Руководство по маркам материалов фланцев
В данном руководстве собраны распространенные марки поковок, используемые для фланцев из углеродистой стали, нержавеющей стали, дуплексной и легированной стали. Оно предназначено для инженеров по техническому обслуживанию, проектных групп и покупателей, которым нужен быстрый способ сравнения минимальных механических свойств, диапазонов химического состава и типичных условий эксплуатации перед выбором материала фланца.
Обзор семейств материалов фланцев
Большинство проектных спецификаций начинаются с определения семейства материалов. Затем выбирается точная марка по ASTM / ASME в зависимости от требований по давлению и температуре, коррозионного риска, условий эксплуатации и целевых показателей прочности. Приведённые ниже карточки обобщают, как основные семейства поковок обычно используются при производстве фланцев.
Углеродистая сталь
ASTM A105 — это стандартная ковочная марка для углеродистых стальных фланцев общего назначения, используемых в трубопроводах при температуре окружающей среды, коммунальных службах и многих обычных промышленных применениях.
Низкотемпературная углеродистая сталь
ASTM A350 LF2 выбирается там, где важна ударная вязкость при низких температурах. Он обычно указывается для более холодных рабочих условий и проектов, требующих кованые фланцы, прошедшие испытания на удар.
Аустенитная нержавеющая сталь
ASTM A182 F304 / F304L и F316 / F316L — это стандартные кованые марки для коррозионностойких сред на технологических установках, в системах водоснабжения, пищевой промышленности и общего промышленного применения.
Дуплексная и супердуплексная нержавеющая сталь
Марки дуплексных сталей сочетают высокую прочность с улучшенной стойкостью к хлоридам. A182 F51 широко используется для морских и связанных с морской водой применений, в то время как F53 / F55 охватывают более агрессивные условия.
Легированная сталь Cr-Mo
Хромомолибденовые кованые марки, такие как A182 F11 и F22, используются для высокотемпературных и высоконапорных применений в энергетике, нефтепереработке и горячих углеводородных средах.
Никелевые сплавы и специальные марки
Для сильных кислот, сероводородных сред, высоких температур или требовательных проектных спецификаций, никелевые сплавы и специальные кованые материалы могут быть поставлены с проектными требованиями к испытаниям и документации.
Ключевые марки поковок фланцев – механические характеристики
Значения в таблице представляют собой типичные минимальные требования к механическим свойствам при комнатной температуре, взятые из спецификаций на продукцию ASTM / ASME и общедоступных технических паспортов производителей. Проектные спецификации могут предусматривать дополнительные испытания, дополнительные требования или более жесткие пределы.
| Класс | Семейство материалов | Номер UNS. | Типичная спецификация поковки | Минимальная прочность на растяжение | Минимальный предел текучести | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A105 | Углеродистая сталь | K03504 | ASTM A105 / ASME SA105 | ≥ 485 МПа (70 ksi) | ≥ 250 МПа (36 ksi) | Универсальные кованые фланцы для трубопроводов давления при комнатной температуре. |
| ASTM A350 LF2 | Углеродистая сталь для низких температур | K03011 | ASTM A350 / ASME SA350 | ≈ 485 МПа (70 ksi) мин. | ≈ 250 МПа (36 ksi) мин. | Трубопроводы и сосуды для низких температур с испытанием на удар до примерно −46 °C. |
| ASTM A182 F304 | Аустенитная нержавеющая сталь | S30400 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 515 МПа (75 ksi) | ≥ 205 МПа (30 ksi) | Стандартные нержавеющие фланцы для воды, пищевой и слабоагрессивной химической среды. |
| ASTM A182 F304L | Аустенитная нержавеющая сталь (низкоуглеродистая) | S30403 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 485 МПа (~70 ksi) | ≥ 170 МПа (~25 ksi) | Улучшенная свариваемость, где требуется низкое содержание углерода. |
| ASTM A182 F316 | Аустенитная нержавеющая сталь (содержащая молибден) | S31600 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≥ 515 МПа (75 ksi) | ≥ 205 МПа (30 ksi) | Лучшая стойкость к точечной коррозии в средах, содержащих хлориды, чем у 304. |
| ASTM A182 F316L | Аустенитная нержавеющая сталь (Mo, низкое содержание C) | S31603 | ASTM A182 / ASME SA182 | ≈ 485 МПа (~70 ksi) мин. | ≈ 170 МПа (~25 ksi) мин. | Критические сварные швы, резервуары и трубопроводы с более строгими требованиями к коррозионной стойкости. |
| ASTM A182 F51 (Duplex 2205) |
Дуплексная нержавеющая сталь | S31803 / S32205 | ASTM A182 / ASME SA182 F51 | ≥ 620 МПа (90 ksi) | ≥ 450 МПа (65 ksi) | Высокопрочные фланцы для морской воды, оффшорных применений и сред с высоким содержанием хлоридов. |
| ASTM A182 F53 (Супердуплекс 2507) |
Супердуплексная нержавеющая сталь | S32750 | ASTM A182 / ASME SA182 F53 | ≈ 800 МПа (≈ 116 ksi) мин. | ≈ 550 МПа (≈ 80 ksi) мин. | Очень высокий PREN для агрессивной морской воды и оффшорных производственных систем. |
| ASTM A182 F11 | Сталь легированная Cr-Mo | K11597 | ASTM A182 / ASME SA182 F11 | ≥ 415 МПа (60 ksi) | ≥ 205 МПа (30 ksi) | Высокотемпературный пар и горячие углеводородные среды. |
| ASTM A182 F22 | Сталь легированная Cr-Mo | K21590 | ASTM A182 / ASME SA182 F22 | ≥ 415 МПа (60 ksi) | ≥ 205 МПа (30 ksi) | Повышенное содержание хрома и молибдена для толстых сечений и тяжёлых условий эксплуатации. |
| Специальные сплавы для проекта | Никелевые сплавы / специальные | По запросу | ASTM B564, другие | По классу | По классу | Сплавы Inconel, Hastelloy, супераустенитные и другие специальные материалы могут быть изготовлены по спецификации проекта с согласованным объемом испытаний. |
Ключевые марки материалов фланцев и их свойства
Приведенная ниже таблица сравнивает типичные диапазоны химического состава и минимальные механические требования для распространенных кованых марок фланцев. Это практический справочник для понимания того, почему один материал ведет себя иначе, чем другой в эксплуатации.
