Flanschdruckklasse 600: ASME B16.5 Nennwerte, Materialien und Auswahl

Was Klasse 600 gemäß ASME B16.5 bedeutet

ASME B16.5 unterteilt Flansche und Flanschverbindungen in sieben Druckklassen: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 und 2500. Die Zahl ist eine Klassenbezeichnung, keine Druckgrenze und kein physikalisches Gewicht. Ein Flansch mit der Aufschrift „600 lb“ ist nicht für 600 psi ausgelegt und wiegt nicht 600 Pfund. Die Klasse legt die Flanschgeometrie und die Verschraubung fest, und mit dieser Geometrie weist ASME B16.5 einen bestimmten Satz von Druck-Temperatur-Bewertungen zu.

Die folgende Tabelle zeigt den Umgebungstemperatur-Arbeitsdruck für jede Klasse aus Kohlenstoffstahl der Gruppe 1.1, der gleichen Familie wie ASTM A105. Dies sind die ersten Zahlen, die Spezifizierer vergleichen.

Mit 1.480 psig (ca. 10,2 MPa Überdruck) verdoppelt die Klasse 600 die Kapazität der Klasse 300 mehr als und stellt einen logischen Schritt vor der schwereren Klasse 900 dar. Die Norm gilt für Flansche und Flanschverbindungen von NPS 1/2 bis NPS 24; Größere Flansche der Klasse 600 fallen unter ASME B16.47.

Druckstufen der Klasse 600 nach Temperatur

Die Zahl, die bei der Konstruktion ausschlaggebend ist, ist die Nennleistung bei maximaler Auslegungstemperatur, nicht bei Umgebungstemperatur. Mit steigender Temperatur sinkt die zulässige Spannung im Material und derselbe Flansch verliert an Arbeitsdruck. Für Kohlenstoffstahl der Gruppe 1.1 weist ASME B16.5 der Klasse 600 die folgenden Arbeitsdrücke zu.

Das Muster ist unkompliziert: Die Bewertung bleibt bis etwa 400 °F stabil und nimmt dann stetig ab. Der am häufigsten genannte Wert für Kohlenstoffstahl der Klasse 600 ist 890 psig bei 650 °F (ca. 6,1 MPa Überdruck), einfach weil 650 °F ein üblicher Auslegungspunkt für Dampf- und Heißölsysteme ist. Bei 800 °F beträgt der Druck desselben Flansches nur noch 700 psig, also weniger als die Hälfte seines Umgebungsnennwerts.

Oberhalb von etwa 800 °F verliert normaler Kohlenstoffstahl schnell an Kriechfestigkeit. Für heißere Schaltkreise der Klasse 600 wechseln Ingenieure zu legierten Stählen wie P91 oder 15CrMo, und die Bewertung wird aus einer anderen Materialgruppe abgelesen. Das ist das Gebiet, in dem P91-Vorschweißflansche für Hochtemperaturkraftwerke werden normalerweise angegeben.

Wie die Materialgruppe die Bewertung verändert

ASME B16.5 veröffentlicht keine Bewertung pro Klasse. Es gruppiert Materialien nach ihrem zulässigen Spannungsverhalten, mit Kohlenstoffstählen in Gruppe 1.1, Chrom-Molybdän-legierten Stählen in Gruppe 1.9 und verwandten Gruppen sowie rostfreien Stählen in Gruppe 2.x, und veröffentlicht dann eine separate Druck-Temperatur-Tabelle für jede Gruppe. Zwei Flansche mit identischen Kennzeichnungen der Klasse 600 sind nicht gleich, sobald die Temperatur von der Umgebungstemperatur abweicht.

Ein Flansch der Klasse 600 aus Edelstahl 316 hat beispielsweise die gleichen Gehäuseabmessungen wie ein Flansch aus Kohlenstoffstahl A105, weist jedoch bei einer bestimmten Temperatur einen geringeren Arbeitsdruck auf, da die Edelstahlsorte eine geringere Konstruktionsspannung aufweist. Bei niedrigen Temperaturen, bei denen Kohlenstoffstahl an Schlagzähigkeit verliert, ist eine WPL6-Tieftemperatursorte erforderlich; Bei hohen Temperaturen übernimmt eine Legierungssorte wie P91.

