Eerder hebben we informatie verstrekt over het bepalen van drukclassificaties, aangezien bij het ontwerpen van een flens zeker ook de keuze van een drukclassificatie betrokken is.
Hoe u de ASME B16.5-norm effectief kunt gebruiken om de drukclassificatie van flensen te bepalen
De gebruiker weet mogelijk al hoe hij een drukclassificatie moet selecteren, maar het ontwerpen van een flens kan ook aspecten omvatten zoals afmetingen, materialen, structuur, enz. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het antwoord deze aspecten dekt en voldoet aan de specifieke vereisten van ASME B16.5.
Of de persoon nu een ingenieur of technicus is die verantwoordelijk is voor het ontwerpen of onderhouden van pijpleidingsystemen, het is noodzakelijk om te voldoen aan internationale normen. We streven naar een systematisch ontwerpproces om ervoor te zorgen dat elke stap voldoet aan de normen en om fouten te voorkomen.
In de ASME B16.5-norm zijn er specifieke hoofdstukken met betrekking tot flensontwerp, zoals afmetingen, toleranties, materiaalkeuze, testvereisten, enz. Het kan nodig zijn om de flensafmetingstabellen te vermelden, zoals tabel 1A tot en met 1C, de verschillen in afmetingen voor verschillende drukclassificaties en de impact van materiaalgroepen op het ontwerp.
Tegelijkertijd kunnen we ons bezighouden met praktische overwegingen bij het ontwerp, zoals hoe we een flenstype kiezen (bijv. slip-on, weld neck, threaded), hoe we de pijpmaat en drukclassificatie op elkaar afstemmen en hoe we de materiaalselectie voor hoge of lage temperaturen aanpakken. Daarnaast kan het nodig zijn om verbindingsmethoden tussen de flens en andere componenten op te nemen, zoals de selectie van bouten, pakkingen en de stappen voor installatie en testen.
Bovendien willen we misschien de verificatiestappen in het ontwerpproces begrijpen, zoals druktesten en lektesten, om ervoor te zorgen dat het ontwerp voldoet aan de standaardvereisten. Het is belangrijk om de testmethoden en acceptatiecriteria in de normen te vermelden, evenals eventuele behoefte aan certificering door derden.
We moeten ons ook bewust zijn van veelvoorkomende misvattingen die gebruikers kunnen hebben, zoals denken dat een hogere drukclassificatie altijd beter is, terwijl de selectie in werkelijkheid gebaseerd zou moeten zijn op de werkelijke bedrijfsomstandigheden om onnodige kostenstijgingen te voorkomen. Daarom moet het antwoord benadrukken hoe belangrijk het is om factoren als druk, temperatuur en medium uitgebreid te overwegen.
Hieronder leggen we het proces stap voor stap uit en voegen we voorbeelden of referentietabellen toe om de informatie beter te begrijpen en toe te passen.
Ontwerpen van een flens volgens ASME B16.5
Het ontwerpen van een flens volgens de ASME B16.5-norm vereist uitgebreide overweging van factoren zoals drukclassificatie, materialen, afmetingen, temperatuur en de toepassingsomgeving. Hier is een gedetailleerd ontwerpproces en belangrijke stappen op basis van de norm:
1. Bepaal ontwerpparameters
Bedrijfsomstandigheden:
- Ontwerp druk (P) en ontwerptemperatuur (T).
- Eigenschappen van het medium (bijv. corrosiviteit, toxiciteit, ontvlambaarheid).
- Type leidingsysteem (statische/dynamische belasting, trillingen, thermische uitzetting).
Wettelijke vereisten:
- Naleving van ASME B16.5 en indien nodig andere normen (bijv. API, PED, GB).
2. Selecteer flenstype
ASME B16.5 definieert verschillende flenstypen. Selecteer op basis van de toepassingsbehoeften:
- Gelaste nek (WN) flens: Voor hoge druk, hoge temperatuur en kritische systemen.
- Slip-On (SO) flens: Voor toepassingen met gemiddelde tot lage druk waarbij installatiegemak van groot belang is.
- Socket Weld (SW) flens: Voor toepassingen met een kleine diameter en hoge afdichting.
- Schroefdraad (THD) flens: Voor lagedruksystemen die frequente demontage vereisen.
- Lap Joint (LJ) flens: Geschikt voor toepassingen waarbij uitlijningsaanpassingen nodig zijn.
3. Bepaal de drukclassificatie (klasse)
Raadpleeg de druk-temperatuurclassificatietabellen van ASME B16.5 op basis van de ontwerpdruk en -temperatuur:
Materiaalgroepering: Zoek in de bijlage de materiaalgroep op op basis van het flensmateriaal (bijv. koolstofstaal, roestvrij staal).
Tabelmatching:
- Gebruik tabellen 2-1.1 tot en met 2-1.7 om de druk-temperatuurwaarden voor de overeenkomstige materiaalgroep te vinden.
