Przewodnik po kołnierzach rurowych ASME B16.5: Klasy ciśnienia, materiały i rozmiary

Podczas modernizacji rurociągów inżynier zamówił dwadzieścia kołnierzy klasy 150 do 6-calowej linii parowej, która ma pracować pod ciśnieniem 200 psi. Gdy okręgi śrub nie pasowały do ​​sąsiadujących kołnierzy zaworów klasy 300, rozbieżność przypisywano klasie ciśnienia, a nie rozmiarowi rury. Jest to częsty błąd, gdy Kołnierze rurowe ASME B16.5 są wybierane wyłącznie według rozmiaru. Kołnierz pasujący do otworu rury może w dalszym ciągu nie pasować do współpracującego zaworu, typu uszczelki lub wymaganej długości śruby. ASME B16.5 to światowy punkt odniesienia dla połączeń kołnierzowych, obejmujący NPS 1/2 do NPS 24 w sześciu klasach ciśnienia i definiujący wymiary, tolerancje, materiały i wymagania testowe. Ten przewodnik przekształca standard w praktyczne etapy selekcji dla inżynierów, kupujących i inspektorów jakości.

Zakres ASME B16.5: NPS 1/2 do 24 w sześciu klasach ciśnienia

ASME B16.5 dotyczy kołnierzy rurowych w rozmiarach od NPS 1/2 do NPS 24 i definiuje sześć klas ciśnienia: klasa 150, 300, 600, 900, 1500 i 2500. Każda klasa ma własną tabelę wartości ciśnienia i temperatury, minimalną grubość ścianki i wzór śrub. Norma obejmuje również kołnierze redukcyjne, złączki kołnierzowe i zaślepki kołnierzy w tym zakresie rozmiarów.

Normę zmieniono w celu dostosowania do bieżących metod produkcji i przepisów dotyczących zbiorników ciśnieniowych. Tabele ciśnienia i temperatury opierają się na koncepcji naprężeń projektowych, więc wyższa klasa nie tylko zwiększa grubość ścianki, ale także zmienia wzór śrub, materiał śrub i wymagania dotyczące uszczelek.

Wybór klasy ciśnienia według warunków pracy

Wybór klasy opiera się na wartości ciśnienia i temperatury, a nie na samym nominalnym ciśnieniu w rurze.

Tabele ASME B16.5 podają maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze dla każdego materiału w różnych temperaturach. Kołnierz ze stali węglowej A105 klasy 150 ma ciśnienie znamionowe 285 psi przy 100 stopni F, ale wartość znamionowa spada do 230 psi przy 500 stopni F. Jeśli linia przenosi ciśnienie 250 psi przy 500 stopni F, kołnierz klasy 300 jest minimalnym akceptowalnym wyborem.

Należy również ocenić obciążenia zewnętrzne od podłączonych pomp, rozszerzalność cieplną i siłę osadzania uszczelki. W przypadku rurociągu narażonego na ciągłe wibracje lub okresowe wahania ciśnienia przekroczenie o jedną klasę powyżej obliczonego minimum jest konserwatywną i szeroko praktykowaną strategią.

Określając kołnierz dla nowego projektu, należy podać ciśnienie projektowe, temperaturę projektową, okładzinę kołnierza, typ uszczelki i grupę materiałową. Dostawca może następnie porównać klasę i opcje. W przypadku pomp wysokociśnieniowych zwykle wybiera się kołnierz klasy 1500 lub 2500, aby zmniejszyć ugięcie kołnierza czołowego pod dużymi obciążeniami osadzającymi.

Dopasowanie materiału: stal węglowa, stal nierdzewna i dupleks

Wybór materiału opiera się na ocenie ciśnienia i temperatury, składzie chemicznym płynu i wymaganej wytrzymałości mechanicznej.

• Kołnierz ze stali węglowej A105 do ogólnego stosowania z wodą, olejem i parą do około 800 stopni F, przy najniższym koszcie na jednostkę.
• Kołnierze ze stali nierdzewnej F304 i F316 do zastosowań korozyjnych i wysokotemperaturowych; F316 dodaje molibden, aby był odporny na chlorki.
• Kołnierze F55 i F60 ze stali nierdzewnej duplex do zastosowań w wodzie morskiej i liniach przybrzeżnych, gdzie realne ryzyko stanowi pękanie spowodowane korozją naprężeniową chlorków.

Częstym błędem zakupowym jest zamawianie „kołnierza ze stali nierdzewnej 304” bez określenia gatunku F304 lub F304L. Różnica w zawartości węgla wpływa na spawalność i odporność na korozję oraz zmienia obowiązującą tabelę wartości ciśnienia i temperatury.

W przypadku gatunków stali nierdzewnej norma rozróżnia materiał kuty, taki jak F304, i materiał płytowy, taki jak płyta 304. Kute kołnierze mają lepszą wytrzymałość w całym przekroju, dlatego ASME B16.5 zawiera listę zatwierdzonych numerów specyfikacji kucia, a nie ogólne nazwy stopów.

F316 316L 316Ti Kute kołnierze ze stali nierdzewnej firmy Zhonghai Precision Te kute kołnierze ze stali nierdzewnej firmy Jiangyin Zhonghai Precision Machinery zapewniają doskonałą odporność na korozję i idealnie nadają się do wymagających zastosowań petrochemicznych i morskich. Dzięki certyfikatom ISO 9001, PED i TS spełniają rygorystyczne normy międzynarodowe. Zobacz produkt →

Typy połączeń: szyjka spawana, złącze wsuwane i złącze zakładkowe

Kołnierze szyjkowe do spawania są rozwiązaniem domyślnym w przypadku obciążeń wysokociśnieniowych i cyklicznych; Kołnierze nasuwane są ekonomiczne w przypadku systemów niskociśnieniowych.

