Номинальное давление титановых фланцев: руководство по выбору давления, температуры и класса.

Введение

Выбор титанового фланца, основываясь только на его классе давления, может ввести в заблуждение, поскольку номинальное давление титанового фланца может меняться в зависимости от рабочей температуры, характеристик материала и применимых стандартов. Если вы упустите эти факторы, вы можете в итоге выбрать неподходящий фланец для условий эксплуатации вашей системы.

Каково номинальное давление титанового фланца?

А титановый 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.

Допустимое давление может быть ниже при более высокой температуре. Именно поэтому число в обозначении класса давления не указывает точное давление, которое может выдержать фланец. Например, фланец класса 300 не просто рассчитан на 300 psi. Необходимо проверить допустимое давление и температуру, применимые к материалу фланца и рабочей температуре.

Как определяется допустимое рабочее давление титанового фланца?

Для определения безопасного давления, которое может выдерживать титановый фланец, необходимо учитывать несколько факторов. Нельзя выбрать класс давления изолированно и предполагать, что он подойдет для любого применения. Ниже подробно описаны некоторые факторы, определяющие допустимое давление для титановых фланцев.

Титановый материал высшего сорта

Титановые фланцы доступны в следующих вариантах: разные классы, и марка имеет значение, когда необходимо определить применимое номинальное давление. Например, производители обычно поставляют фланец из титана 2-го класса и Титан 5 класса Фланцы соответствуют спецификациям ASTM B381. Следовательно, номинальные характеристики должны соответствовать спецификации выбранного вами титанового фланца, а не рассматриваться как общие характеристики для всех титановых изделий.

Рабочая температура

Температура может снизить допустимое давление, которое может выдерживать фланец. Например, фланец, способный выдерживать 600 psi при 200°F, может не выдержать более высокой температуры, около 500°F. Именно поэтому важно проверять номинальные характеристики, используя фактическую температуру вашей системы, а не значение, полученное при комнатной температуре.

Класс давления

Класс давления служит отправной точкой для выбора фланца. К распространенным классам ASME B16.5 относятся 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Номер класса не означает, что фланец может выдерживать именно это давление в фунтах на квадратный дюйм. Вместо этого, класс используется вместе с соответствующим материалом и температурным режимом для определения допустимого давления.

Размер и конструкция фланца

Размер и конструкция фланца также должны соответствовать применимому стандарту. Стандарт ASME B16.5 определяет размеры фланцев и фланцевых фитингов, при этом для разных типов фланцев требуются свои собственные размеры. Поэтому всегда проверяйте, соответствуют ли размер, тип и класс давления фланца трубопроводной системе и применимому стандарту.

Номинальное давление-температура

Номинальное давление и температура объединяют эти факторы. Оно указывает максимально допустимое рабочее давление для конкретного материала и класса давления при заданной температуре. Поэтому проверка этого показателя в сравнении с фактическим давлением и температурой вашей системы поможет вам определить, подходит ли выбранный титановый фланец для предполагаемой эксплуатации.

Таблица значений давления и температуры для титановых фланцев

Фланец из титана марки 5, рассчитанный на высокое давление и температуру.

Температура °F	Класс 150 (psi)	Класс 300 (psi)	Класс 400 (psi)	Класс 600 (psi)	Класс 900 (psi)	Класс 1500 (psi)	Класс 2500 (psi)
от -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

 

Классы допустимого давления для титановых фланцев

Титановые фланцы выпускаются в нескольких классах давления, включая классы 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Необходимый вам класс зависит от требований к температуре и давлению вашей системы. Приведенные ниже данные о титановых фланцах марки 5 показывают, как некоторые классы соотносятся с данными в таблице выше.

Класс 150

Класс 150 — это нижний предел классов давления ASME B16.5, охватываемых этим диапазоном. Для титана марки 5 в приведенной выше таблице зависимости давления от температуры указано 275 psi в диапазоне от -20 до 100°F и 170 psi при 500°F, что показывает, почему не следует выбирать фланец класса 150, основываясь только на номере класса.

Класс 300

Класс 300 обеспечивает немного более высокое допустимое давление, чем класс 150 при тех же условиях. В таблице указано 720 psi в диапазоне температур от -20 до 100°F и 465 psi при 500°F. Если ваша система работает при более высокой температуре, проверьте номинальные параметры при этой температуре, а не полагайтесь только на обозначение класса 300.

Класс 600

Класс 600 предназначен для работы при более высоком давлении, чем классы 150 и 300. В тех же данных допустимое давление составляет 1440 psi в диапазоне от -20 до 100°F и 930 psi при 500°F. Перед тем как считать этот класс подходящим, необходимо проверить рабочую температуру.

