فلنج های آلیاژ نیکل: گردن جوش در مقابل لغزش-روی در مقابل کور — فشار-رده بندی دما

انتخاب اشتباهنوع فلنجبرای سیستم لوله کشی آلیاژ نیکل می تواند باعث نشت، خرابی و خطرات ایمنی - شود، حتی زمانی که خود آلیاژ به درستی انتخاب شده باشد.

آلیاژهای نیکل - از جملهاینکونل (آلیاژ 600/625), مونل (آلیاژ 400/K-500), هاستلوی (C-276/C-22)، وآلیاژ 825- استاندارد طلایی برای خدمات خورنده،-درجه حرارت بالا، و{2}}فشار بالا هستند. اما نوع فلنج جوش داده شده یا پیچ شده روی آن لوله ها تعیین می کند که آیا سیستم واقعاً در شرایط طراحی پایدار است یا خیر.

ASME B16.5 درجه حرارت فشار را برای فلنج ها بر اساس کلاس (150، 300، 600، 900، 1500، 2500) تعریف می کند. با این حال، جدول رتبه‌بندی به تنهایی به شما نمی‌گوید که فلنج Weld Neck، Slip{9}}روشن یا Blind انتخاب مناسبی برای پاکت عملیاتی شما است. این پست این سه نوع را با هم مقایسه می کندشش بعد: ظرفیت فشار، عملکرد دما، تعامل درجه مواد-، یکپارچگی اتصال، پیچیدگی نصب و هزینه - تا بتوانید پاسخ قطعی برای هر مشخصات پروژه استخراج کنید.

فلنج های گردن جوش، لغزش{0}}روی و کور چیست؟

هر نوع فلنج عملکرد ساختاری مشخصی را ایفا می کند: گردن جوش تنش را از طریق یک توپی مخروطی بلند منتقل می کند. لغزش{0}}روی لام روی لوله با جوش دوبل. یک پایانه خط لوله را بدون حفره آب بندی می کند.

کدام نوع فلنج بالاترین رتبه فشار را ارائه می دهد؟

فلنج های Weld Neck دارای درجه بندی کامل کلاس ASME B16.5 بدون کاهش هستند. لغزش{2}}فلنج های روی در کلاس های بالاتر تقریباً 15-25٪ کاهش می یابد. فلنج های کور زمانی که به درستی پیچ می شوند با درجه بندی گردن جوش مطابقت دارند، اما به کاربردهای آب بندی استاتیک محدود می شوند.

ASME B16.5 درجه بندی فشار{1}}درجه حرارت را بر اساسشماره کلاسوگروه مواد. برای آلیاژهای نیکل، گروه های مواد کلیدی عبارتند از:

گروه 1.1-1.4:کربن و فولادهای کم آلیاژ- (خط پایه مرجع)

گروه 2.1-2.7:فولادهای زنگ نزن آستنیتی (304، 316، و غیره)

گروه 2.8:نیکل-آهن-آلیاژهای کروم (آلیاژ 800H/HT)

گروه 2.9:نیکل-کروم-آلیاژهای آهن (Inconel 600/601)

گروه 2.10:نیکل-کروم-آلیاژهای مولیبدن (Hastelloy C-276/C-22، Inconel 625)

گروه 2.11:نیکل-آلیاژهای مس (Monel 400/K-500)

گروه 2.13:نیکل-آهن-کروم-آلیاژهای مولیبدن (آلیاژ 825)

مقایسه رتبه بندی فشار: کلاس 600، اینکونل 625 (گروه 2.10)، در 200 درجه

درجه بندی Slip-روی فلنج ها در کلاس 600 و بالاتر به صراحت در ASME B16.5 آمده است، که بیان می کند که فلنج های Slip{3}On نباید در فشارهای بیش از مقادیر کاهش یافته در کلاس های بالاتر استفاده شوند. رافاکتور تمرکز استرس (SCF)در انگشتان جوش فیله‌ای یک لغزش-روی فلنج می‌تواند به 2.0-2.5x برسد، در مقابل 1.2-1.5x برای انتقال توپی لب به لب-فلنج گردن جوش. این دلیل اصلی کاهش ارزش است.

چگونه درجه بندی دما در انواع فلنج ها متفاوت است؟

در دماهای بالاتر از 300 درجه، فلنج های Weld Neck فشار نامی را با حداقل تخریب حفظ می کنند. لغزش-روی فلنج‌ها در جوش‌های فیله‌ای از تسریع خزش برخوردار می‌شوند. فلنج های کور تا 500 درجه برای آب بندی های استاتیک قابل قبول هستند اما نباید در سرویس های حرارتی چرخه ای استفاده شوند.

