Ang mga inhinyero at mga espesyalista sa pagkuha ay nahaharap sa mga kritikal na desisyon kapag tumutukoy carbon steel flanges para sa mga pang-industriyang sistema ng tubo. Ang mga mekanikal na bahagi na ito ay nagkokonekta sa mga tubo, balbula, bomba, at kagamitan habang pinapanatili ang integridad ng presyon at pinapagana ang access sa pagpapanatili. Ang pag-unawa sa mga detalye ng materyal, mga pamantayang dimensyon, at mga rating ng pressure-temperature ay nagsisiguro na ligtas at sumusunod sa disenyo ng system sa mga application ng oil at gas, petrochemical, power generation, at water treatment.
Pag-unawa sa Carbon Steel Flange Fundamentals
Carbon steel flanges nagsisilbing mga punto ng koneksyon sa imprastraktura ng piping, pangunahing ginawa sa pamamagitan ng mga proseso ng forging upang makamit ang pagkakahanay ng istraktura ng butil at lakas ng makina. Karaniwang kasama sa komposisyon ng materyal ang carbon content hanggang 0.35%, manganese para sa pagpapalakas ng lakas, at kinokontrol na mga antas ng silicon para sa deoxidation. Ang mga flanges na ito ay tumanggap ng mga sukat ng tubo mula 15mm (½ pulgada) nominal na diameter hanggang 2000mm (80 pulgada) sa mga application na may malalaking diameter.
Ang proseso ng pagmamanupaktura ay nagsasangkot ng pag-init ng mga billet ng carbon steel hanggang sa pag-forging ng mga temperatura, pagkatapos ay binubuo ang mga ito sa ilalim ng mekanikal na presyon upang makamit ang mga kinakailangang geometries. Ang mga kasunod na operasyon ng machining ay lumilikha ng mga sealing face, bolt hole, at mga configuration ng hub. Ang heat treatment—normalizing, quenching at tempering, o annealing—ay ino-optimize ang mga mekanikal na katangian para sa mga partikular na kondisyon ng serbisyo.
Mga Detalye at Marka ng Materyal
Ang pagpili ng materyal ay direktang nakakaimpluwensya sa pagganap ng flange sa ilalim ng sobrang presyon at temperatura. Ang pinakakaraniwang detalye para sa carbon steel flanges ay ASTM A105, na sumasaklaw sa mga forged carbon steel piping component para sa ambient at high-temperatura na serbisyo. Tinitiyak ng detalyeng ito ang pinakamababang lakas ng tensile na 485 MPa (70 ksi) at lakas ng ani na 250 MPa (36 ksi) na may 22% na minimum na pagpahaba.
Ang sumusunod na talahanayan ay naghahambing ng mga karaniwang carbon steel flange na materyales at ang kanilang mga katangian ng serbisyo:
ASTM A105 carbon steel flange kinakatawan ng materyal ang pamantayan ng industriya para sa mga pangkalahatang piping application. Pinahihintulutan ng detalye ang mga casting na katumbas ng ASTM A216 Grade WCB para sa ilang partikular na blind flange configuration. Ang carbon content na hanggang 0.35% ay nagbibigay ng mahusay na machinability at weldability habang pinapanatili ang sapat na lakas para sa mga klase ng pressure sa pamamagitan ng Class 2500. Ang materyal ay nagpapakita ng isang melting point na humigit-kumulang 1420°C (2590°F) at Brinell hardness sa pagitan ng 137-187 HBW. Tinitiyak ng mga katangiang ito ang pagiging tugma sa karaniwang operasyon ng pagputol, pagbabarena, at pagwelding habang nagbibigay ng sapat na paglaban sa pagsusuot para sa mga bolted na koneksyon Ang mga aplikasyon sa ibaba -29°C ay nangangailangan