W artykule przedstawiono profesjonalną analizęKołnierz ze stali nierdzewnej 316Lwartości ciśnienia znamionowego, ze szczególnym uwzględnieniem normy ASME B16.5, wpływu temperatury na zdolność ciśnieniową i krytycznych punktów danych.
Co to jest stal nierdzewna 316L?
Przed sprawdzeniem tabel ciśnień musimy zdefiniować materiał. Typ 316L (UNS S31603) to niskoemisyjna- odmiana stali nierdzewnej 316. Chociaż litera „L” oznacza niższą zawartość węgla (maksymalnie 0,03%), co minimalizuje szkodliwe wytrącanie się węglików podczas spawania, zmienia również nieznacznie właściwości mechaniczne w porównaniu ze standardem 316.
Z punktu widzenia-nośności ciśnieniowej, 316L jest ceniony za doskonałą-wytrzymałość na pełzanie i zdolność do utrzymywania integralności strukturalnej pod wpływem naprężeń termicznych. W normie ASME B16.5-„biblia” wymiarów i wartości znamionowych kołnierzy-316L jest sklasyfikowana w grupie materiałów 2.2. To grupowanie jest istotne, ponieważ wartości znamionowe ciśnienia i temperatury są określane na podstawie granicy plastyczności materiału i wytrzymałości na rozciąganie w różnych przedziałach temperatur.
Zrozumienie systemu ocen ASME B16.5
„Ciśnienie znamionowe” kołnierza, często określane jako jego „klasa”, to liczba bezwymiarowa wskazująca maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze (MAWP) w określonej temperaturze. Standardowe klasy to 150, 300, 400, 600, 900, 1500 i 2500.
Powszechnym błędnym przekonaniem jest, że numer klasy reprezentuje ciśnienie w PSI. Na przykład kołnierz klasy 150 nie wytrzymuje po prostu ciśnienia 150 PSI. Zamiast tego jego zdolność ciśnieniowa jest zmienną funkcją temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury płynu dopuszczalne ciśnienie maleje, ponieważ metal mięknie i spada jego granica plastyczności.
Ciśnienie w kołnierzu 316L-Tabela temperatur znamionowych
Poniższe dane przedstawiają maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze (w psig) dla kołnierzy ze stali nierdzewnej 316L w najpopularniejszych klasach, w oparciu o normy ASME B16.5.
Wartości ciśnienia kołnierza ze stali nierdzewnej 316L – klasy 150, 300 i 600
|
Stopień temperatury F |
Klasa 150 (psig) |
Klasa 300 (psig) |
Klasa 600 (psig) |
|
-20 do 100 |
275 |
720 |
1,440 |
|
200 |
235 |
620 |
1,240 |
|
300 |
215 |
560 |
1,120 |
|
400 |
195 |
515 |
1,025 |
|
500 |
170 |
480 |
955 |
|
600 |
140 |
450 |
900 |
|
650 |
125 |
440 |
885 |
|
700 |
110 |
435 |
870 |
|
750 |
95 |
425 |
855 |
|
800 |
80 |
420 |
845 |
Wartości ciśnienia kołnierzy ze stali nierdzewnej 316L – klasy 900, 1500 i 2500
|
Stopień temperatury F |
Klasa 900 (psig) |
Klasa 1500 (psig) |
Klasa 2500 (psig) |
|
-20 do 100 |
2,160 |
3,600 |
6,000 |
|
200 |
1,860 |
3,095 |
5,160 |
|
300 |
1,680 |
2,795 |
4,660 |
|
400 |
1,540 |
2,570 |
4,280 |
|
500 |
1,435 |
2,390 |
3,980 |
|
600 |
1,355 |
2,255 |
3,760 |
|
650 |
1,325 |
2,210 |
3,680 |
|
700 |
1,305 |
2,170 |
3,620 |
|
750 |
1,280 |
2,135 |
3,560 |
|
800 |
1,265 |
2,110 |
3,520 |
Uwaga: Wartości znamionowe dla 316L są niższe niż 316 w temperaturach przekraczających 1000 stopni F. Zawsze należy zapoznać się z najnowszą edycją ASME B16.5, aby uzyskać dokładne obliczenia projektowe.