آلیاژهای نیکل دقیقاً برای سرویس{0}در دمای بالا انتخاب می‌شوند. اینکونل 625 بیش از 90% از قدرت تسلیم دمای اتاق خود را در 500 درجه حفظ می‌کند. Hastelloy C-276 در کاهش اتمسفر تا 650 درجه قابل استفاده است. امانوع فلنجتعیین می کند که آیا آن استحکام آلیاژ واقعاً در محل اتصال قابل استفاده است یا خیر.

اثر دما بر درجه بندی فشار: Inconel 600 (گروه 2.9)، کلاس 300

* Blind flanges at >450 درجه باید برای خستگی چرخه حرارتی ارزیابی شود. رتبه بندی آب بندی استاتیک فقط برای سرویس دمای ثابت- اعمال می شود.

مکانیسم کلیدی این استآرامش خزشی. در دماهای بالا، جوش‌های فیله یک لغزش{1}}روی فلنج تغییر شکل خزشی موضعی را تجربه می‌کنند، زیرا تنش به جای توزیع در یک توپی مخروطی، در دو انگشت کوچک جوش متمرکز می‌شود. در فلنج های Weld Neck، توپی بلند یک انتقال سفتی تدریجی را فراهم می کند که کرنش خزشی را روی حجم بیشتری از فلز پخش می کند و بار پیچ و فشرده سازی واشر را حفظ می کند.

درجات مواد چگونه بر رتبه‌بندی فشار{0}}دما تأثیر می‌گذارند؟

گریدهای آلیاژی{0} بالاتر (Inconel 625، Hastelloy C-276) درجه بندی فشار را در دماهایی که Inconel 600 و Monel 400 قبلاً به میزان قابل توجهی کاهش داده اند حفظ می کنند. نوع فلنج این شکاف را تقویت می کند: Weld Neck مزیت درجه را حفظ می کند. Slip-On آن را فرسایش می دهد.

ASME B16.5 مواد را در گروه ها سازماندهی می کند. در آلیاژهای نیکل، گروه‌ها در منحنی‌های P{2}}T تفاوت عمده‌ای دارند. نوع فلنج رتبه بندی جدول بندی شده را تغییر نمی دهد، اما آن را تغییر می دهدحاشیه دنیای واقعی-بالاتر از آن رتبه

درجه بندی فشار کلاس 600 در 400 درجه توسط درجه آلیاژ

اینشکاف WN در مقابل SOستون بینش مهمی را نشان می دهد: آلیاژهای-با عملکرد بالاتر (گروه 2.10 - Inconel 625، Hastelloy C-276)درجه بندی مطلق بزرگتروقتی با فلنج‌های Slip{0}On جفت شد. این به این دلیل است که استحکام دمایی بالای آنها باعث می‌شود فلنج‌های Weld Neck نزدیک‌تر به حد کلاس عمل کنند، در حالی که جوش‌های Slip-روی فیله - با غلظت تنش ذاتی - نمی‌توانند از این استحکام استفاده کنند. به عبارت دیگر،ارتقاء آلیاژ کاهش درجه فلنج را جبران نمی کند.

کدام نوع فلنج بهترین یکپارچگی مفصل را ارائه می دهد؟

فلنج های Weld Neck به دلیل-جوش های لبه با نفوذ کامل و یک هاب توزیع کننده تنش، بالاترین یکپارچگی را ایجاد می کنند. لغزش{3}}روی فلنج‌ها رتبه دوم را دارد (جوش‌های فیله، بدون توپی). فلنج های کور آب بندی استاتیکی عالی اما تداوم جریان صفر را ارائه می دهند.

یکپارچگی اتصال - توانایی اتصال فلنج پیچ شده برای حفظ نشتی-درزبندی محکم تحت فشار، دما و بارهای خارجی - به سه عامل بستگی دارد:

• کیفیت جوش:جوش لب به لب (WN) > جوش فیله (SO) > بدون جوش (BL)
• توزیع استرس:هاب مخروطی (WN) > بدون هاب (SO) > دیسک{0}فقط (BL)
• حفظ بار پیچ:توپی WN از چرخش فلنج تحت پیش بار پیچ جلوگیری می کند. SO و BL تنها به سختی حلقه فلنج متکی هستند

رتبه بندی یکپارچگی مشترک (1=بهترین)

برای سیستم های آلیاژ نیکل در خدمات خورنده، یکپارچگی اتصالات صرفاً یک نگرانی مکانیکی نیست. نشتی در اتصال فلنج، محیط را در معرض مواد خطرناک (کلریدها، ترکیبات گوگردی، اسیدها) قرار می دهد. اینجوش لب به لب با نفوذ کامل-یک فلنج Weld Neck، که با آزمایش رادیوگرافی یا اولتراسونیک بر اساس ASME B31.3 بازرسی شده است، مهر و موم قابل تأیید و مستندی را ارائه می دهد که جوش های فیله نمی توانند مطابقت داشته باشند.