ng ASTM A350 LF2 na materyal upang maiwasan ang malutong na bali. Ang pagtutukoy na ito ay nag-uutos ng pagsubok sa epekto sa mga tinukoy na temperatura upang i-verify ang tibay ng bingaw. Nagbibigay ang Class 1 ng karaniwang kakayahan sa mababang temperatura, habang nag-aalok ang Class 2 ng mga pinahusay na katangian para sa malubhang serbisyong cryogenic . Ang ASTM A105 flanges ay hindi nangangailangan ng heat treatment maliban sa ilalim ng mga partikular na kundisyon: flanges sa itaas ng Class 300, mga espesyal na disenyo na flanges na may hindi alam na mga parameter ng presyon o temperatura, o flanges na lampas sa 4 na pulgadang NPS sa Class 300 at mas mataas. Kung kinakailangan, ang mga opsyon sa heat treatment ay kinabibilangan ng annealing, nonormalisingnormalizing at tempering, o quenching at tempering upang makamit ang mga tinukoy na mekanikal na katangian. Ang pagpili ng flange geometry ay nakasalalay sa mga kinakailangan ng sistema ng piping, klase ng presyon, at mga pagsasaalang-alang sa pagpapanatili. Ang bawat uri ay nag-aalok ng natatanging mga pakinabang para sa mga partikular na aplikasyon, mula sa high-pressure weld neck configuration hanggang sa matipid na slip-on na mga disenyo [^74^]. Ang sumusunod na talahanayan ng paghahambing ay nagbabalangkas ng mga katangian ng mga pangunahing uri ng flange: Carbon steel weld neck flange ang mga pagsasaayos ay nagbibigay ng pinakamataas na integridad ng istruktura para sa mga hinihingi na aplikasyon. Ang disenyo ng tapered hub ay tumutugma sa kapal ng pader ng pipe, unti-unting namamahagi ng mga stress at inaalis ang mga matalim na discontinuities. Ang butt welding ay lumilikha ng full-penetration joints na may lakas na katumbas ng base pipe. Ang mga flanges na ito ay nangingibabaw sa mga kritikal na proseso ng piping, high-pressure steam system, at serbisyo ng hydrocarbon kung saan ang pagiging maaasahan ay pinakamahalaga. Ang mga slip-on flanges ay dumudulas sa panlabas na diameter ng hukay at sinisigurado gamit ang fillet welds sa parehong panloob at panlabas na flange na mukha. Pinapasimple ng disenyong ito ang pagkakahanay at binabawasan ang oras ng pag-install, na ginagawa itong cost-effective para sa mga pangkalahatang pang-industriya at mga waterworks application. Gayunpaman, nililimitahan ng double-weld requirement at mas mababang fatigue resistance kumpara sa weld neck na mga disenyo ang pagiging angkop para sa cyclic service o matinding pagbabagu-bago ng pressure [^74^]. Ang mga blind flanges ay nagsisilbing solidong pagsasara para sa mga pagwawakas ng piping, mga nozzle ng sisidlan, at mga isolation point. Ang mga bahaging ito na hugis-disk na walang center bores ay nakatiis sa buong presyon ng system at pinapadali ang hydrostatic testing. Ang mga nakataas na mukha o ring-type na pinagsamang configuration ay nagsisiguro ng tamang gasket seating. Ang mga blind flange ay madaling maalis para sa hinaharap na mga extension ng linya o access sa pagpapanatili. Ang mga socket weld flanges ay tumanggap ng mas maliliit na diameter pipe (karaniwang NPS 2 at mas mababa) sa pamamagitan ng mga panloob na socket na tumatanggap ng pagpasok ng pipe. Ang fillet welding sa hub outer diameter ay lumilikha ng