Flanšo įvertinimų paaiškinimas: kaip pasirinkti tinkamą vamzdynų sistemos klasę

Kas yra flanšo įvertinimas? Paprasta{0}}kalbos apžvalga

Flanšas yra disko{0}}mechaninė jungtis, jungianti dvi vamzdžio dalis, vožtuvą arba įrangą. Jis veikia varžtais sujungiant du derančius flanšus ir tarp jų esantį tarpiklį ir sudaro sandarų, slėgiui{2}}atsparų sandariklį, kurį vėliau galima atsukti, kad būtų galima patikrinti ar prižiūrėti.

Kiekvienas flanšas turi slėgio klasę - – skaičių, kuris inžinieriams nurodo didžiausią slėgį, kurį jungtis gali saugiai atlaikyti esant tam tikrai temperatūrai. Kuo didesnis klasės numeris, tuo didesnis leistinas slėgis. Neteisingas skaičius gali sukelti katastrofišką gedimą, neatitikimą-reglamentams arba brangių prastovų.

Flanšo slėgio klases Šiaurės Amerikoje standartizuoja Amerikos mechanikos inžinierių draugija (ASME). Vamzdžių flanšų reglamentuojantis dokumentas yra ASME B16.5 (NPS 1/2–NPS 24).

Šiame biuletenyje paaiškinama, ką reiškia kiekvienas klasės numeris, kaip slėgio vertės keičiasi priklausomai nuo temperatūros, kurių paviršių tipus ir medžiagas reikia derinti su kiekviena klase ir kaip pritaikyti flanšo klasę prie jūsų faktinių eksploatavimo sąlygų.

Valdymo standartai: kas nustato taisykles?

Pramoniniai flanšai nėra projektuojami individualių inžinierių nuo nulio. Jie gaminami pagal nusistovėjusius-matmenų ir slėgio standartus, kurie apibrėžia viską nuo varžtų-skylių modelių iki slėgio ir temperatūros įvertinimų.

ASME B{0}} Pagrindinis standartas

ASME B16.5, vamzdžių flanšai ir flanšinės jungiamosios detalės: NPS 1/2–NPS 24, yra dominuojantis standartas Šiaurės Amerikoje ir plačiai taikomas tarptautiniu mastu. Jis apima septynias slėgio klases - 150, 300, 400, 600, 900, 1500 ir 2500 - ir apibrėžia slėgio ir temperatūros (P-T) įvertinimus 22 medžiagų grupėms. Visi šiame biuletenyje pateikti slėgio įvertinimų palyginamieji duomenys yra gauti iš ASME B16.5-2017.

ASME B16.47 - Didelio-skersmens flanšai

Flanšams nuo NPS 26 iki NPS 60 taikomas ASME B16.47. Jame apibrėžiamos dvi serijos: A serija (gauta iš MSS SP-44) ir B serija (gauta iš API 605). A serijos flanšai yra sunkesni ir tinkami vamzdynų sistemoms; B serija yra lengvesnė, paplitusi technologiniuose įrenginiuose.

ASME B{0}} žiedinės jungties tarpinės

ASME B16.20 reglamentuoja metalinius tarpiklius, skirtus žiedinio tipo jungties (RTJ) flanšams - ovaliems ir aštuonkampiams žiedams, naudojamiems aukšto-slėgio, aukštos{3} temperatūros ir rūgščių dujų srityse.

ASME B{0}} proceso vamzdžių kodas

ASME B31.3 nurodo proceso vamzdynų projektavimo, gamybos ir bandymo reikalavimus. Jis priskiria vamzdynų aptarnavimo kategorijas (B–F), kurios tiesiogiai įtakoja minimalius flanšo klasės reikalavimus. Inžinieriai turi suderinti savo flanšo klasę su paslaugos B31.3 skysčio kategorija.

NACE MR0175 / ISO 15156 - Sour Service

Paslaugoms, kurių sudėtyje yra vandenilio sulfido (H2S), -, žinomas kaip rūgštus aptarnavimas - NACE MR0175 (dabar paskelbtas kartu kaip ISO 15156) nustato konkrečias medžiagos kietumo ribas, terminio apdorojimo reikalavimus ir medžiagų pasirinkimo kriterijus, kurie pakeičia standartinius slėgio klasės sprendimus.