پیچیدگی نصب چگونه مقایسه می شود؟

لغزش{0}}روی فلنج‌ها آسان‌ترین نصب هستند (تراز ساده، دو جوش فیله). فلنج های گردن جوش نیاز به تراز دقیق لبه-جوش و NDT دارند. فلنج های کور نیازی به جوش ندارند اما برای فشرده سازی یکنواخت واشر نیاز به کشش دقیق پیچ دارند.

برای جوشکاری آلیاژ نیکل، تفاوت پیچیدگی تقویت می شود. آلیاژهای نیکل نیاز دارندحرارت ورودی کم, کنترل دمای interpass(معمولا<100°C for Hastelloy), and تکنیک های مهره های رشته ایبرای جلوگیری از بارش کاربید و میکرو شکاف. جوش لب به لب یک فلنج گردن جوش برای هر جوش سخت تر است، اما اینطور استیک مفصل به جای دو، و می توان آن را به طور کامل حجمی بررسی کرد. دو جوش فیله بر روی یک لغزش-روی فلنج به صورت جداگانه آسان‌تر انجام می‌شوند، اما فقط سطح-قابل بازرسی هستند و ریشه را تأیید نمی‌کنند.

پیامدهای هزینه چیست؟

لغزش{0}}فلنج های روی کمترین هزینه مواد و کار نصب را دارند. فلنج های Weld Neck 20 تا 40 درصد بیشتر از نظر مواد هزینه دارند اما بهترین ارزش چرخه عمر را برای خدمات حیاتی ارائه می دهند. فلنج های کور برای پایانه ها مقرون به صرفه هستند، اما نمی توانند از طریق اتصالات جریانی جایگزین شوند.

اینارزش چرخه عمرستون معیار تعیین کننده برای سیستم های آلیاژ نیکل است. فلنج Weld Neck که 30% بیشتر هزینه دارد اما از یک خاموش شدن برنامه ریزی نشده جلوگیری می کند (هزینه معمول: 50,000 تا 200,000 دلار برای یک کارخانه شیمیایی) بازدهی را در اولین چرخه عملیاتی ارائه می دهد. لغزش{7}}فلنج‌های روی فقط برای سرویس‌های غیر مهم کلاس 150-300 که حاشیه کاهش قابل قبول است، توجیه اقتصادی دارند.

کدام نوع فلنج را باید برای برنامه خود انتخاب کنید؟

فلنج‌های Weld Neck انتخاب پیش‌فرض برای سیستم‌های آلیاژ نیکل کلاس 300+ در سرویس‌های خورنده، دمای بالا یا چرخه‌ای هستند. فلنج‌های Slip{3}}روی فلنج‌ها فقط برای کلاس 150-300، برنامه‌های غیر بحرانی و متوسط- قابل قبول هستند. فلنج های کور منحصراً برای انتهای خطوط و نقاط ایزوله هستند.

سوالات متداول

توصیه نمی شود. ASME B16.5 لغزش را کاهش می‌دهد-در فلنج‌های کلاس 600 و بالاتر. در خدمات آلیاژ نیکل، کاهش فشار با تمرکز تنش در انگشتان جوش فیله ترکیب می‌شود، و برای اکثر کاربردهای خورنده، درجه فشار موثر را زیر حاشیه‌های عملیاتی ایمن کاهش می‌دهد.

آیا فلنج های کور دارای درجه فشاری مشابه فلنج های گردن جوش هستند؟

بله، برای آب بندی استاتیک در دمای ثابت. رتبه بندی های جدول بندی شده ASME B16.5 یکسان است زیرا هر دو نوع دارای ابعاد حلقه فلنج و الگوهای پیچ یکسانی هستند. با این حال، فلنج های کور برای فشار چرخه ای یا خستگی حرارتی رتبه بندی نمی شوند زیرا دیسک جامد تحت بارگذاری مکرر خم می شود.

کدام گرید آلیاژ نیکل بالاترین درجه فشار فلنج را در دمای بالا ارائه می دهد؟

Inconel 625 و Hastelloy C-276 (ASME B16.5 Group 2.10) به دلیل محتوای مولیبدن و نیوبیم/کروم که ماتریس آستنیتی را در برابر خزش و حساس شدن تثبیت می کند، بالاترین درجه فشار را در دماهای بالاتر از 400 درجه ارائه می دهند.

آیا Weld Neck همیشه انتخاب بهتری برای فلنج های آلیاژ نیکل است؟

تقریباً همیشه برای کلاس 300+ و دمای بالای 200 درجه. استثناء کلاس 150 سرویس غیر مهم-که در آن فلنج‌های Slip{5}On صرفه‌جویی در هزینه‌ها را بدون ریسک معنی‌دار ارائه می‌دهند. فلنج های کور تنها انتخاب صحیح برای پایان خط دائم یا موقت هستند.