Flens

Flenzen zijn de onbezongen helden op de bouwplaats. Bij een stalen ligger zijn het die horizontale platen die voorkomen dat de boel doorbuigt; het verticale lijf doet het verbindingswerk, maar de flens pakt de klappen van de belasting op. In de wereld van vloeistoffen en gassen is de flens juist een koppelstuk. Een platte ring aan het einde van een pijp. Je zet ze tegen elkaar, schuift er bouten doorheen en trekt de boel aan. Zo creëer je een verbinding die ook weer uit elkaar kan. Handig voor onderhoud of als een pomp vervangen moet worden. Soms zijn ze van staal, soms van kunststof voor ventilatiekanalen, maar het principe blijft hetzelfde: een stevige rand voor grip en stijfheid.

Bij het realiseren van een flensverbinding draait alles om de uitlijning van de contactvlakken. De boringen in de tegenoverliggende kragen moeten exact corresponderen. Pas dan kunnen mechanische bevestigingsmiddelen zonder frictie worden aangebracht. Bij leidingwerk wordt vaak een afdichtingsmateriaal tussen de flensvlakken geplaatst. De bouten worden vervolgens stapsgewijs aangetrokken. Dit proces zorgt voor een gelijkmatige drukverdeling over de gehele omtrek van de verbinding. Het voorkomt vervorming van de flensplaat zelf.

In de staalbouw vormt de flens het aangrijpingspunt voor boutverbindingen tussen kolommen en liggers. Hierbij worden koppelplaten tegen de flenzen aan getrokken. De krachtoverdracht geschiedt direct via de vlakken. Bij gelaste constructies is de volgorde van hechten en aflassen cruciaal om de vlakheid te behouden. Warmte-inbreng kan de flens immers doen trekken. Bij ventilatiekanalen worden losse flensprofielen over de kanaaluiteinden geschoven en mechanisch vastgezet. Een klemverbinding of schroefmontage borgt de luchtdichtheid. Het resultaat is een starre sectie. De flens fungeert als het ankerpunt voor de gehele constructieve eenheid.

Verschijningsvormen bij profielstaal

Verschillen in staalprofielen zijn groot. Waar een HEA-profiel bekendstaat om zijn brede flenzen die stabiliteit bieden tegen knik, daar is de IPE-variant met zijn smalle flenzen juist geoptimaliseerd voor buiging in één richting. De geometrie bepaalt de functie. Bovenflens onder druk. Onderflens onder trek. Bij een HEM-profiel zijn de flenzen extreem dik uitgevoerd voor zware kolomlasten. Men spreekt in de praktijk ook wel over de 'vleugels' van een profiel, hoewel de term flens technisch correct blijft. Bij kokerprofielen ontbreken uitwendige flenzen, tenzij deze er als losse koppelplaten op zijn gelast.

Leidingflenzen en koppelstukken

In de werktuigbouw en installatietechniek dicteert de bevestigingsmethode de naamgeving. De voorlasflens beschikt over een conische nek die direct aan de buis wordt gesmolten. Dit is de standaard voor hoge druk. Voor lichtere toepassingen volstaat vaak een draadflens. Deze schroef je simpelweg op een buis met uitwendige draad. Een blindflens is een vreemde eend in de bijt; deze heeft geen doorlaat en dient uitsluitend om een leiding tijdelijk of definitief af te doppen. Dan is er nog de overschuifflens of 'slip-on' variant. Deze schuif je over de pijp heen voordat de lasnaad wordt gelegd. Losse flenzen in combinatie met een kraagstuk zie je vaak bij kunststof leidingen of RVS-systemen waar de flens vrij moet kunnen draaien voor de juiste uitlijning van de boutgaten.

Flens versus kraag

Soms ontstaat er spraakverwarring tussen een flens en een kraag. Een kraag is vaak een integraal omgezet deel van een dunwandige plaat of buis. Een flens is meestal een zwaarder, apart aangezet onderdeel of een dikker gewalst segment. Bij ventilatiekanalen zie je vaak 'opsteekflenzen'. Dit zijn losse profielkaders die over de rand van een kanaal worden geschoven. Niet te verwarren met een flensverbinding bij machineonderdelen, waar de flens vaak uit het volle materiaal is gefreesd. In de volksmond noemt men een platte ring soms ook een flens, maar zonder de specifieke functie van koppeling of verstijving is dat formeel onjuist.

Stel je een technische ruimte voor in een groot kantoorpand. Een monteur moet een defecte circulatiepomp vervangen. Dankzij de flensverbindingen aan weerszijden van de pomp hoeft de leiding niet doorgezaagd te worden. De bouten gaan los. De pomp wordt zijwaarts uit de lijn geschoven. Na het plaatsen van een nieuwe pakking en de vervangende pomp trekt de monteur de bouten kruislings aan. Dit zorgt voor een gelijkmatige druk op de afdichting. Snel. Efficiënt. Geen laswerk op locatie nodig.