Septynios ASME slėgio klasės: ką iš tikrųjų reiškia skaičiai

Slėgio klasė nėra viena slėgio vertė -, tai slėgio ir temperatūros kreivių šeima. Leistinas slėgis mažėja kylant temperatūrai, nes aukštesnėje temperatūroje metalai tampa ne tokie stiprūs. Štai kodėl tas pats 150 klasės flanšas, kurio slėgis yra 285 psi, esant 100 laipsnių F, gali atlaikyti tik 170 psi esant 800 laipsnių F.

150 klasė

150 klasė yra žemiausia ir labiausiai paplitusi flanšų klasė, naudojama vandens sistemose, ŠVOK, žemo -slėgio garų ir lengvo{2}} apkrovų gamybos linijose. Jo didžiausias vardinis slėgis yra 285 psi esant aplinkos temperatūrai (100 laipsnių F) anglinio plieno A105. 150 klasėje naudojami 4{10}}varžtų raštai mažesniems dydžiams. Tai ekonomiškiausias{11}}pasirinkimas ir turėtų būti pasirinktas tik tada, kai veikimo sąlygos aiškiai patenka į PT apvalkalą.

300 klasė

300 klasė maždaug dvigubai padidina 150 klasės slėgio pajėgumą (740 psi, esant 100 laipsnių F, A105). Tai standartinis pasirinkimas vidutinio-slėgio procesų paslaugoms, garų sistemoms ir bendroms rafinavimo programoms. 300 klasės flanšai yra fiziškai didesni ir sunkesni nei 150 klasės.

400 klasė

400 klasė nurodoma rečiau - ji yra nuo 300 iki 600 ir daugiausia naudojama aukštesnės-temperatūros garuose, kai viršijama 300 klasės P-T apvalkalas, bet 600 klasė būtų per-suprojektuota. Maksimalus A105 slėgis yra 990 psi aplinkos sąlygomis.

600 klasė

600 klasė (1 480 psi aplinkoje, A105) yra standartinė aukšto -slėgio proceso vamzdynų, naftos perdirbimo įrenginių ir suslėgtų dujų sistemų klasė. Dažnai tai yra minimali klasė, nurodyta NACE rūgščių{6}}dujų paslaugoje. 600 ir naujesnėms klasėms paprastai naudojamas žiedo tipo jungtis (RTJ), kad būtų pasiektas metalinis -su{10}}metalinis sandariklis.

900 klasė

900 klasė (2 220 psi aplinkos sąlygomis) naudojama gamtinių dujų vamzdynuose, aukšto -slėgio garuose ir kitose sudėtingose ​​procesų paslaugose. Didesnis varžtų raštas ir didesnis sienelės storis užtikrina didelę saugos ribą cikliškoms ar didelės vibracijos{5}}saugoms.

1500 klasė

1500 klasė (3 705 psi esant aplinkos temperatūrai) nurodyta galios-katilų tiekimo vandens linijoms, aukšto-slėgio garo turbinoms ir panašioms sunkioms reikmėms. Šios klasės flanšai yra žymiai sunkesni ir reikalauja tiksliai apdirbtų tarpiklių.

2500 klasė

2500 klasė (6 170 psi aplinkos sąlygomis) yra aukščiausia klasė, apibrėžta ASME B16.5. Jis naudojamas vandenilio paslaugoms, itin -aukšto{5}}slėgio proceso linijoms ir gręžinių galvučių jungtims. 2500 klasės flanšai yra labai sunkūs ir brangūs. Bet kokias šio lygio specifikacijas turi peržiūrėti licencijuotas slėginių indų inžinierius.

1 lentelė: ASME B16.5 slėgio ir temperatūros rodikliai - anglinis plienas A105 ir 316L nerūdijantis plienas

2 lentelė: Flanšo klasės palyginimas - Slėgis, svoris, kaina ir pritaikymas

Flanšo paviršių tipai: kaip pasiekiamas sandarinimas

Flanšo paviršius yra apdirbtas paviršius, ant kurio yra tarpiklis. Skirtingi veidų tipai tinka skirtingiems slėgio lygiams, skysčių tipams ir tarpiklių medžiagoms. Neatitinkantys paviršių tipai -, pavyzdžiui, pakelto paviršiaus flanšą priveržus prie plokščio paviršiaus ketaus vožtuvo -, veikiant varžto apkrovai, ketaus flanšas gali įtrūkti.

