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l 法蘭等級的概念很清晰,300級法蘭比150級法蘭能承受更大的壓力,因為300級法蘭采用更多金屬材料制造,能夠承受更大的壓力。然而,還有許多因素會影響法蘭的耐壓能力。
l 符合ASME B16.5標準的鍛鋼法蘭主要分為七個壓力等級:
a) Class 150,Class 300,Class 400,Class 600,Class 900,Class 1500,Class 2500。
b) 不同的名稱用于表示壓力等級。例如,150磅、150磅、150# 或150級,它們都表示相同的含義。
c) 法蘭在不同溫度下能承受不同的壓力。隨著溫度升高,法蘭的額定壓力會降低。例如,150級法蘭在環(huán)境溫度下的額定壓力約為270 PSIG,在約204度時約為180 PSIG,在約315度時約為150 PSIG,在約815度時約為75 PSIG。
d) 換句話說,壓力降低時,溫度升高,反之亦然。此外,法蘭可以由不同的材料制成,例如不銹鋼、鑄鐵和球墨鑄鐵、碳鋼等。每種材料的額定壓力都不同。
e) 下圖展示了一個公稱直徑為NPS 12 的法蘭及其不同壓力等級。如圖所示,內徑和凸面直徑保持不變;但外徑、螺栓圓直徑和螺栓孔直徑隨著壓力等級的升高而增大。
f) 螺栓孔的數(shù)量和直徑(毫米)如下:
150級? 12 x 25.4
300級? 16 x 28.6
400級? 16 x 34.9
600級? 20 x 34.9
900級? 20 x 38.1
1500級? 16 x 54
2500 級? 12 x 73
l 壓力-溫度額定值是指在攝氏度溫度下,以巴為單位的最大允許工作表壓。對于中間溫度,允許進行線性插值。不允許在不同等級之間進行插值。
l 壓力-溫度額定值適用于符合螺栓連接和墊片限制的法蘭連接,這些螺栓和墊片必須按照良好的對準和裝配規(guī)范進行制造。
l 所示壓力等級對應的溫度是組件承壓殼體的溫度。通常情況下,該溫度與被承載流體的溫度相同。如果使用與被承載流體溫度不同的壓力等級,則用戶有責任遵守相關規(guī)范和法規(guī)的要求。對于低于-29°C的任何溫度,其額定壓力不得高于-29°C時的額定壓力。
l 例如,下面您將找到兩個包含 ASTM 材料組的表格,以及另外兩個包含這些 ASTM 材料 ASME B16.5 法蘭壓力-溫度等級的表格。
ASTM Group 2-1.1 Materials | |||
名稱 | Forgings鍛件 | Castings鑄件 | Plates盤 |
C-Si | A105(1) | A216 Gr.WCB (1) | A515 Gr.70 (1) |
C Mn Si | A350 Gr.LF2 (1) | A516 Gr.70 (1), (2) | |
C Mn Si V | A350 Gr.LF6 Cl 1 (3) | A537 Cl.1 (4) | |
3.1/2Ni | A350 Gr.LF3 | ||
備注: (1)鋼在高于425℃的溫度下長時間暴露,其碳化物相可能會轉化為石墨。允許但不建議在高于425℃的溫度下長時間使用。 (2)請勿使用超過 455°C 的溫度。 (3)請勿使用超過260°C的溫度。 (4)請勿使用超過 370°C 的溫度。 | |||
ASTM 2-1.1組材料的壓力-溫度對照表 | |||||||
溫度 -29度 | 工作壓力 單位:Bar巴 | ||||||
150 | 300 | 400 | 600 | 900 | 1500 | 2500 | |
38度 | 19.6 | 51.1 | 68.1 | 102.1 | 153.2 | 255.3 | 425.5 |
50度 | 19.2 | 50.1 | 66.8 | 100.2 | 150.4 | 250.6 | 417.7 |
100度 | 17.7 | 46.6 | 62.1 | 93.2 | 139.8 | 233 | 388.3 |
150度 | 15.8 | 45.1 | 60.1 | 90.2 | 135.2 | 225.4 | 375.6 |
200度 | 13.8 | 43.8 | 58.4 | 87.6 | 131.4 | 219 | 365 |
250度 | 12.1 | 41.9 | 55.9 | 83.9 | 125.8 | 209.7 | 349.5 |
300度 | 10.2 | 39.8 | 53.1 | 79.6 | 119.5 | 199.1 | 331.8 |
325度 | 9.3 | 38.7 | 51.6 | 77.4 | 116.1 | 193.6 | 322.6 |
350度 | 8.4 | 37.6 | 50.1 | 75.1 | 112.7 | 187.8 | 313 |
375度 | 7.4 | 36.4 | 48.5 | 72.7 | 109.1 | 181.8 | 303.1 |