pressure-tight joints na angkop para sa high-pressure, small-bore applications. Nagtatampok ang mga sinulid na flanges ng panloob na mga thread ng NPT para sa mga hindi welded na koneksyon, na karaniwang tinutukoy sa mga mapanganib na lokasyon kung saan ang welding ay nagdudulot ng mga panganib sa pag-aapoy Ang pagpoproseso ng high-pressure na hydrocarbon ay nangangailangan ng mga pagsasaayos ng weld neck para sa integridad ng istruktura. Ang water treatment at HVAC system ay gumagamit ng slip-on flanges para sa ekonomiya. Nakikinabang ang mga operasyong masinsinan sa pagpapanatili mula sa mga lap joint flanges na may mga palitan na dulo ng stub. Dapat suriin ng mga inhinyero ng pagtutukoy ang pressure cycling, temperatura transient, at mga kinakailangan sa inspeksyon kapag pumipili ng mga uri ng flange. Tinitiyak ng mga pandaigdigang pamantayan ng flange ang pagpapalit at pagsunod sa mga internasyonal na proyekto. Ang dalawang nangingibabaw na sistema ay ASME/ANSI B16.5 para sa North American market at EN 1092-1/DIN para sa European application. Ang sumusunod na talahanayan ay naghahambing ng mga pangunahing sukat na pamantayan: ANSI B16.5 na mga sukat ng flange tukuyin ang pinakamalawak na tinukoy na flange geometry sa buong mundo. Ang pamantayan ay sumasaklaw sa mga sukat mula ½ pulgada hanggang 24 pulgadang nominal na sukat ng tubo sa mga klase ng presyon na 150 hanggang 2500. Ang bawat pagtatalaga ng klase ay kumakatawan sa isang partikular na kumbinasyon ng panlabas na diameter, bolt circle diameter, bilang ng mga bolts, at kapal ng flange Kasama sa mga pangunahing dimensyon na parameter ang: Ang mga pamantayang European ay gumagamit ng mga pagtatalaga (Pressure Nominal) kaysa sa mga rating ng Klase. PN16 carbon steel flange Ang mga pagtutukoy ay kumakatawan sa pinakakaraniwang uri ng presyon sa Europa, humigit-kumulang katumbas ng ANSI Class 150. Pinagsasama-sama ng pamantayang EN 1092-1 ang mga nakaraang pamantayan ng DIN, NF, at BS sa isang pinag-isang European na pamantayan. Ang mga uri ng pagtatalaga sa ilalim ng EN 1092-1 ay kinabibilangan ng: Bagama't tinatantiya ang direktang pagkakapareho sa pagitan ng PN at Class system, ang sumusunod na detalye ng gabay sa mga relasyon: PN6 ay tumutugma sa Class 75, PN10/16 hanggang Class 150, PN25/40 hanggang Class 300, PN63 hanggang Class 600, at PN100 hanggang Class 900. Dapat na i-verify ng mga inhinyero ang eksaktong pressure-teminal na rating sa halip na ang mga inhinyero Tinutukoy ng mga rating ng klase ng presyon ang pinakamataas na pinapahintulutang mga pressure sa pagtatrabaho sa mga reference na temperatura, na nangangailangan ng pagbabawas para sa matataas na kondisyon ng serbisyo. Tinitiyak ng mga rating na ito ang integridad ng flange sa ilalim ng pinagsamang mekanikal at thermal loading Ang sumusunod na talahanayan ay nagpapakita ng mga rating ng pressure-temperature para sa ASTM A105 carbon steel flanges: Ang rating ng presyon ng carbon steel flange ang pagpili ay nangangailangan ng pagsusuri ng pinakamataas na operating pressure at temperatura. Ang Class 150 ay nababagay sa mga low-pressure water system at pangkalahatang pang-industriya na piping hanggang 285 psig sa mga kondisyon ng kapaligiran. Ang Class 