Pakeltas veidas (RF)

Labiausiai paplitęs veido tipas. Koncentrinis apskritas pakeltas plotas (paprastai 1/16 colio aukščio 150/300 klasei, 1/4 colio aukštesnėms klasėms) sutelkia tarpiklio apkrovą. Naudojamas su spiralinėmis arba žiedinėmis tarpinėmis daugumoje procesų.

Plokščias veidas (FF)

Flanšo paviršius yra viename lygyje su vamzdžio galu. Naudojamas derinant su įranga su plokščiais -priešiniais flanšais, pvz., siurbliais su ketaus korpusais arba ASME 125 klasės įranga. Norint paskirstyti varžtų apkrovą ir išvengti trapių įrangos flanšų įtrūkimų, reikalingas pilnas -veidinis tarpiklis.

Žiedo tipo jungtis (RTJ)

Flanšo paviršiuje apdirbtas griovelis tinka tvirtam metaliniam žiediniam tarpikliui (ovalo formos arba aštuonkampio skerspjūvio{0}}skersmuo). Žiedas deformuojasi veikiant varžto apkrovai, kad susidarytų metalinis -į-metalinis sandariklis, tinkamas 600 ir aukštesnei klasei, aukštos-temperatūriniams garams ir H2S rūgštingumui. Reguliuoja ASME B16.20.

Liežuvis ir griovelis (T&G)

Vienas flanšas turi paaukštintą žiedą (liežuvėlį); sujungimo flanšas turi atitinkamą įdubą (griovelį). Tarpiklis yra visiškai uždarytas ir negali būti išpūstas, todėl šis veido tipas yra tinkamesnis toksiškoms, mirtinoms ar labai nepastovioms paslaugoms. Naudojamas siurblių dangčiams ir indų purkštukams.

Vyras ir moteris (M&F)

Panašus į T&G, bet su plokščiu tarpiklio žiedu, įtaisytu moteriškoje veido įduboje. Naudojamas kritinėse arba išklotose vamzdynų sistemose, kuriose tarpiklio padėtis turi būti tiksliai kontroliuojama.

3 lentelė: Flanšo paviršių tipai - Standartai, tarpikliai ir taikymas

Flanšo medžiagos: metalo suderinimas su procesu

Vien teisingos slėgio klasės nepakanka flanšui apibrėžti. Medžiaga turi būti suderinama su proceso skysčiu, darbo temperatūra, korozijos aplinka ir visais galiojančiais kodo reikalavimais. ASME B16.5 suskirsto flanšo medžiagas į sunumeruotas grupes, kurių kiekviena turi savo P-T įvertinimo lenteles.

Anglinio plieno flanšai (1.1 ir 1.2 grupės)

ASTM A105 (kaltas) yra plačiausiai naudojama flanšo medžiaga visame pasaulyje. Ji apima aplinkos ir vidutinės temperatūros aptarnavimą ne-ėsdinančioje arba silpnai ėsdinančioje terpėje. Žemos -temperatūrų aptarnavimui (iki -50 laipsnių F) nurodyta ASTM A350-LF2 (1.2 grupė) su smūgiais patikrintais kaltiniais, kaip reikalauja ASME B31.3.

Nerūdijančio plieno flanšai (2.2, 2.3, 2.4 grupės)

316L (A182-F316L, 2.3 grupė):Pramonės standartas korozijai{0}}atspariems flanšams. Mažas -anglies kiekis „L“ apsaugo nuo suvirinimo siūlės jautrumo. Tinka cheminio apdorojimo, farmacijos, maisto / gėrimų ir jūros purslų zonoms. PREN (atsparumo įdubimui ekvivalentas) maždaug 24.

317L (A182-F317L, 2.3 grupė):Didesnis molibdeno kiekis nei 316L pagerina atsparumą sieros ir acto rūgštims. Nurodyta celiuliozės ir popieriaus gamyklose bei rūgščių{2}} tvarkymo sistemose. PREN apie 28.

904L (A182-F904L, UNS N08904, 2.4 grupė):Super-austenitinė klasė su 4,5 % Mo ir 1,5 % Cu, specialiai sukurta atsparumui sieros rūgščiai. Praskiestame H2SO4 žymiai pranoksta 316 l. PREN apie 36. EETA atsargos ir tiekimas 904L flanšai.