400度 | 6.5 | 34.7 | 46.3 | 69.4 | 104.2 | 173.6 | 289.3 |
425度 | 5.5 | 28.8 | 38.4 | 57.5 | 86.3 | 143.8 | 239.7 |
450度 | 4.6 | 23 | 30.7 | 46 | 69 | 115 | 191.7 |
475度 | 3.7 | 17.4 | 23.2 | 34.9 | 52.3 | 87.2 | 145.3 |
500度 | 2.8 | 11.8 | 15.7 | 23.5 | 35.3 | 58.8 | 97.9 |
538度 | 1.4 | 5.9 | 7.9 | 11.8 | 17.7 | 29.5 | 49.2 |
ASTM Group 2-2.3 Materials | |||
名稱 | Forgings鍛件 | Castings鑄件 | Plates盤 |
16Cr 12Ni 2Mo | A182 Gr.F316L | A240 Gr.316L | |
18Cr 13Ni 3Mo | A182 Gr.F317L | ||
18Cr 8Ni | A182 Gr.F304L (1) | A240 Gr.304L (1) | |
備注: (1)請勿使用超過 425°C 的溫度。 | |||
ASTM 2-1.1組材料的壓力-溫度對照表(上碧儀器) | |||||||
溫度 -29度 | 工作壓力 單位:Bar巴 | ||||||
150 | 300 | 400 | 600 | 900 | 1500 | 2500 | |
38 | 15.9 | 41.4 | 55.2 | 82.7 | 124.1 | 206.8 | 344.7 |
50 | 15.3 | 40 | 53.4 | 80 | 120.1 | 200.1 | 333.5 |
100 | 13.3 | 34.8 | 46.4 | 69.6 | 104.4 | 173.9 | 289.9 |
150 | 12 | 31.4 | 41.9 | 62.8 | 94.2 | 157 | 261.6 |
200 | 11.2 | 29.2 | 38.9 | 58.3 | 87.5 | 145.8 | 243 |
250 | 10.5 | 27.5 | 36.6 | 54.9 | 82.4 | 137.3 | 228.9 |
300 | 10 | 26.1 | 34.8 | 52.1 | 78.2 | 130.3 | 217.2 |
325 | 9.3 | 25.5 | 34 | 51 | 76.4 | 127.4 | 212.3 |
350 | 8.4 | 25.1 | 33.4 | 50.1 | 75.2 | 125.4 | 208.9 |
375 | 7.4 | 24.8 | 33 | 49.5 | 74.3 | 123.8 | 206.3 |
400 | 6.5 | 24.3 | 32.4 | 48.6 | 72.9 | 121.5 | 202.5 |
425 | 5.5 | 23.9 | 31.8 | 47.7 | 71.6 | 119.3 | 198.8 |
450 | 4.6 | 23.4 | 31.2 | 46.8 | 70.2 | 117.1 | 195.1 |
ASME B16.5 Pressure Rating標準定義的法蘭及管件壓力等級:
l ASME B16.5 Pressure Rating 150 Lbs,通常標記為 Class 150
l ASME B16.5 Pressure Rating 300 Lbs,通常標記為 Class 300
l 它們并不直接代表 150 psi 或 300 psi 的恒定工作壓力,而是代表一個壓力—溫度額定值系列,用于標識管件在不同溫度下所能承受的最大允許工作壓力。
l 承壓能力:Class 300 的承壓能力顯著高于 Class 150。例如,在38度時,碳鋼法蘭的最高允許工作壓力:
a) Class 150:約 285 psi (1.96 MPa / PN20)
b) Class 300:約 740 psi (5.11 MPa / PN50)
l 物理結構:為了承受更高壓力,Class 300 的法蘭通常比 Class 150 更厚,螺栓孔更多或孔徑更大,使用的金屬量更多。
l 在工業(yè)應用中,常用公稱壓力 (PN) 與美標磅級 (LB/Class) 進行對應參考:
a) Class 150,對應公稱壓力PN20,用于給排水、低壓蒸汽、暖通空調 (HVAC) 系統(tǒng)
b) Class 300,對應公稱壓力PN50,用于化工廠、精煉廠、中壓工業(yè)工藝管道
l 隨溫度變化:隨著溫度升高,材料強度下降,允許的最大工作壓力也會隨之降低。
l 不兼容性:由于尺寸(厚度、螺栓分布)不同,Class 150 的法蘭無法直接與 Class 300 的法蘭螺栓連接。