Класс 900

Класс 900 обеспечивает значительно более высокое номинальное давление по сравнению с классом 600 при тех же температурных условиях. Значения составляют 2160 psi в диапазоне от -20 до 100°F и 1395 psi при 500°F. Фактическое допустимое давление по-прежнему должно определяться на основе соответствующей номинальной нагрузки в зависимости от температуры.

Класс 1500

Там, где трубопроводная система требует действительно высокого класса давления, необходим класс 1500. Данные указывают на 3600 psi в диапазоне температур от -20 до 100°F и 2330 psi при 500°F. Это не означает, что каждый титановый фланец класса 1500 имеет точно такие же характеристики; технические характеристики материала и температура должны соответствовать таблице характеристик.

Класс 2500

Класс 2500 — это самый высокий класс давления, охватываемый стандартом ASME B16.5 для размеров фланцев в его области применения. В таблице указаны значения 6000 psi в диапазоне температур от -20 до 100°F и 3880 psi при 500°F. Стандарт ASME B16.5 ограничивает размеры фланцев класса 2500 значениями NPS от 1/2 до 12, поэтому необходимо проверить требования к размеру и стандарту.

Стандарты и технические условия для титановых фланцев

При выборе титанового фланца стандарт указывает, каким требованиям должен соответствовать продукт. В ходе поиска информации вы можете столкнуться с тремя стандартами: номинальным давлением, характеристиками материала и размерами фланца. Однако не все они одинаково применимы к титановым фланцам.

ASME B16.5

ASME B16.5 — это основной стандарт для проверки титановых фланцев в пределах указанного диапазона размеров. Он охватывает номинальные значения давления и температуры, материалы, размеры, допуски, маркировку, испытания и фланцевые соединения для размеров от NPS 1/2 до NPS 24. Он также охватывает классы от 150 до 1500, а также класс 2500 для размеров от NPS 1/2 до NPS 12. При проверке номинального давления титанового фланца соответствующий материал и класс давления должны соответствовать требованиям стандарта.

ASTM B381

ASTM B381 — это спецификация материалов, а не стандарт допустимого давления для фланцев. Она охватывает титан и титановый сплав В правилах производства кованых изделий устанавливаются требования к химическому составу и механическим свойствам для указанных марок стали. Например, компания Titanium Industries перечисляет фланцы из титана марки 2 в соответствии со стандартами ASTM B381 F2 и ASME SB-381.

Это различие важно при проверке фланца. Стандарт ASTM B381 описывает материал титановой поковки, а стандарт ASME B16.5 — размеры фланца и его номинальные значения давления и температуры. Поэтому, если изделие соответствует этим стандартам, следует проверять оба стандарта.

ASME B16.47

Стандарт ASME B16.47 охватывает стальные фланцы большого диаметра от NPS 26 до NPS 60. Он включает в себя номинальные значения давления и температуры, материалы, размеры, допуски, маркировку и испытания, с классами прочности от 75 до 900. Поскольку его область применения касается исключительно стальных фланцев большого диаметра, его не следует представлять как стандарт для обычных титановых фланцев.

Если проект включает в себя титановый фланец большого диаметра, не следует предполагать, что стандарт B16.47 применяется только потому, что фланец большой. Перед началом работ проверьте указанный в проекте материал и применимый стандарт проектирования.

Как выбрать подходящий номинальный уровень давления для титанового фланца

Выбор правильного номинального давления начинается с условий эксплуатации вашей системы. Необходимо проверить давление и температуру, которые будет выдерживать фланец, а затем сопоставить эти условия с маркой титана, классом давления, размером, конструкцией и применимым стандартом. Вот несколько шагов, которые следует предпринять для выбора правильного номинального давления титанового фланца для вашей системы.

Определите расчетное давление

Начните с определения максимального давления, которое, как ожидается, выдержит фланец в условиях вашей трубопроводной системы. Не следует использовать только нормальное рабочее давление, если система может испытывать более высокое давление во время запуска, остановки или других прогнозируемых событий, о которых вам известно. Расчетное давление должно представлять собой наиболее экстремальное ожидаемое сочетание давления и температуры для данного компонента.

Определите расчетную температуру

При выборе допустимого давления для титанового фланца в вашей системе определите максимальную температуру, которую, как ожидается, будет испытывать фланец при расчетном давлении. Это важно, поскольку допустимое давление может изменяться с изменением температуры. Поэтому необходимо проверить допустимое давление при соответствующей температуре.