- Zorg ervoor dat de geselecteerde klasse een drukclassificatie heeft bij de hoogste ontwerptemperatuur ≥ de ontwerpdruk.
Veiligheidsmarge: Kies doorgaans een klasse 10-20% die hoger is dan de ontwerpdruk.
Voorbeeld:
Ontwerptemperatuur = 200°C, ontwerpdruk = 20 bar.
Materiaal: ASTM A105 (koolstofstaal, groep 1.1).
Klasse 150 bij 200°C: Toelaatbare druk = 13,8 bar (voldoet niet aan de eisen).
Klasse 300 bij 200°C: Toegestane druk = 43,8 bar (voldoet aan de eisen).
4. Selecteer flensafmetingen
Buismaat: Selecteer de flensmaat volgens de nominale buismaat (NPS) en wanddikte (schema).
Belangrijkste tabellen:
Tabel 1A/1B/1C: Flensafmetingen (bijv. aantal boutgaten, hart-op-hart afstand, flensdikte).
Tabel 4/5: Flensverbindingen (bijv. RF Raised Face, FF Flat Face, RTJ Ring-Type Joint).
Voorbeeld:
Voor NPS 8, klasse 300 flenzen zijn er 8 boutgaten met een diameter van 25,4 mm.
5. Materiaalkeuze
Flensmateriaal: Selecteer op basis van het medium en de temperatuur (raadpleeg bijlage ASME B16.5):
- Koolstofstaal: ASTM A105 (normale temperatuur tot 425°C).
- Roestvrij staal: ASTM A182 F304/F316 (corrosiebestendigheid, hoge temperatuur).
- Gelegeerd staal: ASTM A182 F11/F22 (hoge druk, hoge temperatuur).
Boutmateriaal: Moet compatibel zijn met het flensmateriaal (bijv. ASTM A193 B7 voor hoge temperaturen).
Pakking Materiaal: Selecteer op basis van het medium (bijv. grafiet, PTFE, spiraalgewonden pakkingen).
6. Structureel ontwerp
Flensgeometrie:
- Buitendiameter (OD), Binnendiameter (ID), Dikte (T): Bepaald volgens standaardtabellen.
- Afdichtingsvlak: RF, FF of RTJ.
Boutontwerp:
- Aantal, diameter en lengte van de bouten volgens tabel 1A-1C.
- Zorg ervoor dat de voorspanning van de bout voldoet aan de ASME PCC-1-aanhaalvereisten.
7. Sterkteberekening
Flensspanningsanalyse:
- Gebruik ASME Sectie VIII Div.1 Bijlage 2 of Finite Element Analysis (FEA) om de flenssterkte te verifiëren.
Controle criteria:
- Axiale spanning ≤ toelaatbare spanning van het materiaal.
- Boutbelasting ≤ vloeigrens van boutmateriaal.
8. Omgaan met bijzondere omstandigheden
Hoge/Lage Temperatuur:
- Houd rekening met materiaalkruip bij hoge temperaturen en controleer de taaiheid van het materiaal bij lage temperaturen (bijv. Charpy-impacttest).
Bijtend medium:
- Voeg corrosietoeslag toe of selecteer corrosiebestendige materialen (bijv. Hastelloy, Duplex staal).
Trillingen/impact:
- Geef de voorkeur aan gelaste flenzen, vermijd flensen met schroefdraad.
9. Fabricage en inspectie
Productienormen:
- Bij het bewerken van flensen moet worden voldaan aan de maattoleranties van ASME B16.5 (bijvoorbeeld vlakheid van het flensvlak, afwijking van de positie van het boutgat).
Inspectievereisten:
- Dimensionale inspectie: Gebruik schuifmaten, coördinatenmeetmachines.
- Niet-destructief onderzoek (NDO): magnetisch onderzoek (MT), penetrant onderzoek (PT) of ultrasoon onderzoek (UT).
- Druktesten: Voer hydrostatische of pneumatische testen uit volgens ASME B16.5.
10. Documentatie en certificering
Ontwerpdocumentatie:
- Materiaalcertificaten (MTC), berekeningen, tekeningen, keuringsrapporten.
Certificeringsvereisten:
- Voor kritische toepassingen kan certificering door derden vereist zijn (bijv. API 6A, CE/PED).
Het ontwerpen van flenzen volgens ASME B16.5-normen omvat het selecteren van het juiste flenstype, drukclassificatie, materiaal en formaat op basis van de bedrijfsomstandigheden van de toepassing, zoals druk, temperatuur en medium. Het proces omvat ook het garanderen van naleving van specifieke dimensionale toleranties, materiaalcompatibiliteit en het uitvoeren van sterkteberekeningen om de structurele integriteit van de flens te verifiëren. Correcte installatie, testen en certificering zijn cruciaal om veiligheid, betrouwbaarheid en naleving van internationale normen te garanderen. Door een systematische aanpak te volgen, kunnen ingenieurs het flensontwerp optimaliseren voor efficiëntie en kosteneffectiviteit, terwijl ze voldoen aan de wettelijke vereisten.
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR