Ранее мы предоставили информацию об определении номинальных значений давления, поскольку проектирование фланца, безусловно, подразумевает выбор номинального значения давления.
Пользователь, возможно, уже знает, как выбрать номинальное давление, но проектирование фланца может также включать такие аспекты, как размеры, материалы, конструкция и т. д. Важно убедиться, что ответ охватывает эти аспекты и соответствует конкретным требованиям ASME B16.5.
Независимо от того, является ли человек инженером или техником, ответственным за проектирование или обслуживание трубопроводных систем, необходимо соблюдать международные стандарты. Мы стремимся к систематическому процессу проектирования, чтобы гарантировать, что каждый шаг соответствует стандартам, и избежать ошибок.
В стандарте ASME B16.5 имеются специальные главы, посвященные конструкции фланцев, такие как размеры, допуски, выбор материала, требования к испытаниям и т. д. Возможно, необходимо упомянуть таблицы размеров фланцев, такие как таблицы 1A–1C, различия в размерах для разных номинальных давлений и влияние групп материалов на конструкцию.
В то же время нас могут волновать практические соображения при проектировании, например, как выбрать тип фланца (например, надвижной, приварной, резьбовой), как подобрать размер трубы и номинал давления, а также как выбрать материал для высоких или низких температур. Кроме того, может потребоваться включить методы соединения между фланцем и другими компонентами, например, выбор болтов, прокладок и этапы установки и испытаний.
Более того, мы можем захотеть понять этапы проверки в процессе проектирования, такие как испытания под давлением и испытания на герметичность, чтобы гарантировать, что проект соответствует требованиям стандартов. Важно упомянуть методы тестирования и критерии приемки в стандартах, а также любую потенциальную необходимость в сертификации третьей стороной.
Мы также должны знать о распространенных заблуждениях, которые могут быть у пользователей, например, о том, что более высокое давление всегда лучше, когда на самом деле выбор должен основываться на фактических условиях эксплуатации, чтобы избежать ненужного увеличения затрат. Поэтому ответ должен подчеркивать важность всестороннего рассмотрения таких факторов, как давление, температура и среда.
Ниже мы объясним этот процесс шаг за шагом и приведем примеры или справочные таблицы, которые помогут лучше понять и применить информацию.
Проектирование фланца согласно ASME B16.5
Проектирование фланца в соответствии со стандартом ASME B16.5 требует всестороннего рассмотрения таких факторов, как номинальное давление, материалы, размеры, температура и среда применения. Ниже приведен подробный процесс проектирования и основные этапы на основе стандарта:
1. Определить параметры конструкции
Условия эксплуатации:
- Расчетное давление (P) и расчетная температура (T).
- Характеристики среды (например, коррозионная активность, токсичность, воспламеняемость).
- Тип трубопроводной системы (статическая/динамическая нагрузка, вибрация, тепловое расширение).
Нормативные требования:
- Соответствие стандарту ASME B16.5 и, при необходимости, другим стандартам (например, API, PED, GB).
2. Выберите тип фланца
ASME B16.5 определяет различные типы фланцев. Выберите в соответствии с потребностями применения:
- Фланец приварной воротниковый (WN): Для систем высокого давления, высокой температуры и критических систем.
- Накидной фланец (SO): Для приложений среднего и низкого давления, где удобство установки имеет решающее значение.
- Фланец с раструбным соединением (SW): Для применений с малым диаметром и высокой степенью уплотнения.
- Резьбовой (THD) фланец: Для систем низкого давления, требующих частой разборки.
- Фланец с нахлесточным соединением (LJ): Подходит для случаев, когда требуется регулировка выравнивания.
3. Определить номинальное давление (класс)
Основываясь на расчетном давлении и температуре, воспользуйтесь таблицами номинальных значений давления и температуры ASME B16.5:
Группировка материалов: Найдите группу материалов в приложении на основе материала фланца (например, углеродистая сталь, нержавеющая сталь).
Соответствие таблиц:
- Используйте таблицы 2-1.1 – 2-1.7, чтобы найти значения давления и температуры для соответствующей группы материалов.
- Убедитесь, что выбранный класс имеет номинальное давление при самой высокой расчетной температуре ≥ расчетного давления.
Запас прочности: Обычно выбирают класс давления 10-20% выше расчетного давления.