254 SMO / F44 (A182-F44, UNS S31254, 2.4 grupė):6 % molibdeno super-austenitinė klasė, pasižyminti išskirtiniu atsparumu jūros vandens įdubimams, plyšių korozijai ir chlorido -sukeltam įtempių korozijos įtrūkimui (SCC). PREN apie 43. Plačiai naudojamas gėlinimo, atviroje jūroje ir balinimo gamyklose. EETA turi ir tiekia 254 SMO flanšus.

Nikelio lydinio flanšai (3.1–3.4 grupės)

Monel 400 (B564-N04400, 3.2 grupė):Išskirtinis atsparumas vandenilio fluorido rūgščiai ir jūros vandeniui. Naudojamas HF alkilinimo įrenginiuose, jūrinio siurblio apdailai ir sūraus vandens gėlinimui.

Hastelloy C-276 (B564-N10276, 3.3 grupė):Etaloninė medžiaga, skirta naudoti nuo stiprios korozijos - agresyvios rūgštys, šlapias chloras, išmetamųjų dujų desulfuravimas (FGD). Įvertinta iki 1 000 laipsnių F. EETA tiekia C-276 flanšus 150–1500 klasėms.

Inconel 625 (B564-N06625, 3.3 grupė):Išskirtinis atsparumas aukštai-temperatūrai ir atsparumas oksidacijai iki 1800 laipsnių F. Numatyta povandeninėse jūrose, aviacijos ir kosmoso{4}}chemijos gamyklose ir aukštos{5}}temperatūrinės dujų tarnybose. EETA tiekia visų standartinių klasių Inconel 625 flanšus.

4 lentelė: Flanšo medžiagų grupės, ASTM specifikacijos ir atsparumas korozijai

Kaip pasirinkti tinkamą flanšo klasę: žingsnis{0}}po-žingsnio sprendimo sistema

Norint pasirinkti tinkamą flanšo klasę, reikia sistemingo požiūrio. Inžinieriai neturi paprasčiausiai suapvalinti iki kitos klasės -, tiek virš-specifikacijos (nereikalingos išlaidos ir svoris), tiek per maža-specifikacija (saugos gedimas) yra rimtos inžinerinės klaidos.

1 - veiksmas. Apibrėžkite didžiausią leistiną darbinį slėgį (MAOP)

Nustatykite aukščiausią slėgį, kurį gali pasiekti sistema, įskaitant viršįtampio, sutrikimo ir apsauginio vožtuvo nustatymo sąlygas. Pridėkite projektinę ribą pagal taikomą kodą (paprastai 10–33 % viršijančio normalų darbinį slėgį).

2 - veiksmas Apibrėžkite didžiausią leistiną darbinę temperatūrą (MAOT)

Nustatykite maksimalią proceso temperatūrą ir atsižvelkite į ekskursijas. Atminkite, kad slėgio vertės mažėja didėjant temperatūrai - visada patikrinkite P-T lentelę MAOT, o ne aplinkos.

3 - veiksmas. Nustatykite medžiagų grupę

Pasirinkite aflanšo medžiagasuderinamas su proceso skysčiu. Norėdami patvirtinti cheminį suderinamumą, naudokite korozijos lenteles (NACE, Outokumpu vadovas, pardavėjo duomenys). Nurodykite atitinkamą pasirinkto lydinio ASME B16.5 medžiagų grupės numerį.

Veiksmas 4 - Ieškokite P-T įvertinimo

Kryžm-nurodykite savo MAOP, MAOT ir medžiagų grupę ASME B16.5 P-T įvertinimo lentelėse. Pasirinkite žemiausią klasę, kurios P-T vertė viršija projektinį slėgį projektinėje temperatūroje.

5 - veiksmas Patikrinkite kodo reikalavimus

Patvirtinkite, kad pasirinkta klasė atitinka ASME B31.3 vamzdynų klasės minimalius skysčių kategorijos reikalavimus. Rūgščių paslaugų atveju taikykite NACE MR0175 / ISO 15156 reikalavimus. Gaisro atveju arba mirtinos paslaugos atveju gali būti taikomi papildomi apribojimai.

Veiksmas 6 - Nurodykite veido tipą ir tarpiklį

150–300 klasėms švarios ir nemirtinos paslaugos: pakeltas veidas su spirale suvyniotas tarpiklis yra standartinis. 600 ir aukštesnės klasės arba H2S, aukštos temperatūros garai ar mirtina paslauga: pirmenybė teikiama žiedinio tipo jungtims (RTJ). Dėl tarpiklių lizdo įtempių reikalavimų kreipkitės į ASME PCC-1.

