Roestvast stalen flexibele slang
De door de industrie aanvaarde definitie van slang is een flexibele buis, die op een of andere manier van een wapening is voorzien, waardoor hij een inwendige of uitwendige druk kan weerstaan. Ongewapende slangen worden daar gebruikt, waar de sterkte van het materiaal voldoende is om de bedrijfsdrukken te weerstaan.
A.J. Schornagel
(artikel gepubliceerd in Roestvast Staal nummer 3, 1991- artikel 126)
Leer was één van de eerste elastomeren die werden gebruikt voor brandslangen en het werd opgevolgd door de eerste flexibele rubberslang, die bestond uit aan elkaar genaaide stukken met rubber bekleed linnen. Dit type slang werd in de jaren zeventig van de vorige eeuw ontwikkeld door een groot rubber verwerkend bedrijf ter vervanging van de conventionele lederen slangen die sedert 1600 in gebruik waren. Heden ten dage bestaan elastomere flexibele slangen uit een binnenbuis, een wapening en een beschermende buitenomhulling. De binnenbuis moet van een flexibel materiaal zijn gemaakt dat bestand is tegen de omgeving waarmee het in aanraking komt en een voldoende glad oppervlak bezitten, dat vrije doorstroming van het medium garandeert. De wapening of karkas moet een sterk en toch buigzaam onderdeel vormen, dat ervoor zorgt dat de buis bij inwendige druk niet openbarst of bij hoge buitendruk niet wordt platgedrukt. Wapeningsmateriaal is gebreid, geweven of spiraalgewonden natuurlijk of synthetisch garen, metaaldraad of combinaties hiervan. Een buitenomhulling wordt doorgaans aangebracht om het karkas te beschermen tegen slijtage, corrosie, warmte, licht, vocht en andere vloeistoffen, gassen en weersinvloeden. Hij kan ook voor identificatiedoeleinden dienen, hetzij door middel van markering of door kleur. Als materiaal voor de buitenomhulling wordt wel gevlochten roestvast staaldraad of draad van nog hogere legeringen zoals Hastelloy® gebruikt.
Flexibele metalen slang
Flexibele metalen slang wordt onder andere toegepast voor toepassingen bij hoge temperaturen of voor het transporteren van corrosieve media. Ze hebben gewoonlijk de vorm van gegolfde metalen buis met daaromheen een dicht vlechtwerk van metaaldraad . De golven kunnen hetzij ringvormig hetzij spiraalvormig zijn gewonden en de hoogte en breedte van de golven en de spanning van de omvlechting zijn kritische factoren, omdat ze de lengteveranderingen van de buis als deze onder druk komt te staan beheersen. Als buismateriaal wordt er gebruik gemaakt van roestvast staal, monel of brons al naar gelang de toepassing en de omvlechting bestaat uit koolstofstaat roestvast staal of nog hoger gelegeerd materiaal. zoals Hastelloy®, ook weer afhankelijk van de toepassing. Behalve als verschaffer van extra mechanische sterkte en bescherming van de gegolfde slang, dempt de omvlechting eveneens eventuele tijdens het bedrijf optredende trillingen en resonantie.
Van volledig van metaal gemaakte flexibele gegolfde slangen mag worden verwacht dat ze een hogere inwendige wrijvingsweerstand opleveren dan rechttoe rechtaan slangen, vanwege hun gegolfde binnenoppervlak. Dit euvel kan worden verkleind door een flexibele inwendige buis met een vlak oppervlak in de gegolfde buis te schuiven. Onder voldoende inwendige druk kan deze binnenbuis echter tussen de plooien van de omhullende buis worden gedrukt, zodat het vereffenend effect weer gedeeltelijk wordt teniet gedaan.
Metalen slang
Metalen slang wordt gebruikt voor het transport van vloeistoffen, gassen en verkleinde vaste stoffen, onder uiteenlopende drukken en temperaturen, die het gebruik van kunststoffen als slangmateriaal onmogelijk maken. Metalen slang wordt eveneens gebruikt als verbinding tussen vast opgestelde en beweeglijke installaties of apparatuur. Metalen slang kan worden gebruikt voor gevaarlijke toepassingen zoals het onder hoge druk transporteren van stoom, chemicaliën en gassen. Als gevolg van het metallische karakter zijn metalen slangen elektrisch geleidend en zijn ze geschikter voor gebruik onder omstandigheden waar het aankomt op weerstand tegen extreme temperaturen en open vuur dan niet-metallisch materiaal. Er zijn twee hoofdtypen metalen slang, te weten gegolfd en stripgewonden.
