Титаниево фланцево налягане: Ръководство за избор на налягане, температура и клас

Въведение

Изборът на титанов фланец само въз основа на неговия клас на налягане може да бъде подвеждащ, тъй като номиналното налягане на титановия фланец може да се променя в зависимост от работната температура, спецификацията на материала и приложимите стандарти. Ако пренебрегнете тези фактори, може да изберете грешен фланец за работните условия на вашата система.

Какво е номиналното налягане на титанов фланец?

А титанов фланец pressure rating is the maximum pressure the flange is allowed to handle at a specified temperature, material, and pressure class. It is not one fixed pressure for every condition. For example, if a flange can handle 500 psi at 100°F, you cannot assume it can still handle 500 psi when the temperature rises to 500°F.

Допустимото налягане може да е по-ниско при по-висока температура. Ето защо числото в класа на налягане не ви казва точното налягане, което фланецът може да издържи. Фланец от клас 300, например, не е просто оценен за 300 psi. Трябва да проверите съотношението налягане-температура, което се отнася за материала на фланеца и работната температура.

Как се определя номиналното налягане на титаниевия фланец?

За да се определи налягането, което един титанов фланец може безопасно да издържи, няколко фактора работят заедно. Не можете да изберете клас на налягане изолирано и да предположите, че той ще е подходящ за всяко приложение. По-долу са описани някои фактори за определяне на номиналното налягане на титановия фланец.

Титанов материал клас

Титаниевите фланци се предлагат в различни степени, и класът е от значение, когато трябва да определите приложимото номинално налягане. Например, производителите обикновено предоставят Титанов фланец клас 2 и Титан клас 5 фланци съгласно спецификациите на ASTM B381. Следователно класът трябва да съответства на спецификацията на избрания от вас титанов фланец, а не да се третира като общ клас за всички видове титан.

Работна температура

Температурата може да намали налягането, което фланецът може да издържи. Например, фланец, който може да издържи 600 psi при 200°F, може да не е в състояние да издържи на по-висока температура от около 500°F. Ето защо е важно да проверите номиналната температура с действителната температура на вашата система, вместо да използвате стойност на стайна температура.

Клас на налягане

Класът на налягане ви дава отправна точка за избор на фланец. Често срещаните класове по ASME B16.5 включват 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Номерът на класа не означава, че фланецът може да издържи точно това налягане в psi. Вместо това, вие използвате класа заедно с приложимия материал и температурния рейтинг, за да определите допустимото налягане.

Размер и дизайн на фланеца

Размерът и дизайнът на фланеца също трябва да съответстват на приложимия стандарт. ASME B16.5 определя размерите за фланци и фланцови фитинги, докато различните видове фланци имат свои собствени изисквани размери. Затова винаги проверявайте дали размерът, типът и класът на налягане на фланеца съответстват на тръбопроводната система и приложимия стандарт.

Оценка на налягането и температурата

Коефициентът на съотношение налягане-температура обединява тези фактори. Той ви показва максимално допустимото работно налягане за определен материал и клас налягане при определена температура. Следователно, проверката на този коефициент спрямо действителното налягане и температура на вашата система ви помага да определите дали избраният титанов фланец е подходящ за предвидената от вас операция.

Таблица за оценка на налягането и температурата на титаниевия фланец

Титанов фланец клас 5, клас на налягане-температура

Температура °F	Клас 150 (psi)	Клас 300 (psi)	Клас 400 (psi)	Клас 600 (psi)	Клас 900 (psi)	Клас 1500 (psi)	Клас 2500 (psi)
-20 до 100	275	720	960	1440	2160	3600	6000
200	230	600	800	1200	1800	3000	5000
300	205	540	720	1080	1620	2700	4500
400	190	495	660	995	1490	2485	4140
500	170	465	620	930	1395	2330	3880
600	140	435	580	875	1310	2185	3640
650	125	430	575	860	1290	2150	3580
700	110	425	565	850	1275	2125	3540
750	95	415	555	830	1245	2075	3460
800	80	405	540	805	1210	2015	3360
850	65	395	530	790	1190	1980	3300
900	50	390	520	780	1165	1945	3240
950	35	380	510	765	1145	1910	3180
1000	20	320	430	640	965	1605	2675
1050	20	310	410	615	925	1545	2570
1100	20	255	345	515	770	1285	2145
1150	20	200	265	400	595	995	1655
1200	20	155	205	310	465	770	1285
1250	20	115	150	225	340	565	945
1300	20	85	115	170	255	430	715
1350	20	60	80	125	185	310	515
1400	20	50	65	95	145	240	400
1450	15	35	45	70	105	170	285
1500	10	25	35	55	80	135	230

 

Титаниеви фланци, класове на налягане по клас

Титаниевите фланци се предлагат в няколко класа на налягане, включително клас 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Класът, от който се нуждаете, зависи от изискванията за температура и налягане на вашата система. Фигурите по-долу са данни за титаниеви фланци клас 5, за да ви покажат как някои от класовете се сравняват с горната таблица.

