クラス 600 フランジ圧力定格: ASME B16.5 定格、材料および選択

ASME B16.5 におけるクラス 600 の意味

ASME B16.5 では、フランジとフランジ付き継手を 150、300、400、600、900、1500、2500 の 7 つの圧力クラスに分類しています。数値はクラスの指定であり、圧力制限や物理的重量ではありません。 「600 lb」とラベルが付いているフランジは、600 psi の定格ではなく、重量も 600 ポンドではありません。このクラスはフランジの形状とボルト締めを固定し、その形状を使用して ASME B16.5 は特定の圧力温度定格のセットを割り当てます。

以下の表は、ASTM A105 と同じグループ 1.1 炭素鋼の各クラスの周囲温度での使用圧力を示しています。これらは最初に比較される数値指定子です。

1,480 psig (約 10.2 MPa ゲージ) で、クラス 600 はクラス 300 の容量の 2 倍以上であり、より重いクラス 900 の前の論理的なステップとなります。 この規格は、NPS 1/2 から NPS 24 までのフランジおよびフランジ付き継手に適用されます。より大きなクラス 600 フランジは ASME B16.47 に該当します。

クラス 600 の温度別圧力定格

設計において重要な数値は、周囲温度ではなく、最大設計温度での定格です。温度が上昇すると、材料の許容応力が低下し、同じフランジの作動圧力が低下します。グループ 1.1 炭素鋼の場合、ASME B16.5 はクラス 600 に次の使用圧力を割り当てます。

パターンは単純です。定格は約 400°F まで横ばいで、その後着実に低下します。クラス 600 炭素鋼について最もよく引用される数値は、650°F (約 6.1 MPa ゲージ) で 890 psig です。これは単に 650°F が蒸気および熱油システムの一般的な設計点であるためです。 800°F では、同じフランジは 700 psig まで下がり、周囲定格の半分未満になります。

約 800°F を超えると、普通炭素鋼はクリープ耐性を急速に失います。より高温のクラス 600 回路の場合、エンジニアは P91 や 15CrMo などの合金鋼に切り替え、定格は別の材料グループから読み取られます。それがその領域です 高温発電所用の P91 溶接ネック フランジ 通常は指定されます。

マテリアルグループが格付けをどのように変更するか

ASME B16.5 はクラスごとに 1 つの評価を公開していません。炭素鋼をグループ 1.1、クロムモリブデン合金鋼をグループ 1.9 および関連グループ、ステンレス鋼をグループ 2.x として、許容応力挙動によって材料をグループ化し、グループごとに個別の圧力温度テーブルを発行します。同一のクラス 600 マークが付いた 2 つのフランジは、温度が周囲温度から離れると等しくなくなります。

たとえば、316 ステンレス鋼のクラス 600 フランジは、A105 炭素鋼のフランジと同じエンベロープ寸法を使用しますが、ステンレス グレードの設計応力が低いため、所定の温度での使用圧力は低くなります。炭素鋼が衝撃靱性を失う低温では、WPL6 低温グレードが必要です。高温では、P91 などの合金グレードが優先されます。

実際的なルールは短いです。クラスがエンベロープを設定し、マテリアル グループが数値を設定し、温度が行を選択します。材料グループと設計温度を指定せずに「クラス 600 定格」と記載した見積書は不完全です。

クラス 600 vs クラス 300 vs クラス 900: 選択方法

選択は直接比較です。デューティの最大設計圧力と最大設計温度を取得し、提案された材料グループの定格表で正しい行を見つけて、定格が依然としてデューティ点を上回る最も低いクラスを選択します。

例: 最大動作圧力が 400°F で 1,100 psig の A105 炭素鋼のプロセス ライン。クラス 300 は、400°F での定格が義務を大幅に下回っているため、除外されます。クラス 600 は、400°F で 1,480 psig に余裕を持って保持されます。クラス 900 も 2,220 psig で動作しますが、ハブとボルトが重いため、メリットは得られずにコストが増加します。クラス 600 は工学的な答えです。

• 通常の動作温度ではなく、最大設計温度と比較してください。 500°F で有効なフランジは、650°F で過剰な応力がかかる可能性があります。
• 授業前に教材グループを修正してください。マテリアルグループのないクラスは評価できません。
• クラス 600 はクラス 300 よりも厚いパイプ壁と大きなボルト締めを必要とするため、フランジのコストではなくシステムのコストが最も経済的なクラスを決定することに注意してください。

