ما قبلاً اطلاعاتی در مورد تعیین درجه فشار ارائه کردیم، زیرا طراحی فلنج مطمئناً شامل انتخاب درجه فشار است.
نحوه استفاده موثر از استاندارد ASME B16.5 برای تعیین رتبه بندی فشار فلنج
ممکن است کاربر قبلاً بداند که چگونه یک درجه فشار را انتخاب کند، اما طراحی فلنج ممکن است جنبه هایی مانند ابعاد، مواد، ساختار و غیره را نیز شامل شود. مهم است که اطمینان حاصل شود که پاسخ این جنبه ها را پوشش می دهد و با الزامات خاص ASME B16.5 مطابقت دارد.
این فرد چه مهندس یا تکنسین باشد که مسئول طراحی یا نگهداری سیستم های لوله کشی است، رعایت استانداردهای بین المللی ضروری است. هدف ما این است که یک فرآیند طراحی سیستماتیک داشته باشیم تا اطمینان حاصل شود که هر مرحله با استانداردها مطابقت دارد و از اشتباهات جلوگیری می کند.
در استاندارد ASME B16.5 فصول خاصی در رابطه با طراحی فلنج وجود دارد، مانند ابعاد، تلورانس ها، انتخاب مواد، الزامات آزمایش و غیره، شاید لازم باشد به جداول ابعاد فلنج مانند جدول 1A تا 1C، تفاوت ابعاد برای درجه بندی فشارهای مختلف و تاثیر گروه بندی مواد در طراحی اشاره شود.
در عین حال، ما ممکن است با ملاحظات عملی در طراحی نگران باشیم، مانند نحوه انتخاب نوع فلنج (به عنوان مثال، لغزش، گردن جوش، رزوه)، نحوه مطابقت با اندازه لوله و درجه فشار، و نحوه انتخاب مواد برای دماهای بالا یا پایین. علاوه بر این، ممکن است لازم باشد که روشهای اتصال بین فلنج و سایر اجزاء، مانند انتخاب پیچها، واشرها و مراحل نصب و آزمایش را نیز لحاظ کنید.
علاوه بر این، ممکن است بخواهیم مراحل تأیید در فرآیند طراحی، مانند آزمایشهای فشار و آزمایشهای نشت را درک کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که طراحی با الزامات استاندارد مطابقت دارد. ذکر روش های تست و معیارهای پذیرش در استانداردها و همچنین هرگونه نیاز احتمالی به گواهینامه شخص ثالث ضروری است.
همچنین باید از تصورات غلط رایجی که ممکن است کاربران داشته باشند، آگاه باشیم، مانند اینکه فکر میکنند درجه فشار بالاتر همیشه بهتر است، در حالی که در واقعیت، انتخاب باید بر اساس شرایط عملیاتی واقعی باشد تا از افزایش هزینههای غیرضروری جلوگیری شود. بنابراین، پاسخ باید بر اهمیت در نظر گرفتن عواملی مانند فشار، دما و محیط به طور جامع تأکید کند.
در زیر، مرحله به مرحله فرآیند را توضیح میدهیم و مثالها یا جداول مرجع را برای کمک به درک و کاربرد بهتر اطلاعات درج میکنیم.
طراحی فلنج بر اساس ASME B16.5
طراحی فلنج بر اساس استاندارد ASME B16.5 مستلزم در نظر گرفتن همه جانبه عواملی مانند درجه فشار، مواد، ابعاد، دما و محیط کاربرد است. در اینجا یک فرآیند طراحی دقیق و مراحل کلیدی بر اساس استاندارد آمده است:
1. تعیین پارامترهای طراحی
شرایط عملیاتی:
- فشار طراحی (P) و دمای طراحی (T).
- مشخصات متوسط (به عنوان مثال، خورندگی، سمیت، قابل اشتعال).
- نوع سیستم لوله کشی (بار استاتیکی/ دینامیکی، ارتعاشی، انبساط حرارتی).
الزامات نظارتی:
- مطابقت با ASME B16.5 و در صورت لزوم، سایر استانداردها (مانند API، PED، GB).
2. نوع فلنج را انتخاب کنید
ASME B16.5 انواع مختلف فلنج را تعریف می کند. با توجه به نیاز برنامه انتخاب کنید:
- فلنج گردن جوش (WN).: برای فشار بالا، دمای بالا، و سیستم های بحرانی.
- فلنج (SO) Slip-On: برای کاربردهای فشار متوسط تا کم که در آن راحتی نصب کلیدی است.
- فلنج جوش سوکت (SW).: برای کاربردهای با قطر کم و آب بندی بالا.
- فلنج رزوه ای (THD).: برای سیستم های کم فشار که نیاز به جداسازی مکرر دارند.
- لبه مفصل (LJ) فلنج: مناسب برای برنامه هایی که نیاز به تنظیمات تراز دارند.

3. تعیین رتبه فشار (کلاس)
بر اساس فشار و دمای طراحی، به جداول درجه بندی فشار و دما ASME B16.5 مراجعه کنید:
گروه بندی مواد: گروه مواد را بر اساس مواد فلنج (به عنوان مثال فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ) در ضمیمه جستجو کنید.
تطبیق جدول:
- از جداول 2-1.1 تا 2-1.7 برای یافتن مقادیر فشار-دما برای گروه مواد مربوطه استفاده کنید.
- اطمینان حاصل کنید که کلاس انتخابی دارای درجه فشار در بالاترین دمای طراحی ≥ فشار طراحی است.