Gegolfde slang
Gegolfde metalen slang wordt of vervaardigd van een naadloze buis of van een langsnaad gelaste buis door middel van het aanbrengen van plooien van uniforme hoogte, breedte en onderlinge afstand. De plooien kunnen hetzij ringvormig hetzij spiraalsgewijs zijn aangebracht, zie afbeelding 1. Ringvormige plooienkomen vaker voor omdat ze een hogere flexibiliteit aan de buis verschaffen, maar spiraalgewonden plooien worden dan gebruikt, als de buis volkomen leeg moet worden gemaakt door de buis verticaal te houden. Gegolfde metalen slang kan indien nodig worden voorzien van een omhullend vlechtwerk dat de weerstand tegen inwendige druk verbetert alsmede de weerstand tegen beschadiging van buitenaf, zie afbeelding 2. Als er aanzienlijke inwendige druk wordt aangelegd dan zal gegolfde slang in lengte toenemen tenzij deze beweging wordt verhinderd. Dit wordt in het algemeen bereikt door middel van een gevlochten uitwendige omhulling. Dit vlechtwerk heeft weinig invloed op de flexibiliteit van de slang. In geval van heel korte slangen, die onder inwendige druk staan, zijn er extra buigkrachten nodig vanwege de wrijving die de gevlochten omhulling veroorzaakt. Als de sterkte van de gevlochten omhulling te kort dreigt te schieten, dan kan een tweede omhulling uitkomst bieden. Slang zonder omhulling werkend bij maximaal toelaatbare druk zal een elastische verlenging te zien geven van 1 tot 2,5%. Om zijdelingse beweging van de plooien te verhinderen, mag slang zonder omhulling slechts aan één kant worden ingeklemd of zodanig, dat er vrije axiale expansie kan optreden als gevolg van de druk, zoals bij een 'lus' van 180°C.
Afbeelding 1. Links: buis met ringvormige plooien, die elk een volledige paralIelering vormen. Rechts: buis met spiraalvormige plooien die een continue voortlopende spiraal vormen.
Afbeelding 2. Gegolfde metalen slang met een beschermende omhulling van gevlochten metaaldraad.
Materiaal
Materialen waarvan gegolfde slang wordt gemaakt zijn koolstofstaal, austenitisch roestvast staal, fosforbrons of nikkellegeringen, al naar gelang het milieu waaraan ze worden blootgesteld. Het omhullende vlechtwerk bestaat gewoonlijk uit hetzelfde materiaal als de slang, behalve wanneer de uitwendige corrosievastheid van minder belang is en de nadruk ligt op de inwendige corrosievastheid vanwege het te transporteren produkt of milieu, waardoor voor de omhulling een laagwaardiger materiaal kan worden genomen, dat echter wel moet voldoen aan de gestelde mechanische eisen. Het omgekeerde kan ook het geval zijn : de slang zelf moet dan bestand zijn tegen het milieu en de omhulling moet bestand zijn tegen omgevingscondities die veel zwaarder zijn of moet voldoen aan hoge sterkte eisen. Gegolfde metalen slang wordt gefabriceerd in een aantal gradaties of drukcategorieën, afhankelijk van de wanddikte, de sterkte en het aantal omvlechtingen en met nominale inwendige diameters lopend van 5 tot 760 mm. De drukopname van de slang neemt af met toenemende inwendige diameter. In de praktijk wordt een veiligheidsfactor 4 gehanteerd, dat wil zeggen dat de slang een inwendige druk moet kunnen weerstaan, die vier maal de maximale werkdruk bedraagt alvorens open te barsten. De slang mag worden gebogen binnen de gespecificeerde buigstraal tot de maximum werkdruk. De maximum testdruk waaraan een slang wordt onderworpen is doorgaans 1,5 maal de maximum werkdruk, waarbij de slang in gestrekte toestand verkeert. Als er pulserende over-of onderdrukken voorkomen, mag de piekdruk niet meer zijn dan 1,5 maal de maximum werkdruk. De slang moet zodanig worden gemonteerd, dat de omvlechting niet slap staat voordat de pulsbelasting er aankomt. De maximum werkdruk van een slang wordt altijd opgegeven bij een temperatuur van 20°C. Als de werktemperatuur oploopt neemt de druk die een slangsysteem kan weerstaan af. De maximaal toelaatbare temperatuur wordt bepaald door het materiaal van de slang en de manier waarop de fittingen zijn bevestigd (gelast of gesaldeerd met bijvoorbeeld zilversoldeer). Voor bedrijfstemperaturen hoger dan 20°C moeten de bij die temperatuur opgegeven werkdrukken worden vermenigvuldigd met een conversiefactor. Typische conversiefactoren zijn opgesomd in tabel 1. Aangezien de drukken zijn gebaseerd op materiaal in zachtgegloeide toestand, zijn er geen reducties van de toelaatbare drukken noodzakelijk voor fittingen die zijn bevestigd door middel van lassen, hard-of zachtsolderen. Behalve hoge temperaturen zijn ook lage temperaturen van invloed op het gedrag van metalen . De materialen in tabel 1 kunnen zonder drukaanpassing worden toegepast tot een temperatuur van -200°C, met uitzondering van koolstofstalen fittingen, waarvoor de minimum gebruikstemperatuur -20°C is.