| Класс | Номер UNS. | Ключевой химический состав (%) | Мин. предел прочности | Мин. предел текучести | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|
| ASTM A105 | K03504 | C: ≤0,35 Mn: 0,60–1,05 Si: 0,10–0,35 | 70 кси (485 МПа) | 36 кси (250 МПа) | Стандартная углеродистая сталь для трубопроводов при атмосферном давлении. |
| ASTM A350 LF2 Класс 1 |
K03011 | C: ≤0,30 Mn: 0,60–1,35 P/S: ≤0,035 / 0,040 | 70 кси (485 МПа) | 36 кси (250 МПа) | Низкотемпературная эксплуатация (испытание на удар при температуре около −46 °C). |
| ASTM A182 F304 | S30400 | Cr: 18,0–20,0 Ni: 8,0–11,0 C: ≤0,08 | 75 кси (515 МПа) | 30 кси (205 МПа) | Базовая нержавеющая сталь для воды, воздуха и слабых химических сред. |
| ASTM A182 F304L | S30403 | Cr: 18,0–20,0 Ni: 8,0–13,0 C: ≤0,030 | 70 кси (485 МПа) | 25 кси (170 МПа) | Улучшенная свариваемость по сравнению с F304; снижает коррозию в зоне сварки. |
| ASTM A182 F316 | S31600 | Cr: 16,0–18,0 Ni: 10,0–14,0 Mo: 2.0–3.0 | 75 кси (515 МПа) | 30 кси (205 МПа) | Повышенная стойкость к хлоридам / точечной коррозии благодаря Mo. |
| ASTM A182 F316L | S31603 | Cr: 16,0–18,0 Ni: 10,0–14,0 Mo: 2.0–3.0 C: ≤0,030 | 70 кси (485 МПа) | 25 кси (170 МПа) | Предпочтительно для коррозионных систем, где сварка неизбежна. |
| A182 F51 / F60 (Duplex 2205) |
S32205 | Cr: 22.0–23.0 Ni: 4.5–6.5 Mo: 3.0–3.5 N: 0,14–0,20 | 95 кси (655 МПа) | 65 кси (450 МПа) | Высокая прочность с отличной стойкостью к хлоридному коррозионному растрескиванию под напряжением. |
| A182 F53 (Супердуплекс 2507) |
S32750 | Cr: 24,0–26,0 Ni: 6,0–8,0 Mo: 3,0–5,0 | 116 кси (800 МПа) | 80 кси (550 МПа) | Очень агрессивные морские воды и морские добывающие системы. |
| ASTM A182 F11 Класс 2 |
K11597 | Cr: 1.0–1.5 Mo: 0,44–0,65 C: 0,10–0,20 | 70 кси (485 МПа) | 40 ksi (275 МПа) | Высокотемпературная эксплуатация, например, в котлах и паропроводах. |
Практические рекомендации по выбору материала фланца
- Начните с кода проектирования и класса трубопровода. Перед выбором марки подтвердите класс давления, расчетную температуру, коррозионный допуск и любые дополнительные требования заказчика.
- Проверьте требования к ударной вязкости на раннем этапе. При указании испытаний на ударную вязкость при низких температурах обычно используются марки, такие как A350 LF2, вместо стандартных поковок A105.
- Соответствуйте коррозионной стойкости фактической среде. Для систем, содержащих хлориды, 316L может быть отправной точкой, в то время как дуплексные или супердуплексные марки выбираются там, где питтинговая или коррозия под напряжением становятся проблемой.
- Согласуйте фланец, трубу и фитинги. Выбор материала должен соответствовать присоединенной трубопроводной системе, особенно в среде Cr-Mo и дуплексной, где несоответствие материалов может усложнить изготовление и контроль качества.
- Используйте сертифицированную документацию для окончательного утверждения. Перед отгрузкой сертификаты EN 10204 3.1 или 3.2, номера плавок, химический состав, механические испытания и согласованные записи НК должны быть проверены отделом контроля качества.
Часто задаваемые вопросы
Эти краткие ответы помогают покупателям и инженерам сузить выбор подходящей ковочной марки фланца до отправки запроса или окончательного определения класса линии.