Пример:
Расчетная температура = 200°C, расчетное давление = 20 бар.
Материал: ASTM A105 (углеродистая сталь, группа 1.1).
Класс 150 при 200°C: Допустимое давление = 13,8 бар (не соответствует требованиям).
Класс 300 при 200°C: Допустимое давление = 43,8 бар (соответствует требованиям).
4. Выберите размеры фланца
Размер трубы: Выберите размер фланца в соответствии с номинальный размер трубы (NPS) и толщина стенки (Шкала).
Ключевые таблицы:
Таблица 1А/1Б/1С: Размеры фланца (например, количество отверстий под болты, расстояние между центрами, толщина фланца).
Таблица 4/5: Типы фланцевых соединений (например, RF с выступом, FF с плоским фланцем, RTJ с кольцевым соединением).
Пример:
Для фланцев NPS 8, класса 300 имеется 8 отверстий под болты диаметром 25,4 мм.
5. Выбор материала
Материал фланца: Выбирайте на основе среды и температуры (см. приложение ASME B16.5):
- Углеродистая сталь: ASTM A105 (нормальная температура до 425°C).
- Нержавеющая сталь: ASTM A182 F304/F316 (коррозионная стойкость, высокая температура).
- Легированная сталь: ASTM A182 F11/F22 (высокое давление, высокая температура).
Материал болта: Должен быть совместим с материалом фланца (например, ASTM A193 B7 для высоких температур).
Прокладка Материал: Выбирайте в зависимости от среды (например, графит, ПТФЭ, спирально-навитые прокладки).
6. Проектирование конструкций
Геометрия фланца:
- Наружный диаметр (OD), Внутренний диаметр (ID), Толщина (T): Определяются в соответствии со стандартными таблицами.
- Уплотнительная поверхность: RF, FF или RTJ.
Конструкция болта:
- Количество, диаметр и длина болтов согласно таблице 1А-1С.
- Убедитесь, что предварительная нагрузка болта соответствует требованиям затяжки ASME PCC-1.
7. Расчет прочности
Анализ напряжений фланца:
- Для проверки прочности фланца используйте раздел VIII, раздел 1, приложение 2 стандарта ASME или анализ методом конечных элементов (FEA).
Критерии проверки:
- Осевое напряжение ≤ допустимому напряжению материала.
- Нагрузка на болт ≤ предела текучести материала болта.
8. Обработка особых условий
Высокая/низкая температура:
- Рассмотрите ползучесть материала при высоких температурах и проверьте вязкость материала при низких температурах (например, Испытание на удар по Шарпи).
Коррозионная среда:
- Добавьте допуск на коррозию или выберите коррозионно-стойкие материалы (например, Хастеллой, Дуплексная сталь).
Вибрация/Удар:
- Отдавайте предпочтение фланцам с приварной горловиной, избегайте резьбовых фланцев.
9. Производство и контроль
Стандарты производства:
- Обработка фланцев должна соответствовать размерным допускам ASME B16.5 (например, плоскостность поверхности фланца, отклонение положения болтовых отверстий).
Требования к проверке:
- Контроль размеров: используйте штангенциркули, координатно-измерительные машины.
- Неразрушающий контроль (НК): магнитопорошковый контроль (МПК), капиллярный контроль (КП) или ультразвуковой контроль (УЗК).
- Испытание под давлением: проведите гидростатические или пневматические испытания в соответствии с ASME B16.5.
10. Документация и сертификация
Проектная документация:
- Сертификаты материалов (MTC), расчеты, чертежи, отчеты о проверке.
Требования к сертификации:
- Для критически важных приложений может потребоваться сертификация третьей стороной (например, API 6A, CE/PED).
Проектирование фланцев в соответствии с Стандарты ASME B16.5 включает выбор подходящего типа фланца, номинального давления, материала и размера на основе условий эксплуатации, таких как давление, температура и среда. Процесс также включает обеспечение соответствия определенным размерным допускам, совместимость материалов и выполнение расчетов прочности для проверки структурной целостности фланца. Правильная установка, испытания и сертификация имеют решающее значение для обеспечения безопасности, надежности и соответствия международным стандартам. Следуя системному подходу, инженеры могут оптимизировать конструкцию фланца для эффективности и экономичности, одновременно выполняя нормативные требования.
RU 
EN 
DE 
FA 
ID 
ES 
FR 
NL