Клас 150

Клас 150 е долният край на класовете налягане по ASME B16.5, обхванати в този диапазон. За титан клас 5, горната таблица налягане-температура посочва 275 psi от -20 до 100°F и 170 psi при 500°F, което показва защо не трябва да избирате фланец клас 150 само по номера на класа.

Клас 300

Клас 300 осигурява малко по-високо допустимо налягане от клас 150 при същите условия. Таблицата посочва 720 psi от -20 до 100°F и 465 psi при 500°F. Ако вашата система работи при по-висока температура, проверете номиналното налягане при тази температура, вместо да разчитате само на обозначението клас 300.

Клас 600

Клас 600 е предназначен да се справи с по-високо налягане от класовете 150 и 300. В същите данни допустимото налягане е 1440 psi от -20 до 100°F и 930 psi при 500°F. Вашата работна температура все още трябва да бъде проверена, преди да се третира класът като подходящ.

Клас 900

Клас 900 осигурява много по-високо номинално налягане в сравнение с клас 600 при същите температурни условия. Стойностите са 2160 psi от -20 до 100°F и 1395 psi при 500°F. Действителното допустимо налягане все още трябва да се вземе от приложимото съотношение налягане-температура.

Клас 1500

Когато тръбопроводната система изисква наистина висок клас налягане, е необходим клас 1500. Данните дават 3600 psi от -20 до 100°F и 2330 psi при 500°F. Това не означава, че всеки титанов фланец от клас 1500 има точно тези номинални стойности; спецификацията на материала и температурата трябва да съответстват на таблицата с номинални стойности.

Клас 2500

Клас 2500 е най-високият клас на налягане, обхванат от ASME B16.5 за размерите на фланците в неговия обхват. Таблицата посочва 6000 psi от -20 до 100°F и 3880 psi при 500°F. ASME B16.5 ограничава фланците от клас 2500 до NPS 1/2 до NPS 12, така че трябва да проверите размера и стандартните изисквания.

Стандарти и спецификации за титанов фланец

Когато избирате титанов фланец, стандартът ви казва на какви изисквания трябва да отговаря продуктът. За номинално налягане, спецификация на материала и размери на фланците, тези три стандарта може да се появят във вашето проучване. Те обаче не се отнасят всички за титановите фланци по един и същи начин.

ASME B16.5

ASME B16.5 е основният стандарт за фланци, който се използва за проверка на титаниеви фланци в рамките на своя размерен диапазон. Той обхваща номинални стойности на налягане-температура, материали, размери, допустими отклонения, маркировка, изпитване и фланцови съединения за NPS 1/2 до NPS 24. Той обхваща също клас 150 до 1500, както и клас 2500 за NPS 1/2 до NPS 12. Когато проверявате номиналното налягане на титанов фланец, приложимият материал и клас на налягане трябва да съответстват на изискванията на стандарта.

ASTM B381

ASTM B381 е спецификация за материали, а не стандарт за номинално налягане на фланци. Тя обхваща титан и титаниева сплав изковки и определя изисквания като химичен състав и механични свойства за посочените степени. Titanium Industries, например, изброява титаниеви фланци от степен 2 съгласно ASTM B381 F2 и ASME SB-381.

Това разграничение е важно при проверката на фланец. ASTM B381 ви дава информация за титановия материал за коване, докато ASME B16.5 разглежда размерите на фланеца и съотношението налягане-температура. Следователно, трябва да проверите и двете спецификации, когато продуктът е специфициран съгласно тези стандарти.

ASME B16.47

ASME B16.47 обхваща стоманени фланци с голям диаметър от NPS 26 до NPS 60. Той включва номинални стойности на налягане-температура, материали, размери, допуски, маркировка и изпитване, с класове на оценка от 75 до 900. Тъй като обхватът му е специфично за стоманени фланци с голям диаметър, той не трябва да се представя като стандарт за обикновени титаниеви фланци.

Ако проектът включва титанов фланец с голям диаметър, не приемайте, че B16.47 се прилага само защото фланецът е голям. Първо проверете специфицирания материал за проекта и приложимия стандарт за проектиране.

Как да изберете правилния рейтинг на налягане на титаниевия фланец

Изборът на правилната номинална стойност на налягането започва с работните условия на вашата система. Трябва да проверите налягането и температурата, които фланецът ще издържи, след което да съпоставите тези условия с класа титан, класа на налягане, размера, дизайна и приложимия стандарт. Ето някои неща, които трябва да направите, за да изберете правилната номинална стойност на налягането на титановия фланец за вашата система.

Определете проектното налягане

Започнете с изследване на най-високото налягане, което фланецът се очаква да издържи при условията на вашата тръбопроводна система. Не бива да използвате само нормално работно налягане, ако системата може да изпита по-високо налягане по време на стартиране, спиране или друго предвидимо събитие, за което знаете. Проектното налягане трябва да представлява най-тежката очаквана комбинация от налягане и температура за компонента.

Определете проектната температура

Когато избирате номинално налягане на титаниевия фланец за вашата система, определете най-високата температура, която очаквате фланецът да издържи при проектираното налягане. Това е важно, защото допустимото налягане може да се променя с промяната на температурата. Затова трябва да проверите номиналното налягане при съответната температура.

Потвърдете степента на титан

Трябва да потвърдите точния клас титан и спецификацията на материала, преди да изберете класа на налягане. Титаниевите фланци се доставят в различни класове, включително клас 2 и клас 5, като производителите посочват тези класове поотделно. Уверете се, че номиналното налягане съответства на използваната спецификация на материала.

Изберете подходящия клас на налягане

След като знаете проектното налягане, температура и материал, използвайте съответната таблица за номинално налягане, за да изберете клас на налягане, който отговаря на необходимите условия. Не приемайте, че номерът на класа на налягане представлява същото налягане в psi.

Проверете размера и дизайна на фланеца

Проверете номиналния размер, отвора, типа, облицовката и другите изисквания за размери на фланеца спрямо приложимия стандарт и вашата тръбна връзка. Препоръчваме ви да проверите подробности като околовръстен болт, брой отвори, дебелина на фланеца и изисквания за уплътнение или облицовка, преди да изберете.

Проверете приложимия стандарт

Проверете дали фланецът има стандартните изисквания за размери, необходими за вашата система. Например, ASME B16.5 обхваща номиналните стойности на налягане-температура и размерите на фланците в рамките на своя обхват, докато ASTM B381 обхваща изковки от титан и титаниеви сплави. Стандартите за материали и размери трябва да съответстват на спецификацията, от която се нуждаете.

Обмислете оперативната среда

Накрая, трябва да проверите на какво ще бъде изложен фланецът по време на работа. Флуидът, условията на корозия, температурата и други експлоатационни изисквания могат да повлияят на необходимия клас титан и спецификацията на фланеца.

Често задавани въпроси

Какво се случва, ако титаниев фланец е изложен на налягане над номиналната му стойност?

Ако изложите титанов фланец на налягане над допустимото, фланецът и неговата връзка могат да бъдат пренапрегнати, което може да причини трайна деформация, теч от уплътнение, напукване или дори повреда на фланеца.

Влияе ли материалът на болта на номиналното налягане на титаниевия фланец?

Да. Материалът на болта може да повлияе на капацитета на налягане на титаниево фланцово съединение, ако болтовете не осигуряват достатъчна сила на затягане, необходима за поддържане на уплътнението при работни условия. Следователно, винаги трябва да се уверите, че фланецът, болтовете, уплътнението и съединението са подходящи като цялостен монтаж за предвиденото налягане и температура.

Каква е разликата между номиналното налягане на фланеца и проектното налягане?

Номиналното налягане на фланеца е максимално допустимото налягане, което фланецът може да издържи при определена температура, материална група и клас на налягане съгласно приложимия стандарт.

 

От друга страна, проектното налягане е налягането, което се използва за проектиране на тръбопроводната система или компонент за предвидените условия на експлоатация. Казано по-просто, проектното налягане е изискване за проектирането на системата, докато номиналното налягане на фланеца е капацитет, установен за фланеца при определени условия.

Защо допустимото налягане намалява с повишаване на температурата?

Допустимото налягане обикновено намалява с повишаване на температурата, защото механичната якост на материала намалява при повишени температури. Тъй като материалът на фланеца става по-малко способен да издържа на напрежение, допустимото налягане също намалява, за да се поддържа подходящ марж на безопасност. Ето защо номиналните стойности на фланците са дадени като стойности за налягане-температура, а не като една фиксирана стойност на налягането.

Как да разчетете таблицата за налягане и температура на титаниевия фланец?

За да прочетете таблицата с номинално налягане за титаниеви фланци, трябва да започнете с идентифициране на класа на налягане на фланеца и съответния титанов материал или група материали. След това намерете работната или проектната температура в таблицата и прочетете надолу, за да намерите съответното максимално допустимо налягане. Тоест, от клас титан → клас на налягане → работна температура → допустимо налягане.

Как корозията влияе върху дългосрочното налягане на титанов фланец?

Корозията може да намали дългосрочната носеща способност на фланеца ви да издържа на налягане, ако причини загуба на материал, точкова поява, напукване или други форми на повреди. С загубата на материал от фланеца, неговата дебелина и структурна здравина намаляват, като по този начин се увеличава напрежението при същото работно налягане.

Титанът обаче има отлична устойчивост на корозия в много среди, така че свързаното с корозията влошаване на налягането обикновено е по-малък проблем при титаниевите фланци, отколкото при много конвенционални метали.

Заключение

Now you know that getting the right titanium flange pressure rating requires more than choosing a pressure class. By considering the conditions the flange will face in operation and following the guidance discussed in this article, you can make a more informed titanium flange pressure rating choice for your system.THT not only manufacture titanium flange, also produce титанов лакът, titanium tee,titanium stub end,titanium reducer，titanium end cap， титанов болт etc. If you have such request, welcome to contact us.