Уточните марку титана.

Перед выбором класса давления необходимо уточнить точную марку титана и технические характеристики материала. Титановые фланцы поставляются различных марок, включая марку 2 и марку 5, и производители указывают эти марки отдельно. Убедитесь, что номинальное давление соответствует используемым техническим характеристикам материала.

Выберите соответствующий класс давления

Зная расчетное давление, температуру и материал, используйте соответствующую таблицу номинальных давлений, чтобы выбрать класс давления, отвечающий требуемым условиям. Не следует предполагать, что номер класса давления соответствует одному и тому же давлению в фунтах на квадратный дюйм (psi).

Проверьте размер и конструкцию фланца.

Перед выбором фланца убедитесь, что его номинальный размер, диаметр отверстия, тип, тип покрытия и другие габаритные требования соответствуют применимому стандарту и типу вашего трубопроводного соединения. Рекомендуем перед выбором проверить такие параметры, как окружность расположения болтов, количество отверстий, толщина фланца и требования к прокладке или покрытию.

Проверьте применимый стандарт.

Убедитесь, что фланец имеет стандартные размеры, необходимые для вашей системы. Например, стандарт ASME B16.5 охватывает номинальные значения давления и температуры, а также размеры фланцев, в то время как стандарт ASTM B381 охватывает поковки из титана и титановых сплавов. Стандарты на материалы и размеры должны соответствовать требуемой вами спецификации.

Учитывайте условия эксплуатации.

Наконец, следует проверить, каким воздействиям будет подвергаться фланец во время эксплуатации. Жидкость, условия коррозии, температура и другие эксплуатационные требования могут повлиять на марку титана и необходимые характеристики фланца.

Часто задаваемые вопросы

Что произойдет, если титановый фланец подвергнется давлению, превышающему его номинальное значение?

Если титановый фланец подвергается давлению, превышающему допустимое, фланец и его соединение могут быть перегружены, что может привести к необратимой деформации, протечке прокладки, растрескиванию или даже разрушению фланца.

Влияет ли материал болта на номинальное давление титанового фланца?

Да. Материал болтов может влиять на прочность титанового фланцевого соединения, если болты не обеспечивают достаточного усилия затяжки, необходимого для поддержания герметичности прокладки в рабочих условиях. Поэтому всегда необходимо убедиться, что фланец, болты, прокладка и соединение в сборе подходят для заданного давления и температуры.

В чём разница между номинальным давлением фланца и расчетным давлением?

Номинальное давление фланца — это максимально допустимое давление, которое фланец может выдерживать при определенной температуре, группе материалов и классе давления в соответствии с применимым стандартом.

 

Расчетное давление, с другой стороны, — это давление, используемое при проектировании трубопроводной системы или компонента для предполагаемых условий эксплуатации. Проще говоря, расчетное давление — это требование к проектированию системы, в то время как номинальное давление фланца — это допустимая нагрузка на фланец при заданных условиях.

Почему допустимое давление снижается с повышением температуры?

Допустимое давление, как правило, уменьшается с повышением температуры, поскольку механическая прочность материала снижается при повышенных температурах. Таким образом, по мере того, как материал фланца становится менее способным сопротивляться напряжениям, допустимое давление также снижается для поддержания соответствующего запаса прочности. Именно поэтому номинальные значения давления для фланцев указываются в виде зависимости давления от температуры, а не в виде одного фиксированного значения давления.

Как читать таблицу допустимых температур и давлений для титановых фланцев?

Чтобы прочитать таблицу номинальных давлений для титановых фланцев, необходимо сначала определить класс давления фланца и соответствующий материал или группу материалов титана. Затем найдите в таблице рабочую или расчетную температуру и, используя эту таблицу, определите соответствующее максимально допустимое давление. То есть, от марки титана → класс давления → рабочая температура → допустимое давление.

Как коррозия влияет на долговременную допустимую нагрузку титанового фланца?

Коррозия может снизить долговременную несущую способность фланца, если она приводит к потере материала, образованию точечных повреждений, трещин или других видов повреждений. По мере потери материала фланца уменьшается его толщина и структурная прочность, что приводит к увеличению напряжения при том же рабочем давлении.

Однако титан обладает превосходной коррозионной стойкостью во многих средах, поэтому снижение прочности под давлением, вызванное коррозией, как правило, представляет меньшую проблему для титановых фланцев, чем для многих традиционных металлов.

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 титановый локоть, titanium tee,titanium stub end,titanium reducer，titanium end cap， титановый болт etc. If you have such request, welcome to contact us.