<<Вернуться Базовые знания

Что на самом деле означает класс давления

Стандарт ASME B16.5 «Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 through NPS 24 Metric/Inch Standard» определяет фланцы по классу давления, а не по фиксированному давлению в бар или psi. Семь классов: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Номер класса является безразмерным обозначением. Давление, которое фланец может фактически выдерживать, зависит от двух дополнительных факторов: группы материала и рабочей температуры.

Таким образом, фланец класса 300 не означает 300 psi. Это фланец, допустимое давление которого при заданной температуре определяется по таблицам номинальных значений стандарта.

Почему допустимое давление снижается с ростом температуры

Сталь теряет прочность при повышенной температуре, поэтому допустимое рабочее давление уменьшается с ростом температуры. Для каждой группы материалов в ASME B16.5 есть своя таблица зависимости давления от температуры. В таблицах приведено максимально допустимое избыточное давление при ступенчатых значениях температуры, и они относятся к фланцу, крепежу и прокладке как к единому соединению.

Два момента часто упускают из виду:

• Наибольшее значение в таблице относится к низкой базовой температуре, а не к фактической расчётной температуре.
• Значения между указанными температурами можно интерполировать только в той мере, в какой это допускает стандарт. Проверьте формулировку в соответствующем пункте.

Группы материалов

ASME B16.5 распределяет охватываемые материалы по группам (в таблице 1A стандарта перечислены материалы и каждому присвоен номер группы). Примеры кованых материалов, обычно относимых к группам:

Не следует считать, что два материала со сходными названиями имеют одинаковые номинальные значения. Фланец из углеродистой стали и фланец из нержавеющей стали одного класса имеют разные допустимые давления при одной и той же температуре. Для некоторых марок нержавеющей стали также предусмотрены отдельные значения в зависимости от содержания углерода или состояния термообработки. Всегда сначала определяйте номер группы, затем таблицу.

Выбор класса

Последовательность проста:

• Установите расчётное давление и расчётную температуру, включая аварийные режимы.
• Определите материал фланца и его группу по ASME B16.5.
• Прочитайте таблицу для этой группы и найдите наименьший класс, допустимое давление которого при расчётной температуре равно расчётному давлению или превышает его.

Класс 150 является наименьшим. При более высоких температурах его несущая способность заметно падает, поэтому он не взаимозаменяем с классом, выбранным только по давлению. Классы 900, 1500 и 2500 применяются в тяжёлых условиях эксплуатации, и для этих классов в стандарте есть специальные правила по размерам и применению больших типоразмеров. Обратите внимание, что класс 2500 охвачен стандартом только в ограниченном диапазоне размеров; уточните пределы размеров в том издании, по которому вы работаете.

Что ещё влияет на номинальные значения

• Уплотнительная поверхность: выступ, гладкая поверхность и поверхность под кольцевую прокладку имеют разные требования к размерам, включая высоту выступа в классах 150 и 300 по сравнению с более высокими классами.
• Тип фланца: приварные встык, плоские приварные, с раструбом под приварку, резьбовые, свободные на приварном кольце и заглушки (глухие фланцы) — все они классифицируются по классам, но у каждого типа свои ограничения по размерам и применению.
• Крепёж и прокладки: номинальные значения предполагают правильный выбор крепежа и прокладки. Размеры прокладок регламентируются ASME B16.20 (металлические) и ASME B16.21 (неметаллические).
• Стенка трубы: приварной встык фланец должен быть расточен в соответствии с номером сортамента (schedule) или толщиной стенки трубы по ASME B36.10M или ASME B36.19M.
• Большие размеры: фланцы свыше NPS 24 охвачены ASME B16.47 (серии A и B), а не B16.5.

Сравнение с другими системами

EN 1092-1 использует обозначения PN и собственные группы материалов, с номинальными значениями, приведёнными в таблицах EN 1092-1. Фланцы DIN (национальные предшественники серии EN) и фланцы по ГОСТ 33259 также следуют логике PN. В Австралии применяется AS 4087. PN и класс не являются прямыми эквивалентами: фланцы класса 150 и PN 20 или PN 16 могут иметь одинаковое расположение болтовых отверстий при некоторых размерах, но их не следует считать взаимозаменяемыми без проверки размеров и номинальных значений в каждом стандарте.

Контрольный перечень для покупателя

• Укажите стандарт и издание, например ASME B16.5 с годом.
• Укажите класс, размер (NPS), тип и уплотнительную поверхность.
• Укажите материал с точным обозначением ASTM, включая марку и любые дополнительные требования, такие как испытания на ударный изгиб.
• Укажите расчётное давление и температуру и проверьте их по таблице соответствующей группы.
• Укажите номер сортамента трубы (schedule) для расточки приварных встык фланцев.
• Определите требования к прокладке, крепежу и чистоте обработки уплотнительной поверхности.
• Запросите тип документа о материале, например EN 10204 3.1, и любые требования к маркировке.
• Уточните ограничения по размерам для класса и используйте ASME B16.47 для NPS свыше 24.