Classificazione pressione flangia Classe 600: Classificazione, materiali e selezione ASME B16.5

Cosa significa Classe 600 secondo ASME B16.5

ASME B16.5 divide le flange e i raccordi flangiati in sette classi di pressione: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 e 2500. Il numero è una designazione di classe, non un limite di pressione e non un peso fisico. Una flangia etichettata "600 libbre" non è classificata per 600 psi e non pesa 600 libbre. La classe fissa la geometria della flangia e la bullonatura e con tale geometria ASME B16.5 assegna una serie specifica di valori di pressione-temperatura.

La tabella seguente mostra la pressione di esercizio a temperatura ambiente per ciascuna classe di acciaio al carbonio del Gruppo 1.1, la stessa famiglia di ASTM A105. Questi sono i primi specificatori di numeri a confronto.

Con 1.480 psig (circa 10,2 MPa), la Classe 600 raddoppia la capacità della Classe 300 e offre un passo logico rispetto alla più pesante Classe 900. Lo standard si applica alle flange e ai raccordi flangiati da NPS 1/2 a NPS 24; le flange di Classe 600 più grandi rientrano nella norma ASME B16.47.

Classi di pressione classe 600 in base alla temperatura

Il numero che conta nella progettazione è la valutazione alla temperatura massima di progetto, non a quella ambiente. All'aumentare della temperatura, la tensione ammissibile nel materiale diminuisce e la stessa flangia perde pressione di esercizio. Per l'acciaio al carbonio del Gruppo 1.1, ASME B16.5 assegna alla Classe 600 le seguenti pressioni di esercizio.

Lo schema è semplice: la valutazione rimane stabile fino a circa 400°F, poi diminuisce costantemente. Il valore più spesso citato per l'acciaio al carbonio Classe 600 è 890 psig a 650°F (circa 6,1 MPa), semplicemente perché 650°F è un punto di progettazione comune per i sistemi a vapore e ad olio caldo. A 800°F la stessa flangia scende a 700 psig, meno della metà della sua valutazione ambientale.

Al di sopra di circa 800°F, l'acciaio al carbonio normale perde rapidamente la resistenza allo scorrimento viscoso. Per i circuiti di Classe 600 più caldi, gli ingegneri passano agli acciai legati come P91 o 15CrMo e la classificazione viene letta da un gruppo di materiali diverso. Questo è il territorio dove Flange Weld Neck P91 per centrali elettriche ad alta temperatura sono normalmente specificati.

Come il gruppo materiale modifica la valutazione

ASME B16.5 non pubblica un rating per classe. Raggruppa i materiali in base al loro comportamento alle sollecitazioni ammissibili, con gli acciai al carbonio nel Gruppo 1.1, gli acciai legati al cromo-molibdeno nel Gruppo 1.9 e gruppi correlati e gli acciai inossidabili nel Gruppo 2.x, quindi pubblica una tabella pressione-temperatura separata per ciascun gruppo. Due flange con marcature identiche di Classe 600 non sono uguali una volta che la temperatura si allontana da quella ambiente.

Una flangia di Classe 600 in acciaio inossidabile 316, ad esempio, utilizza le stesse dimensioni dell'involucro di una in acciaio al carbonio A105 ma sopporta una pressione di esercizio inferiore a una data temperatura, poiché il grado inossidabile ha uno stress di progettazione inferiore. A basse temperature, dove l'acciaio al carbonio perde resilienza, è richiesto un grado per basse temperature WPL6; alle alte temperature subentra una lega come la P91.

La regola pratica è breve: la classe imposta la busta, il gruppo materiale imposta i numeri e la temperatura sceglie la riga. Una citazione che indichi una "classificazione Classe 600" senza menzionare il gruppo di materiali e la temperatura di progetto è incompleta.

Classe 600 vs Classe 300 vs Classe 900: come scegliere

La selezione è un confronto diretto. Prendere la pressione massima di progetto e la temperatura massima di progetto del servizio, trovare la riga corretta nella tabella dei valori nominali per il gruppo di materiali proposto e scegliere la classe più bassa la cui classificazione è ancora al di sopra del punto di lavoro.

Esempio: una linea di processo in acciaio al carbonio A105 con una pressione operativa massima di 1.100 psig a 400°F. La classe 300 è fuori uso, perché la sua classificazione a 400°F è ben al di sotto del limite. La classe 600 resiste a 1.480 psig a 400°F con margine di riserva. La Classe 900 funzionerebbe anche a 2.220 psig, ma il mozzo e i bulloni più pesanti aggiungono costi senza aggiungere vantaggi. La classe 600 è la risposta ingegneristica.

• Confrontare con la temperatura massima di progetto, non con la normale temperatura operativa. Una flangia valida a 500°F può essere sovrasollecitata a 650°F.
• Correggi il gruppo di materiali prima della lezione. Una classe senza un gruppo di materiali non può essere valutata.
• Ricordare che la Classe 600 richiede una parete del tubo più spessa e una bullonatura più grande rispetto alla Classe 300, quindi il costo del sistema, non il costo della flangia, determina la classe più economica.