5 lentelė. Flanšo klasės ir medžiagos pasirinkimo matrica pagal aptarnavimo sąlygas

Dažnai užduodami klausimai

1 klausimas: ar galiu sujungti 300 klasės flanšą su 150 klasės flanšu?

AtsakymasGalite juos fiziškai sujungti varžtais, nes varžtų skylių raštai atitinka tam tikrus dydžių diapazonus, tačiau agregatas yra įvertintas žemesnei klasei (150 klasė). Tai kartais daroma tyčia atnaujinant sistemą, tačiau žemesnės klasės{2}}komponentas tampa ribojančiu veiksniu. ASME B31.3 reikalauja, kad jungtis būtų įvertinta kaip silpniausias komponentas.

2 klausimas: ką reiškia „L“ 316L ir ar tai svarbu flanšams?

Atsakymas„L“ reiškia mažo anglies kiekio - maksimalų 0,03 % anglies kiekį, palyginti su 0,08 % standartiniame 316. Mažos -anglies klasės apsaugo nuo chromo karbido nusodinimo karščio paveiktoje zonoje suvirinimo metu, o tai sukelia būklę, vadinamą įjautrinimu, o tai labai sumažina atsparumą korozijai. Suvirintoms flanšinėms jungtims visada nurodykite L-klasę.

3 klausimas: kas yra PREN ir kodėl tai svarbu renkantis flanšą?

AtsakymasPREN (Pitting Resistance Equivalent Number) yra formule{0}} pagrįstas indeksas, numatantis nerūdijančio plieno atsparumą taškinei korozijai: PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. PREN, didesnis nei 40, paprastai reikalingas panardinto jūros vandens tiekimui. Kontekstui: 316L turi PREN ~24, 904L PREN ~36, o 254 SMO PREN ~43. Pasirinkus flanšo medžiagą tik pagal slėgio klasę, neatsižvelgiant į PREN korozijos metu, gali atsirasti ankstyvas gedimas.

4 klausimas: kada reikia žiedinio tipo jungties (RTJ) flanšo?

AtsakymasRTJ flanšai reikalingi arba primygtinai rekomenduojami pagal keturis scenarijus: (1) 600 ir aukštesnės klasės, (2) aukštesnėje nei 750 laipsnių F (400 laipsnių) temperatūroje, (3) H2S rūgščiųjų medžiagų aptarnavimas pagal NACE MR0175 ir (4) mirtinų arba toksiškų skysčių naudojimas. RTJ sukuria metalinį{10}}į-metalinį sandariklį, neatsižvelgiant į tarpiklio medžiagos gedimą, ir užtikrina puikų atsparumą prapūtimui.

5 klausimas: kuo skiriasi ASME B16.5 ir ASME B16.47?

AtsakymasASME B16.5 apima vamzdžių flanšus nuo NPS 1/2 iki NPS 24. ASME B16.47 apima didelių -skersmens flanšus nuo NPS 26 iki NPS 60. B16.47 A serijos flanšai (iš MSS SP-44) yra sunkesni ir naudojami vamzdynuose; B serijos flanšai (iš API 605) yra lengvesni ir naudojami gamybos įmonėse. Jei nurodote flanšus, didesnius nei NPS 24, turite nurodyti B16.47.

6 klausimas: Ar 150 klasės flanšas gali atlaikyti visą vakuumą?

AtsakymasTaip - 150 klasės flanšai reguliariai naudojami vakuume. Susirūpinimą kelianti vakuuminė priežiūra yra tarpiklių išsipūtimo rizika (kuri netaikoma) ir galimas flanšo iškraipymas esant visiškam vakuumo diferencialui. Giliam vakuumui (< 1 mmHg), consult the equipment manufacturer and verify the bolted joint design using ASME PCC-1 methodology.

7 klausimas: kaip patvirtinti slėgio įvertinimą, jei mano medžiaga nėra ASME B16.5?

AtsakymasJei tikslios medžiagos sąraše nėra, suraskite artimiausią ASME B16.5 medžiagų grupę pagal mažiausią tempimo ir takumo ribą. Tokiais atvejais įvertinimas gali būti skaičiuojamas pagal ASME B16.5 II priedą arba flanšas gali būti suprojektuotas kaip specialus flanšas pagal ASME VIII skyriaus 1 skyriaus 2 priedą. Visada pasitelkite licencijuotą slėginių indų inžinierių nestandartinių medžiagų naudojimui.