Krytyczna analiza danych dotyczących ciśnienia
1. Spadek temperatury
Zwróć uwagę na kolumnę Class 150. W temperaturze pokojowej kołnierz ma ciśnienie znamionowe 230 psig. Jeśli jednak system działa w temperaturze 800 stopni F, wartość znamionowa spada do 80 psig. To zmniejszenie wydajności o 65% podkreśla, dlaczego ocena „Klasa” jest bez znaczenia bez odpowiedniej temperatury roboczej.
2. Przewaga-wysokiej presji
W przypadku zastosowań wysoko-ciśnieniowych, takich jak transport wodoru lub wtryskiwanie chemikaliów na morzu, wymagane są klasy 1500 i 2500. Kołnierz 316L klasy 1500 wytrzymuje ciśnienie 3000 psig w temperaturze otoczenia, dzięki czemu nadaje się do stosowania w najbardziej wymagających środowiskach w sektorze naftowo-gazowym.
3. Zaleta klasy niskoemisyjnej
Chociaż 316L ma nieco niższe ciśnienie znamionowe niż standardowy 316 w bardzo wysokich temperaturach, często jest to przekonujący wybór dla menedżerów. Dlaczego? Ponieważ ciśnienie znamionowe kołnierza ma znaczenie tylko wtedy, gdy spoina jest solidna. Gatunek 316L zapobiega „korozji międzykrystalicznej”, zapewniając, że-strefa wpływu ciepła (HAZ) spoiny utrzymuje tę samą integralność łożyska ciśnieniowego-co sam korpus kołnierza.
Czynniki wpływające na rzeczywistą wydajność ciśnieniową
Wybór śrub i uszczelek
Wartość ciśnienia kołnierza jest również ograniczona przez sprzęt użyty do jego zabezpieczenia. Jeśli do kołnierza ze stali nierdzewnej 316L zostaną użyte śruby ze stali węglowej o niskiej-wytrzymałości, śruby mogą rozciągać się pod ciśnieniem na długo przed osiągnięciem przez kołnierz wartości granicznej ASME.
Podobnie rodzaj uszczelki,-niezależnie od tego, czy jest to uszczelka spiralna, złącze pierścieniowe (RTJ), czy zwykły arkusz PTFE-decyduje o tym, jak dobrze utrzymywane jest ciśnienie. W przypadku-klas wysokich ciśnień (klasa 600 i wyższa) często preferowana jest powierzchnia czołowa RTJ (złącze typu pierścieniowego), ponieważ ryzyko wydmuchania uszczelnienia metal-do-metalu jest mniejsze niż w przypadku uszczelki płaskiej.
Typ kołnierza i rozkład naprężeń
Nie wszystkie kształty kołnierzy wytrzymują jednakowe ciśnienie.
Kołnierze z szyjką spawaną: mają długą, stożkową piastę, która zapewnia płynne przejście naprężeń z rury na kołnierz. Stanowią one złoty standard w przypadku wysokociśnieniowych-systemów 316L.
Kołnierze-nasuwane: są łatwiejsze w montażu, ale mają niższą odporność na wstrząsy i wibracje. W-cyklach pod wysokim ciśnieniem Slip-On może zawieść przy niższym ciśnieniu efektywnym niż szyjka spawana tej samej klasy.
Testy hydrostatyczne
Każdy kołnierz 316L musi wytrzymać hydrostatyczne ciśnienie próbne. Zgodnie ze standardami ASME jest to zazwyczaj 1,5-krotność ciśnienia znamionowego przy 100 stopniach F, w zaokrągleniu do następnego wyższego przyrostu o 25 psi.
W przypadku kołnierza klasy 300 (wartość znamionowa 600 psig) test hydro- zostanie przeprowadzony pod ciśnieniem 900 psig. Zapewnia to margines bezpieczeństwa na wypadek nieprzewidzianych skoków ciśnienia.