Bij het afpersen van een nieuw leidingsysteem komt de blindflens in beeld. Men schroeft deze massieve plaat tijdelijk op het uiteinde van een aftakking. Zo kan het systeem onder hoge druk gezet worden om lekken op te sporen, zonder dat de vloeistof wegstroomt via nog niet aangesloten leidingdelen.

Een staalmonteur staat op een hoogwerker. Hij begeleidt een zware IPE-ligger die door een kraan op zijn plek wordt gehesen. De ligger heeft aan de uiteinden aangelaste kopplaatflenzen. Deze platen moeten exact tegen de flens van de verticale kolom aan vallen. Zodra de boorgaten corresponderen, worden de bouten door de flenzen gestoken. Hier fungeert de flens als de 'handdruk' tussen twee constructiedelen. Het verdeelt de krachten over een groter oppervlak, waardoor de verbinding niet bezwijkt onder het moment.

In een ander scenario dienen de flenzen van een liggende HEA-balk als directe oplegging voor prefab betonvloeren. De betonplaten rusten op de brede onderflens van het staalprofiel. De flens draagt hier letterlijk de last van de vloer.

In de parkeergarage hangen grote, rechthoekige ventilatiekanalen aan het plafond. De secties van drie meter worden gekoppeld met opsteekflenzen. Je herkent ze als de opstaande randen op de overgangspunten. Vier hoekstukken en een stel bouten houden de boel bij elkaar. Een klemstrip over de lengte van de flensranden voorkomt dat er lucht ontsnapt tussen de kanaaldelen door. Dit zorgt voor de nodige stijfheid over de lange overspanningen, zodat het dunne plaatstaal niet doorbuigt of gaat klapperen door de luchtstroom.

Veiligheid is geen suggestie. Voor de werktuigbouw en installatietechniek vormt de NEN-EN 1092-1 de centrale as waar alles om draait; deze norm specificeert de afmetingen, boringen en materiaaleisen voor stalen flenzen. Het is de taal van de industrie. Drukklassen, aangeduid als PN (Pressure Nominal), bepalen exact welke krachten een verbinding mag opvangen. Wie afwijkt van deze standaarden, riskeert lekkages of mechanisch falen bij piekdrukken. Binnen de Europese Unie is bovendien de Richtlijn Drukapparatuur (PED) van kracht, waarbij flensverbindingen in systemen met een verhoogd risico moeten voldoen aan strenge essentiële veiligheidseisen en volledige traceerbaarheid van materialen.

In de staalbouw verschuift de focus naar de NEN-EN 1090-reeks. Deze normering reguleert de uitvoering van staalconstructies. Een flens die wordt vastgelast aan een ligger valt onder specifieke executieklassen (EXC), waarbij de kwaliteit van de las en de vlakheid van de flensplaat direct invloed hebben op de constructieve integriteit van het bouwwerk. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) eist dat constructies voldoen aan de Eurocodes, waaronder NEN-EN 1993 voor het ontwerp van staalverbindingen. Hierbij wordt de krachtsafdracht door bouten in flensverbindingen minutieus doorgerekend op trek en afschuiving.

Luchtdichtheid is een vak apart. Voor ventilatiekanalen gelden de normen NEN-EN 1505 en NEN-EN 1507, die in Nederland vaak worden vertaald naar de LUKA-kwaliteitsnormen. De flensverbinding speelt hier een hoofdrol in het behalen van de luchtdichtheidsklassen. Een slecht gemonteerde opsteekflens betekent energieverlies. Onacceptabel in moderne utiliteitsbouw. De wetgeving schrijft de prestatie voor; de norm de methode.

De oorsprong van de flens ligt in de noodzaak voor stijfheid en verbinding. Etymologisch voert de term terug naar het Oudfranse flanche, wat flank of zijde betekent. In de vroege machinebouw waren flenzen vaak integraal onderdeel van gietijzeren componenten. De industriële revolutie dwong tot standaardisatie. Stoommachines en de bijbehorende pijpleidingen vereisten koppelingen die bestand waren tegen oplopende drukken. Waar men voorheen vertrouwde op eenvoudige overschuifmoffen, bood de geboute flensverbinding de mogelijkheid tot demontage en hogere mechanische belasting. Dit was een technisch keerpunt.

In de staalbouw volgde een andere ontwikkeling. De overgang van smeedijzer naar gewalst staal in de negentiende eeuw maakte de productie van I- en H-profielen mogelijk. Henry Grey ontwikkelde aan het eind van die eeuw een walsmethode voor breedflensprofielen. De flens transformeerde hierdoor van een louter koppelstuk naar een fundamenteel constructief element. De focus verschoof naar het weerstaan van buigmomenten. Tijdens de wederopbouw na de Tweede Wereldoorlog versnelde de normering. De wildgroei aan lokale standaarden maakte plaats voor nationale en later internationale afspraken zoals de DIN- en EN-normen. De overgang van klinknagels naar hoogwaardige boutverbindingen en lastechnieken veranderde de uitvoering op de bouwplaats fundamenteel. De flens werd dunner, sterker en nauwkeuriger geproduceerd.

• https://nl.wikipedia.org/wiki/Flens_(verbinding