Kołnierze ze stali nierdzewnej: typy, parametry i dobór materiałów (A182 vs A240)

Uczyć siętypy kołnierzy ze stali nierdzewnej(WN, SO, BL, SW, LJ, THD), wartości ciśnienia ASME B16.5 oraz wybór pomiędzy kołnierzami kutymi ASTM A182 a kołnierzami ciętymi-płytowymi ASTM A240. Kompletny przewodnik po wyborze materiałów.

Kołnierz ze stali nierdzewnej to łącznik w kształcie dysku- używany do łączenia rur, zaworów, pomp i sprzętu w systemie rurociągów.Wybór odpowiedniego kołnierza zależy od trzech czynników:typ(jak jest podłączony do rury),klasa ciśnienia(jakie ciśnienie i temperaturę może wytrzymać zgodnie z ASME B16.5) orazspecyfikacja materiału(ASTM A182 dla kołnierzy kutych w porównaniu z ASTM A240 dla kołnierzy-przycinanych blachą). W przypadku krytycznych zastosowań pod wysokim-ciśnieniem wybierz kute kołnierze ASTM A182; w przypadku niskiego{{7}ciśnienia,-niekrytycznego lub niestandardowej geometrii dopuszczalne są-kołnierze cięte płytą ASTM A240.

Co to jest kołnierz ze stali nierdzewnej?

Kołnierz ze stali nierdzewnej to okrągły lub pierścieniowy-element łączący rury, zawory, pompy i inny sprzęt, tworząc system rurociągów.Kołnierze są zwykle skręcone ze sobą za pomocą uszczelki pomiędzy współpracującymi powierzchniami, aby zapewnić-ciśnieniowe uszczelnienie. Wybór materiału ma kluczowe znaczenie, ponieważ kołnierz musi wytrzymywać ciśnienie wewnętrzne, temperaturę roboczą i środowisko chemiczne płynu procesowego przez cały projektowany okres użytkowania systemu. Zły wybór - dotyczący specyfikacji materiału, klasy ciśnienia lub typu kołnierza - może prowadzić do wycieków, nieplanowanych przestojów lub katastrofalnej awarii.

Stal nierdzewną wybiera się, gdy środowisko pracy jest korozyjne, higieniczne lub ma wysoką-temperaturę. Popularne gatunki stali nierdzewnej, takie jak 304, 316, 321 i 347, zapewniają równowagę między odpornością na korozję, wytrzymałością mechaniczną i możliwością obróbki. W przypadku bardziej agresywnych zastosowań chlorków zalecane są gatunki duplex, takie jak 2205 lub super duplex 2507. Standard materiałowy -ASTM A182w przypadku elementów kutych w porównaniu doASTM A240dla płyty - określa nie tylko skład chemiczny, ale także sposób wytwarzania i wynikające z niego właściwości mechaniczne.

Jakie są główne typy kołnierzy ze stali nierdzewnej?

ASME B16.5 rozpoznaje sześć podstawowych typów kołnierzy: z szyjką spawaną (WN), wsuwaną- (SO), zaślepiającą (BL), spawaną gniazdowo (SW), połączoną zakładkowo (LJ) i gwintowaną (THD).Każdy typ jest zoptymalizowany pod kątem określonej metody łączenia, wygody montażu i ciśnienia-temperatury. Wybór odpowiedniego typu jest pierwszym krokiem w zapewnieniu bezpiecznego i łatwego w utrzymaniu systemu rurociągów.

Porównanie typów kołnierzy

Wskazówki dotyczące wyboru:UżywaćKołnierze z szyjką spawanądo ciężkich zastosowań, dużych naprężeń lub obciążeń cyklicznych, ponieważ płynne przejście od kołnierza do rury zmniejsza koncentrację naprężeń. Użyj Slip-Na kołnierzach, gdzie szybkość i koszt instalacji są ważniejsze niż maksymalna integralność. Do izolowania odcinków rurociągów podczas konserwacji należy używać kołnierzy zaślepiających. Kołnierze do spawania gniazdowego należy stosować w przypadku rurociągów o małych-przewodach i pod wysokim-ciśnieniem, gdzie spawanie doczołowe jest niepraktyczne.

Jakie są wartości ciśnienia ASME B16.5 i jak działają?

ASME B16.5 przypisuje kołnierzom „klasy ciśnienia” - klasy 150, 300, 400, 600, 900, 1500 i 2500 -, które definiują maksymalne dopuszczalne ciśnienie w danej temperaturze.Numer klasy nie jest sam w sobie ciśnieniem znamionowym; jest to oznaczenie odpowiadające tabeli-ciśnieniowo-temperaturowej zawartej w normie. Wyższe klasy mają grubsze kołnierze, większe śruby i większe okręgi śrub, aby wytrzymać wyższe ciśnienia wewnętrzne.

Wartości ciśnienia zależą od-grupy-materiału. Stal nierdzewna 304 należy do grupy materiałów ASME 2.1, podczas gdy stal 316/316L ogólnie należy do grupy 2.2. Wraz ze wzrostem temperatury dopuszczalne ciśnienie maleje dla wszystkich grup, ponieważ materiał traci wytrzymałość. Dlatego kołnierz o ciśnieniu znamionowym 50 barów w temperaturze otoczenia może mieć tylko 25 barów w temperaturze 400 stopni.

ASME B16.5 Ciśnienie-Nominalne temperatury - 316 Stal nierdzewna (grupa 2.2)

Uwaga: Wartości są zaokrąglone i odnoszą się do austenitycznych stali nierdzewnych grupy 2.2 (np. 316/316L). Zawsze sprawdzaj najnowsze wydanie ASME B16.5, aby uzyskać dokładne wartości mające zastosowanie do Twojej grupy materiałów i temperatury.

Praktyczny przykład:Jeżeli rurociąg pracuje pod ciśnieniem 40 barów i 200 stopni przy użyciu stali nierdzewnej 316L, wymagany jest kołnierz klasy 300, ponieważ klasa 150 ma w tej temperaturze tylko 14,8 bara, podczas gdy klasa 300 ma znamionowe ciśnienie 38,7 bara. W zależności od czynników bezpieczeństwa i wymagań przepisów, można wybrać klasę 600, aby zapewnić dodatkowy margines.

Jaka jest różnica między ASTM A182 i ASTM A240 dla kołnierzy?

Norma ASTM A182 obejmuje kołnierze, złączki, zawory i-wysokotemperaturowe kute lub walcowane stopy i stal nierdzewną. ASTM A240 obejmuje płyty, arkusze i taśmy ze stali nierdzewnej-chromowej i chromowo-niklowej do zbiorników ciśnieniowych i zastosowań ogólnych.Jeśli kołnierz jest wykonany z materiału A182, tak jestpodrobiony; w przypadku produkcji z materiału A240 tak jestwycięty z płyty. Ta różnica w produkcji jest najważniejszym czynnikiem oddzielającym te dwie specyfikacje.

ASTM A182 kontra ASTM A240

Chociaż granice składu chemicznego są często identyczne dla kołnierza A182 F316 i płyty A240 typu 316,właściwości mechaniczne są różneponieważ kucie udoskonala strukturę ziaren i wyrównuje przepływ ziaren z kształtem elementu. Dzięki temu kute kołnierze mają lepszą odporność na zmęczenie, udarność i-nośność na ciśnienie.

Jak kołnierze kute wypadają w porównaniu z kołnierzami-płytowymi ciętymi pod względem wydajności?

Kołnierze kute mają lepsze właściwości mechaniczne i niezawodność od kołnierzy-przycinanych blachą, ale kołnierze-przycinane płytą oferują niższy koszt i większą elastyczność geometryczną.Proces kucia eliminuje wewnętrzne puste przestrzenie, wyrównuje strukturę ziaren i wytwarza komponent o stałych właściwościach w-przekroju poprzecznym. Kołnierze-przycięte w płycie dziedziczą właściwości kierunkowe oryginalnej płyty i mogą zawierać wtrącenia lub uwarstwienia, które nie są wykrywalne przed obróbką skrawaniem lub testowaniem.

Kiedy stosować kute:określić kute kołnierze ASTM A182 do-złączy ciśnieniowych, pracy cyklicznej, klas wysokiego-ciśnienia (600 i więcej), pracy w niskich-temperaturach, gdzie krytyczna jest wytrzymałość, oraz wszelkich zastosowań objętych normą ASME B31.3 dla rurociągów procesowych lub przepisami dotyczącymi zbiorników ciśnieniowych ASME Sekcja VIII.

Kiedy dopuszczalne jest-cięcie blachy:Kołnierze-z blachą ciętą zgodnie z normą ASTM A240 można stosować do nisko-niskociśnieniowych rurociągów użytkowych, zbiorników atmosferycznych, podpór konstrukcyjnych, tymczasowych rurociągów i niestandardowych kołnierzy-o dużej średnicy, gdzie standardowe odkuwki nie są ekonomiczne ani dostępne. Zawsze sprawdzaj u inżyniera projektu i obowiązujące przepisy, czy dozwolone są-kołnierze wycinane w płycie.

Jak wybrać odpowiedni gatunek kołnierza ze stali nierdzewnej?

Wybór gatunku kołnierza opiera się na odporności na korozję, ekspozycji na temperaturę, spawalności i koszcie.W usługach ogólnych dominują gatunki austenityczne, takie jak 304 i 316. Gatunki o niskiej-węglowości (gatunki L-) są stosowane, gdy wymagane jest spawanie, aby uniknąć uczulenia i korozji międzykrystalicznej. Gatunki stabilizowane (321, 347) wybiera się do długotrwałej pracy-w wysokich temperaturach. Gatunki duplex i super duplex radzą sobie z agresywnym środowiskiem chlorkowym.

Typowe gatunki kołnierzy ze stali nierdzewnej

Praktyczna zasada wyboru:Zacznij od F304L dla łagodnych środowisk, przejdź do F316L w przypadku narażenia na chlorki, wybierz F321/F347 do pracy w wysokich-temperaturach i wybierz duplex lub super duplex w przypadku silnego stresu chlorkowego-ryzyka pękania korozyjnego. W przypadku usług kwaśnych (H₂S) należy zapoznać się z limitami twardości NACE MR0175 / ISO 15156.

Jakie są typy powierzchni kołnierzy?

Powierzchnia kołnierza jest powierzchnią współpracującą, która ściska uszczelkę, tworząc uszczelnienie.W kołnierzach ze stali nierdzewnej dominują trzy typy powierzchni czołowych: wypukła powierzchnia (RF), płaska powierzchnia czołowa (FF) i złącze pierścieniowe-(RTJ). Wybór powierzchni czołowej zależy od klasy ciśnienia, rodzaju uszczelki i materiału współpracujących kołnierzy.

Porównanie typów powierzchni czołowych kołnierzy

Notatka:Nie przykręcaj płaskiego kołnierza-do kołnierza-z wypukłą powierzchnią czołową wykonaną ze stali nierdzewnej. Nierówny kontakt może wypaczyć płaską powierzchnię i spowodować wyciek. Podobnie kołnierze RTJ mogą pasować wyłącznie do innych kołnierzy RTJ o tym samym profilu rowka i numerze pierścienia. Uszczelkę należy dobrać do cieczy, temperatury, ciśnienia i rodzaju powierzchni czołowej.

Kiedy należy wybrać kołnierze kute A182 zamiast kołnierzy płytowych A240-Kołnierze skrawane?

Wybierz kute kołnierze ASTM A182, gdy złącze-wytrzymuje ciśnienie, jest-krytyczne dla bezpieczeństwa lub podlega przepisom ASME.Wybieraj kołnierze-przycinane płytą ASTM A240, gdy dominującym czynnikiem są koszt, niestandardowa geometria lub praca pod niskim-ciśnieniem oraz gdy projekt został sprawdzony i zaakceptowany przez odpowiedzialnego inżyniera.

Normy i kontrola jakości kołnierzy ze stali nierdzewnej

Kontrola wymiarowa podlega normom ASME B16.5 i ASME B16.47; kontrola materiałów podlega przepisom ASTM A182 lub A240; a jakość produkcji jest weryfikowana poprzez kontrolę wymiarów, badania hydrostatyczne i, jeśli to konieczne, badania nieniszczące.For project acceptance, flanges should carry complete Material Test Reports (MTRs) showing heat number, chemical analysis, mechanical test results, heat treatment condition, and any supplementary tests specified.