حاشیه ایمنی: معمولاً درجه بندی کلاس 10-20% را بالاتر از فشار طراحی انتخاب کنید.
مثال:
دمای طراحی = 200 درجه سانتی گراد، فشار طراحی = 20 بار.
جنس: ASTM A105 (فولاد کربنی، گروه 1.1).
کلاس 150 در 200 درجه سانتی گراد: فشار مجاز = 13.8 بار (الزامات را برآورده نمی کند).
کلاس 300 در 200 درجه سانتیگراد: فشار مجاز = 43.8 بار (الزامات را برآورده می کند).
4. Flange Dimensions را انتخاب کنید
اندازه لوله: اندازه فلنج را مطابق با آن انتخاب کنید اندازه اسمی لوله (NPS) و ضخامت دیواره (برنامه).
جداول کلیدی:
جدول 1A/1B/1C: ابعاد فلنج (به عنوان مثال، تعداد سوراخ های پیچ، فاصله مرکز به مرکز، ضخامت فلنج).
جدول 4/5: انواع روکش فلنج (به عنوان مثال، RF Raised Face، FF Flat Face، RTJ Ring-type Joint).
مثال:
برای فلنج های NPS 8 کلاس 300، 8 سوراخ پیچ با قطر 25.4 میلی متر وجود دارد.
5. انتخاب مواد
جنس فلنج: بر اساس محیط و دما انتخاب کنید (به پیوست ASME B16.5 مراجعه کنید):
- فولاد کربنی: ASTM A105 (دمای طبیعی تا 425 درجه سانتیگراد).
- فولاد ضد زنگ: ASTM A182 F304/F316 (مقاومت در برابر خوردگی، درجه حرارت بالا).
- فولاد آلیاژی: ASTM A182 F11/F22 (فشار بالا، درجه حرارت بالا).
جنس پیچ: باید با مواد فلنج سازگار باشد (مانند ASTM A193 B7 برای دمای بالا).
واشر مواد: بر اساس محیط (به عنوان مثال، گرافیت، PTFE، واشر زخم مارپیچی) انتخاب کنید.
6. طراحی سازه
هندسه فلنج:
- قطر بیرونی (OD)، قطر داخلی (ID)، ضخامت (T): بر اساس جداول استاندارد تعیین می شود.
- صورت آب بندی: RF، FF، یا RTJ.
طراحی پیچ و مهره:
- تعداد، قطر و طول پیچ ها مطابق جدول 1A-1C.
- اطمینان حاصل کنید که پیش بار پیچ با الزامات سفت کردن ASME PCC-1 مطابقت دارد.
7. محاسبه قدرت
تجزیه و تحلیل استرس فلنج:
- از ASME Section VIII Div.1 Appendix 2 یا Finite Element Analysis (FEA) برای تأیید استحکام فلنج استفاده کنید.
بررسی معیارها:
- تنش محوری ≤ تنش مجاز مواد.
- بار پیچ ≤ قدرت تسلیم مواد پیچ.
8. رسیدگی به شرایط خاص
دمای بالا/پایین:
- خزش مواد را در دماهای بالا در نظر بگیرید و چقرمگی مواد را در دماهای پایین بررسی کنید (به عنوان مثال، تست ضربه چارپی).
محیط خورنده:
- مقدار مجاز خوردگی را اضافه کنید یا مواد مقاوم در برابر خوردگی را انتخاب کنید (به عنوان مثال، هاستلوی, فولاد دوبلکس).
لرزش / ضربه:
- فلنج های Weld Neck را ترجیح دهید، از فلنج های رزوه دار اجتناب کنید.
9. ساخت و بازرسی
استانداردهای ساخت:
- ماشینکاری فلنج باید با تلورانس های ابعادی ASME B16.5 مطابقت داشته باشد (مثلاً صافی سطح فلنج، انحراف موقعیت سوراخ پیچ).
الزامات بازرسی:
- بازرسی ابعادی: از کولیس ها، دستگاه های اندازه گیری مختصات استفاده کنید.
- تست غیر مخرب (NDT): تست ذرات مغناطیسی (MT)، تست نفوذ (PT)، یا تست اولتراسونیک (UT).
- تست فشار: تست های هیدرواستاتیک یا پنوماتیک را مطابق با ASME B16.5 انجام دهید.
10. اسناد و گواهینامه
مستندات طراحی:
- گواهی مواد (MTC)، محاسبات، نقشه ها، گزارش های بازرسی.
الزامات صدور گواهینامه:
- گواهینامه شخص ثالث ممکن است برای برنامه های کاربردی مهم (مانند API 6A، CE/PED) مورد نیاز باشد.
طراحی فلنج بر اساس استانداردهای ASME B16.5 شامل انتخاب نوع فلنج، درجه فشار، مواد و اندازه مناسب بر اساس شرایط عملیاتی برنامه مانند فشار، دما و متوسط است. این فرآیند همچنین شامل حصول اطمینان از انطباق با تلورانسهای ابعادی خاص، سازگاری مواد و انجام محاسبات مقاومت برای تأیید یکپارچگی ساختاری فلنج است. نصب، آزمایش و صدور گواهینامه مناسب برای تضمین ایمنی، قابلیت اطمینان و رعایت استانداردهای بین المللی بسیار مهم است. با پیروی از یک رویکرد سیستماتیک، مهندسان می توانند طراحی فلنج را برای کارایی و مقرون به صرفه بودن در حالی که الزامات نظارتی را برآورده می کنند، بهینه کنند.