Tabel 1 Conversiefactoren.
Extreem hoge stromingssnelheden in gegolfde slang dienen te worden vermeden, aangezien de plooien in resonantie kunnen worden gebracht, hetgeen resulteert in vroegtijdige breuk. Gasstromingssnelheden van meer dan 37 m/s of vloeistofstromingssnelheden van meer dan 5 m/s kunnen resonantie veroorzaken. Als zulke stromingssnelheden niet zijn te vermijden kan wederom een flexibele binnenslang uitkomst bieden.
Als gevolg van de kenmerkende constructie van gegolfde metalen slang, is de wrijving die het doorstromende medium ondervindt en het daarmee gepaard gaande drukverval groter dan bij inwendige gladwandige buis. Als het optredende drukverval bij een bepaalde stromingssnelheid en inwendige diameter onaanvaardbaar hoog is, kan worden uitgeweken naar slang met een grotere inwendige diameter. Bij gemiddelde industriële toepassingen treedt normale vibratie op, zoals bij uitstroomleidingen van pompen en compressoren. Onder zulke omstandigheden heeft de blootgestelde slanglengte een minimumwaarde. Slangenfabrikanten moeten kunnen adviseren over de minimum toe te passen lengte voor een bepaalde toepassing. Zij kunnen ook gegevens verschaffen over de minimale buigingsstraal, genomen over de hartlijn van de slang, voor elke slang zowel voor voortdurend buigen als voor een permanente bocht. Voortdurend buigen is een beheerste buiging die met vaste regelmaat optreedt over een constant traject en waarbij het aantal buigingen tijdens de gewenste levensduur verscheidene miljoenen malen te boven kan gaan. Onderbroken buigen vindt plaats met tussenpozen van stilstand, die regelmatig of onregelmatig optreden.
Onregelmatig buigen is het zo nu en dan buigen zonder vaste perioden. Een permanente bocht is er een met een kleine straal, die nodig is om plaatsen van uitlijnigheid in vaste leidingen te kunnen overbruggen of waar de slang de functie van een permanente bocht moet vervullen. Aldus geïnstalleerde slang kan slechts geringe en niet te vaak optredende trillingen verdragen. Een slang die als bocht fungeert kan geen compensatie verschaffen voor trillingen of beweging. Het merendeel van de gegolfde metalen slangsystemen zijn aan de uiteinden voorzien van fittingen, die aan de slang en de omvlechtingsdraden zijn gelast, gesoldeerd of gekneld.
Van strip gewonden slang
Dit type gegolfde metalen slang wordt gemaakt van speciale metalen strippen, die spiraalsgewijs worden gewonden, zodat elke lus inhaakt met zijn buurman, met of zonder dichting zie afbeelding 3. De materialen kunnen bestaan uit koolstofstaal, verzinkt staal, roestvast staal, messing, brons of aluminium afhankelijk van de toepassingseisen. Om de diverse media naar behoren te kunnen verwerken is dit type slang leverbaar met een pakking om het drukopnemend vermogen te verbeteren voor het transporteren van een veelheid van stoffen zoals rookgassen, poeders, korreltjes onder lage druk. 
Afb. 3 Diverse vormen van uit roestvast stalen strip gewonden metalen slang; daar waar zich pakkingmateriaal bevindt is dit met pijltjes aangegeven.
Flexibele metalen slang voor doeleinden waarbij slijtage een rol speelt worden doorgaans voorzien van een binnenbekledig, ook van strip gemaakt, die deel uitmaakt van de slang. Deze binnenbekleding is meestal van roestvast staal gemaakt en dekt de ringen en de tussenruimten tussen de ringen af, waardoor een vlakker binnenoppervlak ontstaat met de nodige slijtvastheid. Van strip gewonden lage druk slang kan worden gefabriceerd voor het transport van vloeistoffen tot een werkdruk van 48 bar en hoge druk slang met een extra vlechtwerkomhulling voor smeerolie-en smeervetleidingen en voor stroom-, water-en luchttransport tot een werkdruk van 158 bar bij 20°C voor kleine binnendiameters. Metalen slang kan worden gespecificeerd met additionele bescherming ter voorkoming van mechanische schade. Een toepassing van flexibele metalen slang, voorzien van een thermoplastische binnenbuis en isolerende ontmanteling, is voor koelmiddelleidingen in airconditioningssystemen ter vervanging van koperen leidingen. Het voordeel ten opzichte van koperen buis is het gemak waarmee de slangen kunnen worden gebogen met kleine buigstralen zonder kruikvorming en de daarmee samenhangende eenvoud bij het installeren in beperkte ruimten.