Die praktische Regel ist kurz: Die Klasse legt den Umschlag fest, die Materialgruppe legt die Zahlen fest und die Temperatur wählt die Reihe. Ein Zitat, das eine „Einstufung der Klasse 600“ angibt, ohne die Materialgruppe und die Auslegungstemperatur zu nennen, ist unvollständig.

Klasse 600 vs. Klasse 300 vs. Klasse 900: So wählen Sie aus

Bei der Auswahl handelt es sich um einen direkten Vergleich. Nehmen Sie den maximalen Auslegungsdruck und die maximale Auslegungstemperatur des Betriebs, suchen Sie die richtige Zeile in der Bewertungstabelle für die vorgeschlagene Materialgruppe und wählen Sie die niedrigste Klasse, deren Bewertung immer noch über dem Betriebspunkt liegt.

Beispiel: eine Prozesslinie aus A105-Kohlenstoffstahl mit einem maximalen Betriebsdruck von 1.100 psig bei 400 °F. Die Klasse 300 ist ausgeschlossen, da ihre Nenntemperatur bei 400 °F deutlich unter der Pflicht liegt. Die Klasse 600 hält bei 400 °F einen Druck von 1.480 psig und hat noch Spielraum. Die Klasse 900 würde auch bei 2.220 psig funktionieren, aber die schwerere Nabe und Verschraubung erhöhen die Kosten, ohne zusätzlichen Nutzen zu bringen. Die Klasse 600 ist die technische Antwort.

• Vergleichen Sie mit der maximalen Auslegungstemperatur, nicht mit der normalen Betriebstemperatur. Ein Flansch, der bei 500 °F gültig ist, kann bei 650 °F überbeansprucht werden.
• Legen Sie die Materialgruppe vor dem Unterricht fest. Eine Klasse ohne Materialgruppe kann nicht bewertet werden.
• Bedenken Sie, dass die Klasse 600 eine dickere Rohrwand und größere Schrauben erfordert als die Klasse 300, sodass die Systemkosten und nicht die Flanschkosten über die wirtschaftlichste Klasse entscheiden.

Die Klasse 600 dient der Hochdruckstufe industrieller Rohrleitungen. Es ist die Standardwahl für die Öl- und Gasverarbeitung, Dampfsysteme, Chemieanlagen und die Stromerzeugung, wo die Klassen 150 und 300 zu leicht sind und ein vollständiges Design der Klasse 900 nicht erforderlich ist. Für den Gastransport mit hohen Stoßdrücken, ASME B16.5 Vorschweißflansche für Hochdruck-Öl- und Gasleitungen werden üblicherweise mit mindestens Klasse 600 spezifiziert.

Wann steigen Sie in die Klasse 900 auf? Wenn der Betriebspunkt über der Klasse 600 für das ausgewählte Material liegt, beispielsweise ein Wassereinspritzsystem mit 2.000 psig oder eine Hochtemperatur-Dampfleitung, bei der die Kohlenstoffstahlbewertung unter den Betriebsdruck gefallen ist. In diesen Fällen wird die höhere Klasse durch die Berechnung gerechtfertigt, nicht durch Präferenz.

Bei den meisten Stromkreisen der Klasse 600 ist der Standardflanschtyp der Schweißhals. Seine konische Nabe ist direkt mit dem Rohr verschweißt, wodurch die Verbindung bei Biegung und Druckwechsel stabil bleibt. Deshalb werden neue Hochdrucksysteme mit einem gekennzeichnet Klasse 600 Schweißhalsflansch an jedem Prozessanschluss.