Typowe inspekcje:badanie wizualne, kontrola wymiarowa (OD, ID, grubość, średnica śrub, wykończenie powierzchni czołowej), identyfikacja materiału (PMI - pozytywna identyfikacja materiału), hydrostatyczny test powłoki (jeśli jest wymagany) i NDE, takie jak badania ultradźwiękowe lub penetracyjne dla zastosowań krytycznych. Rowki i powierzchnie uszczelniające RTJ wymagają szczególnej uwagi, ponieważ wszelkie uszkodzenia mogą zagrozić osadzeniu uszczelki.

Często zadawane pytania

Nie bez przeglądu technicznego.Chociaż wymiary nominalne mogą być identyczne zgodnie z ASME B16.5, forma materiału jest różna. Kołnierze-przycinane płytą A240 mogą nie spełniać tych samych wymagań-właściwości mechanicznych co kołnierze kute A182, szczególnie w przypadku-klas wysokiego ciśnienia. W przypadku systemów kodowanych-ASME zastąpienie zwykle wymaga formalnego zatwierdzenia, przeglądu dokumentacji i ewentualnie dodatkowych testów.

P2: Co oznacza litera „F” w F304?

Litera „F” oznacza, że ​​materiał jest produkowany zgodnie z normą ASTM A182 dla kutych złączek, kołnierzy, zaworów i części.Na przykład F304 odpowiada UNS S30400, temu samemu podstawowemu składowi, co płyta typu 304 zgodnie z ASTM A240. Przedrostek „F” określa formę produktu i wymagania dotyczące-kucia A182, a nie inny skład chemiczny.

P3: Czy klasa 150 jest przystosowana do ciśnienia 150 psi?

NIE.Numer klasy to nomenklatura historyczna, a nie bezpośrednie ciśnienie znamionowe. W temperaturze otoczenia kołnierz ze stali nierdzewnej klasy 150 ma ciśnienie znamionowe około 275–285 psi (19 barów), a nie 150 psi. Rzeczywista ocena zależy od grupy materiałów i temperatury i jest podana w tabeli w normie ASME B16.5.

P4: Jaka jest różnica między kołnierzem spawanym a kołnierzem-wsuwanym?

Kołnierz z szyjką spawaną ma długą, stożkową piastę,-przyspawaną doczołowo do rury, tworząc płynne przejście naprężeń, idealne w przypadku-wysokiego ciśnienia i pracy cyklicznej.Kołnierz-nasuwany nasuwa się na rurę i jest-spawany pachwinowo po obu stronach. Kołnierze ślizgowe-Kołnierze ślizgowe są tańsze i łatwiejsze w montażu, ale mają niższą integralność mechaniczną i generalnie są ograniczone do niższych klas ciśnienia.

P5: Które wykończenie kołnierza jest najlepsze w przypadku zastosowań wysokociśnieniowych-?

Złącze pierścieniowe-typu RTJ jest najlepsze w przypadku pracy pod wysokim-ciśnieniem i-wysokotemperaturową.W kołnierzach RTJ zastosowano metalową uszczelkę pierścieniową, która jest osadzona w obrobionym maszynowo rowku i odkształca się pod obciążeniem śruby, tworząc wysoce niezawodne uszczelnienie. W przypadku niższych ciśnień standardem jest podwyższona powierzchnia czołowa (RF) z odpowiednią nie-metalową lub pół{2}}metalową uszczelką.

P6: Kiedy należy określić kołnierze 316L zamiast 316?

Jeśli kołnierz będzie spawany, określ 316L.Niższa zawartość węgla (maks. 0,03% w porównaniu z. 0.08% maks. dla stali 316) zmniejsza ryzyko wytrącania się węglika chromu - uczulenia - podczas spawania. Uczulanie powoduje utratę chromu na granicach ziaren i sprawia, że-strefa wpływu ciepła jest podatna na korozję międzykrystaliczną. 316L zapewnia zasadniczo taką samą odporność na korozję jak stal 316 i lepszą spawalność.

P7: Jaka jest różnica między ASME B16.5 i B16.47?

ASME B16.5 obejmuje kołnierze od NPS 1/2 do 24; ASME B16.47 obejmuje kołnierze-o dużych średnicach od NPS 26 do 60.B16.47 ma dwie serie: Seria A (dawniej MSS SP-44) ma cięższe kołnierze z większymi rozstawami śrub, natomiast seria B (dawniej API 605) ma lżejsze wymiary. Obie serie nie są zamienne w przypadku tego samego złącza.