クラス 600 は、工業用配管の高圧層に使用されます。これは、石油およびガスの処理、蒸気システム、化学プラント、および発電の標準的な選択肢であり、クラス 150 およびクラス 300 では軽すぎるため、完全なクラス 900 設計は不要です。サージ圧の高いガス伝送用、 高圧石油およびガスパイプライン用の ASME B16.5 溶接ネック フランジ 通常、クラス 600 以上で指定されます。

いつクラス900にステップアップしますか？デューティポイントが選択した材料のクラス 600 の列を超える場合、たとえば 2,000 psig の水噴射システムや、炭素鋼定格が動作圧力を下回っている高温蒸気ラインなどです。このような場合、優先順位ではなく、計算によって上位クラスが正当化されます。

ほとんどのクラス 600 回路では、デフォルトのフランジ タイプは溶接ネックです。テーパー状のハブがパイプに直接溶接されているため、曲げや圧力サイクルに対しても接合部の強度が維持されます。新しい高圧システムが以下の条件で見積もられるのはこのためです。 クラス600 溶接ネックフランジ プロセス接続ごとに。

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クラス 600 フランジを購入する際に他に確認すべきこと

フランジタイプ

溶接ネックはデフォルトですが、唯一のオプションではありません。スリップオン フランジは取り付けコストが低く、低温での中程度のクラス 600 の用途に耐えられます。その代償として、溶接がハブではなくフランジ面に位置するため、疲労寿命が短くなります。振動、熱サイクル、または頻繁な圧力変動のあるラインは、溶接ネックに留まる必要があります。プロジェクトが中程度の業務で資本コストを制御する必要がある場合、 スリップオンフランジ は通常代替されるコンポーネントであり、疲労ペナルティが許容できるかどうかはエンジニアリングの決定によって決まります。

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フェーシングとシーリング

クラス 600 フランジは、いくつかの表面で利用できます。隆起面 (RF) が最も一般的で、ほとんどの石油、ガス、蒸気、化学薬品の用途でうず巻きガスケットと併用できます。高圧およびガスサービス用に、リングタイプジョイント (RTJ) フェーシングは、機械加工された溝に圧縮された金属リングを使用し、より緊密な金属間のシールを実現します。 RTJ は、漏れ制御が重要な場合に一般的に選択されます。そのため、 高圧ガス輸送用合金鋼RTJフランジ ほとんどの場合、クラス 600 以上で指定されます。 1 つの接続で RF と RTJ が混在することは一般的な現場エラーであるため、注文する前にジョイントの両側の向きを確認してください。

検査と隔離

クラス 600 回路は設計定格を超えて静水圧試験が行われ、ブラインド フランジはそのプロセス中にライン、容器、およびテスト ヘッダーを閉じるための標準的な方法です。ブラインド フランジは、ジョイントの残りの部分と同じ圧力温度定格を持ち、同じクラスおよび材料グループで指定する必要があります。を維持する クラス600 blind flange ラインマテリアルでは、将来のメンテナンスと分離にオペレーティング システムと同じ完全性を与えるための実用的な方法です。

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文書化と検証

最後に、注文する前に評価行を ASME B16.5 の現行版と照合して確認し、納品時に材料証明書を要求してください。サワーまたは高圧ガスのサービスについては、注文書に硬度と NDT 要件を記載してください。この検証は、メーカーがカーボン、合金、ステンレス グレードのすべてのクラスを在庫している場合に迅速に行えます。

Class 600 の結論

クラス 600 は固定数ではありません。これは ASME B16.5 によって定義されたフランジ エンベロープであり、圧力定格は温度と材料グループに依存します。炭素鋼について覚えておく価値のある 2 つの基準点は、100°F で 1,480 psig と 650°F で 890 psig です。

ご注文前に設計温度、材質グレード、クラス、フェーシング、フランジタイプを確認し、定格欄をご確認ください。仕様に材料グレードや設計温度が記載されていないだけで「600 ポンド フランジ」と記載されている場合は、不完全なものとして扱います。カーボン、合金、ステンレスのグレードにわたるクラス 600 フランジを製造し、一般的なサイズの在庫を保管しているメーカーは、検証を迅速化し、納期を短縮することができます。これは、データシートの単一の数字よりも重要です。