300 ay tumanggap ng mga katamtamang presyon sa 740 psig para sa proseso ng piping at compressed air. Ang serbisyo ng high-pressure na hydrocarbon ay nangangailangan ng Class 600 (1480 psig) o mas mataas. Ang mga ultra-high-pressure na application i, kabilang ang mga reactor nozzle, ay tumutukoy sa Class 1500 o 2500. Ang pinapayagang presyon ay makabuluhang bumababa habang tumataas ang temperatura ng pagpapatakbo. Sa 800°F (427°C), ang isang Class 300 ASTM A105 flange ay nagpapanatili lamang ng 55% ng ambient pressure rating nito. Ang derating na ito ay sumasalamin sa pagbawas sa lakas ng ani ng materyal sa mataas na temperatura. Dapat tukuyin ng mga taga-disenyo ng system ang mga flanges batay sa aktwal na mga kondisyon ng pagpapatakbo sa halip na mga nominal na rating ng klase. Ang ASME B16.5 ay nag-aayos ng mga materyales sa mga pangkat na may partikular na mga talahanayan ng presyon-temperatura. Ang mga carbon steel, kabilang ang ASTM A10,5 ay nabibilang sa Material Group 1.1. Ang mga mababang-alloy na bakal ay sumasakop saGroupsup 1.2 hanggang 1.18, habang ang mga hindi kinakalawang na asero ay naninirahan sa Mga Grupo 2.1 hanggang 2.12. Ang bawat pangkat ay nagpapakita ng mga natatanging relasyon sa lakas-temperatura na nangangailangan ng mga partikular na talahanayan ng rating Ang wastong pagtutukoy ng flange ay nangangailangan ng pagpapasiya ng presyon ng disenyo, temperatura ng disenyo, materyal ng tubo, at panlabas na pagkarga. Ang presyon ng disenyo ay dapat lumampas sa pinakamataas na presyon ng pagpapatakbo sa pamamagitan ng naaangkop na mga margin sa kaligtasan. Kasama sa mga pagsasaalang-alang sa temperatura ang parehong tuluy-tuloy na operasyon at lumilipas na mga kundisyon sa panahon ng pagsisimula o mga hindi magandang sitwasyon. Ang mga allowance sa kaagnasan ay maaaring mangailangan ng mas makapal na flanges kaysa sa mga karaniwang sukat. Nakakaapekto sa pagpili ng gasket at kakayahan sa pressure ang pagsasaayos ng mukha ng sealing. Ang Raised Face (RF) ay ang karaniwang configuration para sa pangkalahatang serbisyo, na nagbibigay ng 2-7mm na nakataas na seating surface. Ang Flat Face (FF) ay nababagay sa mga low-pressure na application na may full-face gasket. Ang Ring-Type Joint (RTJ) ay gumagamit ng precision-machined grooves para sa mga metal ring gasket sa high-pressure, high-temperature na serbisyo kung saan mabibigo ang mga conventional gasket. Tinitiyak ng wastong mga pamamaraan ng pag-bolting ang integridad ng flange joint. Ang mga alituntunin ng ASME PCC-1 ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng bolting, mga halaga ng torque, at mga pamamaraan ng muling paghigpit. Ang pagpili ng gasket ay dapat tumugma sa flange face finish, pressure class, at process fluid compatibility. Ang mga spiral-wound gasket ay nababagay sa mga RF flanges sa karamihan ng mga pang-industriya na aplikasyon, habang ang mga RTJ grooves ay nangangailangan ng pagtutugma ng oval o octagonal ring gasket Kasama sa pag-verify ng kalidad ang dimensional na inspeksyon ayon sa ASME B16.5, sertipikasyon ng materyal sa mga detalye ng ASTM, at hindi mapanirang pagsubok para sa mga kritikal na aplikasyon. Ang hydrostatic testing sa 1.5 beses na presyon ng disenyo