Stålarmerte flensepakninger – et viktig ledd i VA‑systemet
Lekkasjer i flensforbindelser kan oppstå av mange årsaker. Vanlige feil er ujevne pakningsflater, smuss mellom flens og pakning, skjev montering, feil tiltrekkingssekvens eller feil tiltrekkingsmoment. Selv små avvik kan føre til lekkasjer og redusert levetid.
En lang historie med kontinuerlig utvikling
Pakninger mellom plane flater har vært brukt i flere hundre år. Tidlige pakninger besto av lær, hamp og fett. Rundt 1850 kom de første vulkaniserte pakningene, og materialene har siden blitt forbedret.Asbestpakninger ble introdusert på slutten av 1800‑tallet, men ble faset ut da helserisikoen ble kjent. Samtidig ble gummiteknologien videreutviklet. En viktig forbedring kom da Kroll & Ziller introduserte en stålring i pakningen for å hindre at gummien ble presset ut over tid.I dag er EPDM det dominerende materialet for pakninger i drikkevannsanlegg, som følge av strengere europeiske krav til drikkevannsgodkjenning.
Hvorfor vulkanisert gummi fungerer så godt
Vulkanisert gummi har egenskaper som gjør materialet godt egnet for flenseforbindelser:
Tar opp ujevnheter og mindre skjevheter
Tåler vibrasjoner
Opprettholder flatetrykk over lang tid
Har god elastisitet
Tåler belastningsvariasjoner ved temperaturendringer
Dersom gummien deformeres mer enn ca. 35–40 %, svekkes materialet over tid. Sprekker rundt stålringen er spesielt kritiske, da stålet eksponeres for vann og oksygen og kan korrodere. Dette kan føre til at pakningen mister støtte og blåses ut.
En av de minste komponentene i VA‑nettet kan dermed bli et av de svakeste leddene.
Store kvalitetsforskjeller i markedet
Markedet for stålarmerte pakninger har stort spenn i kvalitet. Prispress og import har ført til store variasjoner i:
Materialkvalitet
Profilutforming
Gummihardhet
Tykkelse
Krav til flatetrykk
Dette gjør at pakningene krever ulike tiltrekkingsmomenter for å fungere optimalt.
Mangelfull dokumentasjon skaper utfordringer
Et gjennomgående problem er at mange pakninger er dårlig merket. I flere tilfeller er det vanskelig eller umulig å finne produsentens anbefalte tiltrekkingsmoment. Samtidig har ikke alle leverandører tilstrekkelig kompetanse på produktene de selger. Det fører til at montører kan motta feil eller utdatert informasjon. Mange som monterer pakningene har heller ikke fått nødvendig opplæring, og er derfor ikke alltid klar over hvor viktig korrekt tiltrekking er for pakningens levetid.
Utfordringer med dagens bolter
De siste årene har også standardiseringen hos boltleverandørene skapt nye utfordringer.Tidligere var bolter i kvalitet 4.6 og 5.6 lett tilgjengelige. I dag leveres som regel bolter i kvalitet 8.8 dersom ikke annet spesifiseres. Disse har betydelig høyere flytegrense.Når en stålarmert pakning monteres, vil gummien gradvis relaksere. Det betyr at den mister noe av spensten etter sammenklemming. Dermed reduseres også boltenes forspenningskraft over tid.For å kompensere for dette må boltene strekkes noe under montering. Ideelt sett ville man brukt lange, relativt myke bolter som enkelt kunne oppnå nødvendig strekk ved moderate tiltrekkingsmomenter. Flensstandardene er imidlertid fastlagt for over hundre år siden, og dimensjonene er i stor grad uendret.Problemet med dagens 8.8-bolter er at de må belastes relativt høyt før de oppnår tilstrekkelig strekk. Dette fører ofte til at flatetrykket på pakningen blir høyere enn det pakningen er konstruert for.Konsekvensen kan være deformasjoner på over 35-40 %, noe som øker risikoen for sprekkdannelser og senere lekkasjer.
Flenseforbindelser tåler store belastninger
Flenseforbindelser er konstruert for å tåle betydelige ytre belastninger. For eksempel skal en DN300-flens kunne motstå et moment på 26 kNm.Mange antar at slike belastninger gir kraftig økning i pakningstrykket. Beregninger viser imidlertid at den høye forspenningen i boltene gjør at momentbelastningen normalt øker flatetrykket med mindre enn én prosent.
VA‑Miljøblad 83 trenger oppdatering
VA-bransjen har gjennom mange år utviklet gode retningslinjer for prosjektering og bygging. Et eksempel er VA-Miljøblad nr. 83 om flenseforbindelser.Da dokumentet ble utarbeidet var forutsetningene annerledes enn i dag. Utvalget av pakninger var mindre, og bolter i kvalitet 4.6 og 5.6 var lettere tilgjengelige.Markedet har siden endret seg betydelig. Flere pakningstyper, høyere kvalitetsforskjeller og endret tilgang på bolter gjør at mange av anbefalingene bør vurderes på nytt. Uten oppdaterte retningslinjer risikerer vi flere lekkasjer i fremtiden.
Smøremidler – en undervurdert faktor
Et annet problem er manglende enighet om bruk av smøremidler ved montering.Noen monteringsanvisninger anbefaler smøring, mens andre fraråder det. Enda viktigere er at det sjelden stilles krav til hvilken type smøremiddel som skal brukes.Forskjellige smøremidler kan ha svært ulik friksjonskoeffisient. Variasjonen kan være så stor som 50–60 %. Dette påvirker direkte hvor mye av tiltrekkingsmomentet som omdannes til faktisk boltspenning, og dermed også belastningen på pakningen.
Kvalitet og korrekt montering er avgjørende
Skader og lekkasjer i flenseforbindelser skyldes ofte en kombinasjon av faktorer: pakningskvalitet, boltvalg, smøremidler og monteringsmetode.Eksemplene vi har sett viser hvor alvorlige konsekvensene kan bli dersom én av disse faktorene ikke er riktig. I enkelte tilfeller skyldes problemene produksjonsfeil i selve pakningen. Hvor mange slike pakninger som fortsatt er i drift, vet vi ikke.
Eksempler på feil vulking:
Korrekt monteringsmetode er kanskje der det svikter oftest med hensyn til kompetanse.
Standard pakninger med stålinnlegg krever kryss-skruing med tiltrekking i 4 steg, som gir lang monteringstid.
Eksempel på monteringskrav ved bruk av pakning med stålinnlegg
Til tross av krav om tiltrekking i minimum 4 steg viser etterkontroll av klemkraft, at flatetrykket kan variere mye mellom de forskjellige boltene.
Vår pakning, SSAS R5, skal ikke kryss-skrus, og skrus til fullt moment i første steg.
Forskjellen i egenskaper mellom SSAS R5 og standard stålarmerte pakninger er nærmere omtalt under «Om»
En løsning utviklet for dagens utfordringer
I Static Seals AS har vi tatt konsekvensen av utfordringene knyttet til ulike pakningstyper, sterke bolter og varierende bruk av smøremidler.
Resultatet er utviklingen av en pakning som er rask og enkel å montere, samtidig som den tåler en viss grad av feilmontering. Den er konstruert for å fungere både ved noe for høyt og noe for lavt tiltrekkingsmoment, og bidrar dermed til økt driftssikkerhet i VA-anlegg.
Anders Nygård
Teknisk leder, Static Seals AS