La classe 600 serve il livello ad alta pressione delle tubazioni industriali. È la scelta standard per la lavorazione di petrolio e gas, sistemi a vapore, impianti chimici e produzione di energia, dove la Classe 150 e la Classe 300 sono troppo leggere e un design completo della Classe 900 non è necessario. Per il trasporto di gas con picchi di pressione elevati, Flange a collo saldato ASME B16.5 per oleodotti e gasdotti ad alta pressione sono comunemente specificati con un minimo di Classe 600.

Quando passi alla Classe 900? Quando il punto di lavoro supera la riga della Classe 600 per il materiale scelto, ad esempio un sistema di iniezione d'acqua a 2.000 psig o una linea di vapore ad alta temperatura in cui la classificazione dell'acciaio al carbonio è scesa al di sotto della pressione operativa. In questi casi la classe superiore è giustificata dal calcolo, non dalla preferenza.

Per la maggior parte dei circuiti Classe 600, il tipo di flangia predefinito è il collo saldato. Il suo mozzo conico è saldato direttamente al tubo, mantenendo il giunto resistente alla flessione e ai cicli di pressione. Ecco perché i nuovi sistemi ad alta pressione vengono indicati con a Classe 600 flangia del collo saldata ad ogni connessione al processo.

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Cos'altro controllare quando si acquistano flange di classe 600

Tipo di flangia

Il collo di saldatura è l'impostazione predefinita ma non l'unica opzione. Una flangia slip-on costa meno da montare ed è accettabile per compiti moderati di Classe 600 a temperature più basse; il compromesso è una durata a fatica più breve, perché la saldatura si trova sulla faccia della flangia anziché sul mozzo. Le linee soggette a vibrazioni, cicli termici o frequenti sbalzi di pressione devono rimanere con il collo di saldatura. Laddove un progetto debba controllare il costo del capitale su dazi moderati, a flangia slip-on è il componente tipicamente sostituito e la decisione ingegneristica è se la penalità per la fatica è accettabile.

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Rivestimento e sigillatura

Le flange della classe 600 sono disponibili in diversi rivestimenti. La faccia rialzata (RF) è la più comune e funziona con guarnizioni a spirale nella maggior parte delle applicazioni petrolifere, del gas, del vapore e dei prodotti chimici. Per pressioni più elevate e servizi con gas, il rivestimento del giunto di tipo anulare (RTJ) utilizza un anello metallico compresso in una scanalatura lavorata e fornisce una tenuta metallo-metallo più stretta. RTJ è la scelta tipica laddove il controllo delle perdite è fondamentale; per questo motivo, Flange RTJ in acciaio legato per la trasmissione di gas ad alta pressione sono quasi sempre specificati nella Classe 600 o superiore. Controllare il rivestimento su entrambi i lati del giunto prima di ordinare, perché mescolare RF e RTJ in una connessione è un errore comune sul campo.

Test e isolamento

I circuiti di Classe 600 vengono testati idrostaticamente al di sopra del valore nominale di progettazione e le flange cieche rappresentano il modo standard per chiudere linee, serbatoi e collettori di prova durante tale processo. Una flangia cieca ha lo stesso valore di pressione-temperatura del resto del giunto e deve essere specificata nella stessa classe e gruppo di materiali. Mantenere un Classe 600 blind flange nel materiale della linea è il modo pratico per garantire alla manutenzione e all'isolamento futuri la stessa integrità del sistema operativo.

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Documentazione e verifica

Infine, verificare la riga di classificazione rispetto all'attuale edizione di ASME B16.5 prima di effettuare l'ordine e richiedere i certificati dei materiali al momento della consegna. Per il servizio con gas acido o ad alta pressione, indicare i requisiti di durezza e NDT nell'ordine di acquisto. Questa verifica è rapida quando il produttore tiene in stock la classe tra i gradi di carbonio, leghe e acciaio inossidabile.

Il risultato finale della Classe 600

La classe 600 non è un numero fisso. Si tratta di un involucro della flangia definito da ASME B16.5, con valori di pressione che dipendono dalla temperatura e dal gruppo di materiali. I due punti di riferimento che vale la pena ricordare per l'acciaio al carbonio sono 1.480 psig a 100°F e 890 psig a 650°F.

Prima di ordinare, confermare la temperatura di progetto, il grado del materiale, la classe, il rivestimento e il tipo di flangia e verificare la riga dei valori nominali. Se una specifica dice semplicemente "flange da 600 libbre" senza una qualità del materiale o una temperatura di progettazione, trattala come incompleta. Un produttore che produce flange Classe 600 con gradi di carbonio, leghe e acciaio inossidabile e mantiene le dimensioni comuni in stock renderà la verifica più rapida e la consegna più breve, il che conta più di qualsiasi singola cifra nella scheda tecnica.