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Was Sie beim Kauf von Flanschen der Klasse 600 sonst noch beachten sollten

Flanschtyp

Der Schweißhals ist die Standardoption, aber nicht die einzige Option. Die Montage eines Aufsteckflansches ist kostengünstiger und eignet sich für mittlere Belastungen der Klasse 600 bei niedrigeren Temperaturen. Der Nachteil ist eine kürzere Ermüdungslebensdauer, da die Schweißnaht an der Flanschfläche und nicht an der Nabe sitzt. Linien mit Vibrationen, thermischen Wechseln oder häufigen Druckschwankungen sollten am Schweißhals verbleiben. Wenn ein Projekt die Kapitalkosten bei moderaten Aufgaben kontrollieren muss, a Aufsteckflansch ist die Komponente, die typischerweise ersetzt wird, und die technische Entscheidung besteht darin, ob der Ermüdungsnachteil akzeptabel ist.

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Verkleidung und Abdichtung

Flansche der Klasse 600 sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Die erhabene Dichtfläche (RF) kommt am häufigsten vor und funktioniert mit Spiraldichtungen bei den meisten Öl-, Gas-, Dampf- und Chemieanwendungen. Für höhere Drücke und Gasanwendungen verwendet die Ring-Type-Joint-Oberfläche (RTJ) einen Metallring, der in eine maschinell bearbeitete Nut komprimiert wird und eine dichtere Metall-auf-Metall-Dichtung ergibt. RTJ ist die typische Wahl, wenn Leckagekontrolle von entscheidender Bedeutung ist. aus diesem Grund, RTJ-Flansche aus legiertem Stahl für die Hochdruck-Gasübertragung werden fast immer in der Klasse 600 oder höher spezifiziert. Überprüfen Sie vor der Bestellung die Deckschicht auf beiden Seiten der Verbindung, da die Vermischung von RF und RTJ in einer Verbindung ein häufiger Fehler vor Ort ist.

Testen und Isolieren

Kreisläufe der Klasse 600 werden über die Auslegungsleistung hinaus hydrostatisch getestet, und Blindflansche sind die Standardmethode zum Verschließen von Leitungen, Behältern und Testverteilern während dieses Prozesses. Ein Blindflansch hat die gleiche Druck-Temperatur-Bewertung wie der Rest der Verbindung und muss in derselben Klasse und Materialgruppe spezifiziert werden. Ein behalten Klasse 600 blind flange im Zeilenmaterial ist die praktische Möglichkeit, künftigen Wartungs- und Isolationsarbeiten die gleiche Integrität wie dem Betriebssystem zu verleihen.

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Dokumentation und Überprüfung

Überprüfen Sie abschließend die Bewertungszeile anhand der aktuellen Ausgabe von ASME B16.5, bevor Sie die Bestellung aufgeben, und fordern Sie bei der Lieferung Materialzertifikate an. Geben Sie bei der Verwendung von Sauer- oder Hochdruckgas die Härte- und NDT-Anforderungen auf der Bestellung an. Diese Überprüfung erfolgt schnell, wenn der Hersteller die Klasse für Kohlenstoff-, Legierungs- und Edelstahlqualitäten auf Lager hat.

Das Fazit zur Klasse 600

Die Klasse 600 ist keine feste Nummer. Es handelt sich um eine durch ASME B16.5 definierte Flanschhülle mit Druckstufen, die von der Temperatur und der Materialgruppe abhängen. Die beiden Referenzpunkte, an die man sich bei Kohlenstoffstahl erinnern sollte, sind 1.480 psig bei 100 °F und 890 psig bei 650 °F.

Bestätigen Sie vor der Bestellung die Auslegungstemperatur, die Materialgüte, die Klasse, die Oberfläche und den Flanschtyp sowie die Bewertungszeile. Wenn in einer Spezifikation lediglich „600-lb-Flansche“ ohne Materialqualität oder Auslegungstemperatur steht, behandeln Sie sie als unvollständig. Ein Hersteller, der Flansche der Klasse 600 in Kohlenstoff-, Legierungs- und Edelstahlqualitäten herstellt und gängige Größen auf Lager hält, beschleunigt die Überprüfung und verkürzt die Lieferzeit, was wichtiger ist als jede einzelne Zahl im Datenblatt.