ay nagpapatunay sa integridad ng system. Dapat kasama sa mga pakete ng dokumentasyon ang mga material test certificate (MTC), mga talaan ng heat treatment, at mga ulat ng NDE ayon sa EN 10204 3.1 o 3.2 . Ang ASTM A105N ay nagpapahiwatig ng nonormalisedeat na paggamot, habang ang karaniwang A105 ay maaaring ibigay sa as-forged na kundisyon. Ang pag-normalize ay pinipino ang istraktura ng butil, pinapabuti ang pagkakapareho ng mga mekanikal na katangian, at pinahuhusay ang pagiging matigas. Ang A105N ay kinakailangan para sa mga flanges na mas mataas sa Class 300, mga espesyal na disenyo ng flanges, o anumang flange na lampas sa 4 pulgadang NPS sa Class 300 at mas mataas. Tinitiyak ng "N" na pagtatalaga ang mga pare-parehong katangian sa buong bahagi at inirerekomenda para sa mga application na may kinalaman sa pag-ikot ng temperatura o pag-load ng epekto. Ang direktang dimensional na pagpapalitan sa pagitan ng ANSI B16.5 at EN 1092-1 flanges ay limitado. Habang tinatantya ng PN16 ang Class 150 at ang PN40 ay tinatayang Class 300, iba-iba ang mga diameter ng bolt circle, laki ng bolt, at kapal ng flange. Ang isang Class 150 flange ay hindi maaaring i-bolted sa isang PN16 flange kahit na sa katumbas na mga rating ng presyon. Ang mga proyektong nangangailangan ng magkahalong pamantayan ay dapat tukuyin ang mga transition flanges o kumpletong pag-standardize ng system Para sa bagong konstruksyon, ang ANSI B16.5 ay nangingibabaw sa mga proyekto ng North American at pandaigdigang langis/gas, habang ang EN 1092-1 ay nananaig sa European water treatment at mga pangkalahatang pang-industriyang aplikasyon. Sa 300°C (572°F), ang ASTM A105 flanges ay nangangailangan ng makabuluhang pagbaba mula sa mga ambient na rating. Ang Class 150 ay na-rate para sa humigit-kumulang 140 psig (9.7 bar) sa temperaturang ito—hindi sapat para sa 20 bar na serbisyo. Ang Class 300 ay nagpapanatili ng humigit-kumulang 550 psig (38 bar) na kakayahan sa 300°C, na nagbibigay ng sapat na margin para sa 20 bar operating pressure na may naaangkop na mga kadahilanan sa kaligtasan. Ang Class 300 weld neck flanges na may nakataas na mukha at spiral-wound gasket ay kumakatawan sa pinakamababang detalye. Para sa kritikal na serbisyo ng singaw, isaalang-alang ang Class 600 para sa karagdagang margin laban sa mga pressure transient at pangmatagalang epekto ng creep Ang mga weld neck flanges ay sapilitan para sa mataas na presyon, mataas na temperatura, o cyclic na mga aplikasyon ng serbisyo. Ang tapered hub ay nagbibigay ng stress distribution na katumbas ng pipe mismo, na inaalis ang stress concentration na likas sa mga slip-on na disenyo. Tukuyin ang weld neck para sa Class 600 at mas mataas, mga steam system na higit sa 10 bar, serbisyo ng hydrocarbon na may pressure cycling, at anumang application na nangangailangan ng fatigue resistance. Ang mga slip-on na flanges ay nababagay sa pangkalahatang serbisyo ng tubig, mga low-pressure na air system, at mga application kung saan ang tipid sa pag-install ay higit sa mga alalahanin sa pagkapagod. Ang butt weld joint ng weld neck flanges ay nagbibigay-daan din sa buong radiographic inspection, habang ang slip-on fillet welds ay nag-aalok ng limitadong mga opsyon sa NDE.
