Setzverhalten unter Temperatur und die Steifigkeit.

Die Dichtheit selbst wird in Klassen ausgedrückt – L1,0, L0,1 und L0,01 –, die eine höchste zulässige Leckagerate bezogen auf den Dichtungsumfang beschreiben. In Deutschland nennt die Richtlinie VDI 2290 für Flanschverbindungen im Geltungsbereich der TA Luft die Klasse L0,01 und verweist auf die Berechnung nach EN 1591-1.

Eine Flanschverbindung in einer Rohrleitung trägt mehr als den Innendruck. Die Rohrstatik liefert an jeder Flanschstelle Axialkraft und Biegemoment; EN 1591-1 nimmt beide als äußere Lasten in die Berechnung auf. Das Biegemoment entlastet die Dichtung auf der Zugseite – genau dort kann die Verbindung undicht werden, obwohl kein Bauteil überlastet ist.

Für hoch ausgelastete Verbindungen, große Nennweiten und Medien mit Dichtheitsanforderung ist diese Berechnung deshalb aussagekräftiger als ein Vergleich mit der Druckstufe des Flansches.

Das Ergebnis setzt voraus, dass die berechnete Schraubenkraft tatsächlich aufgebracht wird: mit dem angenommenen Anziehverfahren, der angenommenen Schmierung und der vorgesehenen Dichtung. Wird auf der Baustelle eine andere Dichtung eingebaut oder ohne definiertes Verfahren angezogen, gilt der Nachweis nicht mehr. Teil 4 der Normenreihe behandelt deshalb die Qualifizierung des Montagepersonals.