• Kołnierz szyjkowy do spawania: szyjka jest przyspawana doczołowo do rury, co zapewnia doskonały rozkład naprężeń i nadaje się do pracy w trudnych warunkach od temperatur poniżej zera do wysokich.
• Kołnierz nasuwany: rura jest wkładana i spawana pachwinowo po obu stronach. Szybszy montaż, niższy koszt materiału, ale mniejsza odporność na zmęczenie.
• Kołnierz z połączeniem zakładkowym: stosowany, gdy wymagany jest częsty demontaż lub gdy potrzebna jest inna kombinacja materiałów pomiędzy kołnierzem a króćcem.

W przypadku 6-calowej linii pod ciśnieniem 250 psi i 500 stopni F typowym wyborem jest kołnierz z szyjką spawaną klasy 300, szczególnie tam, gdzie występują momenty zginające wynikające z rozszerzalności cieplnej. Właściwy kołnierz stalowy do systemu rurociągów zależy od tych połączonych warunków.

Wybór okładziny jest częścią wyboru połączenia. Podniesiona powierzchnia czołowa jest najczęstszą opcją aż do klasy 600. W przypadku zastosowań wysokociśnieniowych powyżej klasy 600 konieczne staje się złącze pierścieniowe, ponieważ miękka uszczelka może zostać wydmuchana pod wpływem ciśnienia.

Klasa 300 Welding Neck Flange with Tapered Hub for Stress Distribution Kołnierz klasy 300 WN ma długą stożkową piastę, która przenosi naprężenia na rurę, zmniejszając koncentrację u podstawy piasty. Został zaprojektowany do pracy pod wysokim ciśnieniem i zmiennymi obciążeniami, zapewniając integralność konstrukcyjną w wymagających środowiskach. Zobacz produkt →

Kucie i kontrola: jak ocenić jakość kołnierza

Kute kołnierze charakteryzują się przepływem ziaren zgodnym z obwodem kołnierza, co zapewnia doskonałą udarność i odporność na zmęczenie w porównaniu z kołnierzami wycinanymi z blachy lub odlewanymi.

W Jiangyin Zhonghai Precision Machinery kucie, obróbka cieplna i obróbka CNC są wykonywane wewnętrznie, co pozwala na ściślejszą kontrolę nad przepływem ziaren i dokładnością wymiarową w porównaniu z outsourcingiem poszczególnych etapów.

1. Kucie: kęs jest spęczany w zamkniętej matrycy lub walcowany pierścieniowo w celu uzyskania ciągłego przepływu ziaren.
2. Obróbka cieplna: w celu uzyskania wymaganych właściwości mechanicznych stosuje się odprężanie lub normalizowanie.
3. Obróbka CNC: otwory na śruby, okładziny i stożek szyjki są obrabiane z tolerancją B16.5.
4. Badania nieniszczące: badania magnetyczne lub ultradźwiękowe sprawdzają wady powierzchniowe i podpowierzchniowe.
5. Kontrola wymiarów: sprawdzana jest średnica zewnętrzna, średnica śruby, grubość i wysokość wypukłej powierzchni czołowej.
6. Dokumentacja: wydawany jest certyfikat materiałowy, numer wytopu i raporty wymiarowe.

Najczęstszym odrzuceniem obserwowanym podczas kontroli przychodzącej jest podwyższona wysokość twarzy, która spada poniżej tolerancji ASME B16.5. Podniesiona powierzchnia na 2-calowym kołnierzu klasy 150 musi mieć wysokość 0,06 cala, podczas gdy w przypadku kołnierza klasy 1500 zastosowano podwyższoną powierzchnię 0,25 cala. Szczegóły te mają znaczenie, ponieważ do uszczelnienia uszczelka potrzebuje określonego obciążenia.

Klasa 1500 High-Pressure Flange Certified to ASME B16.5 and B16.47 Te kołnierze klasy 1500, zaprojektowane z myślą o wysokociśnieniowych systemach wytwarzania ropy naftowej, gazu i energii, są produkowane zgodnie ze standardami ASME. Dzięki rygorystycznym testom obejmującym UT i MT zapewniają niezawodne uszczelnienie i trwałość. Zobacz produkt →

Często zadawane pytania dotyczące kołnierzy rurowych ASME B16.5

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

ASME B16.5 obejmuje NPS 1/2 do 24, podczas gdy ASME B16.47 obejmuje NPS 26 do 60. Każda norma ma własne tabele wymiarów, wartości ciśnienia i temperatury oraz style okładzin, a te dwie nie są wymienne na granicy wielkości.

Czy kołnierz klasy 150 może być używany przy ciśnieniu 300 psi?

Nie automatycznie. Kołnierz ze stali węglowej A105 klasy 150 ma ciśnienie znamionowe 285 psi przy 100 st. F, ale tylko 230 psi przy 500 st. F. Rzeczywista temperatura projektowa musi zostać sprawdzona z odpowiednią tabelą znamionową przed potwierdzeniem klasy.

Jaka dokumentacja jest wymagana dla kołnierzy ASME B16.5?

Certyfikat materiałowy zgodny z EN 10204 3.1, raport wymiarowy i wyniki badań składu chemicznego i właściwości mechanicznych. W przypadku klasy 600 i wyższej oczekuje się również raportów z badań nieniszczących.

Jaka jest różnica między okładzinami RF i RTJ?

Podniesiona powierzchnia (RF) ściska uszczelkę wewnątrz okręgu śruby. Złącze pierścieniowe (RTJ) osadza metalowy pierścień w rowku, zapewniając bardziej niezawodne uszczelnienie w przypadku pracy pod wysokim ciśnieniem lub gazem powyżej klasy 600.