Pagtutukoy ng Materyal Pamantayan ng ASTM Lakas ng makunat Lakas ng Yield Saklaw ng Temperatura Pangunahing Aplikasyon A105 ASTM A105 ≥485 MPa ≥250 MPa -29°C hanggang 425°C Pangkalahatang pang-industriya, langis at gas A105N (Normalized ASTM A105 ≥485 MPa ≥250 MPa -29°C hanggang 425°C Pinahusay na istraktura ng butil A350 LF2 Klase 1 ASTM A350 ≥485 MPa -46°C hanggang 343°C Serbisyo sa mababang temperatura A350 LF2 Klase 2 ASTM A350 ≥485 MPa ≥260 MPa -46°C hanggang 343°C Mga cryogenic na application A694 F52-F70 ASTM A694 ≥455-585 MPa ≥360-485 MPa -29°C hanggang 260°C Transmisyon ng mataas na ani ASTM A105 Forged Carbon Steel
ASTM A350 LF2 Mababang Temperatura
Mga Kinakailangan sa Heat Treatment
Mga Uri ng Flange at Configuration ng Disenyo
Uri ng Flange Paraan ng Koneksyon Kakayahang Presyon Paglaban sa Pagkapagod Pagiging Kumplikado ng Pag-install Pangunahing Aplikasyon Weld Neck Hinang ng butt Klase 150-2500 Mahusay Mataas (nangangailangan ng hinang) Kritikal na proseso, mataas na presyon Slip-On Fillet weld (sa loob/labas) Klase 150-2500 Katamtaman Mababa (madaling pag-align) Pangkalahatang serbisyo, gawaing tubig Bulag Bolted lang Klase 150-2500 N/A (pagsasara) Mababa Pagwawakas ng linya, paghihiwalay Socket Weld Socket fillet weld Klase 150-1500 Mabuti Katamtaman Maliit na diameter, mataas na presyon May sinulid Koneksyon ng NPT Klase 150-600 Limitado Mababa (no welding) Non-welded application Lap Joint Hinang ng butt (stub end) Klase 150-2500 Katamtaman Katamtaman Kinakailangan ang madalas na pagtatanggal Weld Neck Flange
Slip-On Flange
Mga Blind Flange
Socket Weld at Threaded Flanges
Pagtutugma ng Application
Mga Pamantayan at Pag-uuri ng Dimensional
Pamantayan Saklaw ng Sukat Pagtatalaga ng Presyon Uri ng Flanges Covered Geographic Prevalence ASME B16.5 NPS ½" hanggang 24" Klase 150-2500 WN, SO, BL, SW, TH, LJ North America, Pandaigdigang langis/gas ASME B16.47 NPS 26" hanggang 60" Klase 75-900 WN, BL Mga pipeline ng malalaking diameter EN 1092-1 DN 10 hanggang DN 4000 PN 2.5 hanggang PN 400 Uri 01, 02, 05, 11, 12, 13 Europa, mga internasyonal na proyekto DIN 2631-2638 DN 10 hanggang DN 4000 PN 6 hanggang PN 100 Welding leeg, slip-on, bulag Germany, Legacy system JIS B2220 10A hanggang 1500A 5K, 10K, 16K, 20K, 30K, 40K KAYA, BL, WN Japan, Asia-Pacific Mga Pamantayan ng ASME/ANSI B16.5
EN 1092-1 at DIN Standards
PN vs Class Rating Equivalents
Mga Rating ng Presyon-Temperatura
Klase ng ASME Presyon sa 100°F (psig) Presyon sa 400°F (psig) Presyon sa 800°F (psig) Pinakamataas na Temperatura 150 285 200 80 538°C 300 740 635 410 538°C 400 985 845 550 538°C 600 1480 1265 825 538°C 900 2220 1900 1235 538°C 1500 3705 3170 2055 538°C 2500 6170 5280 3430 538°C Class 150 Hanggang Class 2500 Ratings
Mga Salik sa Pagbaba ng Temperatura
Mga Pag-uuri ng Materyal na Grupo
Pamamaraan ng Pagpili para sa B2B Procurement
Pagkalkula ng Mga Kinakailangan sa System
Pagpili ng Uri ng Mukha (RF, FF, RTJ)
Mga Pagsasaalang-alang sa Pag-install at Kalidad
Mga Kinakailangan sa Bolting at Gasket
Mga Pamantayan sa Inspeksyon at Pagsubok
Mga Madalas Itanong
Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng ASTM A105 at A105N carbon steel flanges ?
Paano ako magko-convert sa pagitan ANSI B16.5 na mga sukat ng flange at mga pamantayan ng DIN/EN?
Ano rating ng presyon ng carbon steel flange kailangan ko ba ng 20 bar steam service sa 300°C?
Kailan ko dapat tukuyin carbon steel weld neck flanges kumpara sa slip-on flanges?
Mga sanggunian
Previous
