Οι φλάντζες χαμηλής θερμοκρασίας κατασκευάζονται από υλικά που έχουν υποβληθεί σε δοκιμή κρούσης και έχουν επιλεγεί ειδικά για να διατηρούν την ολκιμότητα και την αντοχή σε θραύση κάτω από το εύρος του τυπικού ανθρακούχου χάλυβα. Όταν οι θερμοκρασίες πέφτουν κάτω από -20°F, ο τυπικός ανθρακούχος χάλυβας ASTM A105 χάνει την αντοχή του σε κρούση και γίνεται επιρρεπής σε ψαθυρή θραύση. Οι ποιότητες χαμηλής θερμοκρασίας είναι απαραίτητες για εφαρμογές LNG, κρυογονικές και αρκτικών αγωγών, όπου η αστοχία από ψαθυρή θραύση πρέπει να αποφεύγεται.
Τι Είναι οι Φλάντζες Χαμηλής Θερμοκρασίας;
Οι φλάντζες χαμηλής θερμοκρασίας είναι φλάντζες κατασκευασμένες από υλικά που έχουν υποβληθεί σε δοκιμή κρούσης για να επαληθευτεί η αντοχή τους σε θραύση στην ελάχιστη θερμοκρασία σχεδιασμού. Ο τυπικός ανθρακούχος χάλυβας (ASTM A105) υφίσταται μια μετάβαση από όλκιμο σε ψαθυρό καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, χάνοντας την ικανότητά του να απορροφά ενέργεια κρούσης χωρίς ρωγμές. Οι ποιότητες υλικών χαμηλής θερμοκρασίας διαμορφώνονται με ελεγχόμενη χημεία και θερμική επεξεργασία για να διατηρούν την ολκιμότητα σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν. Αυτές οι φλάντζες διέπονται από το ASME B16.5 με πρόσθετες απαιτήσεις υλικών που καθορίζονται στον εκάστοτε κώδικα (ASME B31.3 για σωληνώσεις διεργασιών) και στο ίδιο το πρότυπο υλικού.
Επιλογές Υλικών
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τα πιο κοινά υλικά φλάντζας χαμηλής θερμοκρασίας και τις ελάχιστες θερμοκρασίες λειτουργίας τους:
| Πρότυπο Υλικού | Ποιότητα | Ελάχιστη Θερμοκρασία Σχεδιασμού | Βασικά Χαρακτηριστικά | Τυπική Εφαρμογή |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Ο πιο κοινός ανθρακούχος χάλυβας χαμηλής θερμοκρασίας | LNG, ψυχόμενες υπηρεσίες |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Βελτιωμένη αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία | Κρυογονική επεξεργασία αερίου |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Ωστενιτικός ανοξείδωτος, εξαιρετικές κρυογονικές ιδιότητες | LNG, υγρό άζωτο |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Χαμηλής περιεκτικότητας άνθρακα, ανθεκτικός στη διάβρωση κρυογονικός | Διαβρωτική κρυογονική υπηρεσία |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Διπλής φάσης, περιορισμένη χρήση σε χαμηλή θερμοκρασία | Όξινο αέριο, θαλάσσιες εφαρμογές χαμηλής θερμοκρασίας |
Ο A350 LF2 είναι ο βασικός ανθρακούχος χάλυβας χαμηλής θερμοκρασίας, παρέχοντας καλή αντοχή έως -50°F με μέτρια επιπλέον κόστος σε σχέση με τον A105. Για ψυχρότερες υπηρεσίες έως -150°F, ο A350 LF3 με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο παρέχει ενισχυμένη αντοχή. Για κρυογονικές θερμοκρασίες κάτω από -150°F, απαιτούνται ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες όπως οι F304L και F316L, επειδή η κυβική δομή με επίπεδες έδρες στο κέντρο παραμένει όλκιμη σε οποιαδήποτε θερμοκρασία.
Ονομαστικές Πιέσεις-Θερμοκρασίες
Οι ονομαστικές πιέσεις-θερμοκρασίες για φλάντζες χαμηλής θερμοκρασίας ακολουθούν τους τυπικούς πίνακες του ASME B16.5 για κάθε ομάδα υλικών. Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες διατηρούν εξαιρετικά τις μηχανικές τους ιδιότητες σε κρυογονικές θερμοκρασίες, ενισχύοντας μάλιστα την αντοχή τους καθώς η θερμοκρασία μειώνεται. Οι ονομαστικές τιμές για ανθρακούχο χάλυβα μειώνονται σημαντικά σε χαμηλές θερμοκρασίες και ορισμένες κατηγορίες υλικών μπορεί να υποβαθμιστούν κάτω από ορισμένες θερμοκρασίες. Η ελάχιστη θερμοκρασία σχεδιασμού για κάθε υλικό καθορίζεται από τη θερμοκρασία πιστοποίησης της δοκιμής κρούσης του υλικού, όχι από αυθαίρετα όρια.
Απαιτήσεις Δοκιμής Κρούσης
Η δοκιμή κρούσης Charpy V-Notch (CVN) είναι η τυπική μέθοδος για την επαλήθευση της αντοχής σε χαμηλή θερμοκρασία. Το ASME B31.3 και το ASME B16.5 απαιτούν δοκιμή κρούσης για όλες τις φλάντζες από ανθρακούχο χάλυβα και χάλυβα χαμηλής κραμάτωσης που χρησιμοποιούνται κάτω από -20°F. Η δοκιμή εκτελείται σε δοκίμια που λαμβάνονται από την τελική φλάντζα ή από αντιπροσωπευτικά δοκίμια που υφίστανται την ίδια θερμική επεξεργασία. Οι ελάχιστες τιμές ενέργειας καθορίζονται στο πρότυπο υλικού και ποικίλλουν ανάλογα με την ποιότητα του υλικού και την ελάχιστη θερμοκρασία σχεδιασμού. Η θερμοκρασία δοκιμής πρέπει να είναι ίση ή χαμηλότερη από την ελάχιστη θερμοκρασία σχεδιασμού. Η δοκιμή κρούσης απαιτείται επίσης για το μέταλλο συγκόλλησης και τις θερμοεπηρεαζόμενες ζώνες σε συγκολλητές κατασκευές.
Εφαρμογές
Οι φλάντζες χαμηλής θερμοκρασίας είναι κρίσιμα εξαρτήματα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας, αποθήκευσης και μεταφοράς LNG, όπου οι θερμοκρασίες μπορεί να φτάσουν τους -260°F. Τα κρυογονικά συστήματα διαχωρισμού αερίων και υγροποίησης αέρα διαχωρίζουν τον αέρα σε οξυγόνο, άζωτο και αργόν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Τα συστήματα ψύξης και κρυογονικών θαλάμων σε χημικά εργοστάσια λειτουργούν σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι αρκτικοί και υποαρκτικοί αγωγοί αντιμετωπίζουν θερμοκρασίες περιβάλλοντος που απαιτούν υλικά με υψηλή αντοχή σε χαμηλή θερμοκρασία σε ολόκληρο το σύστημα. Τα συστήματα χειρισμού υγρού αζώτου και υγρού οξυγόνου απαιτούν υλικά που παραμένουν όλκιμα στις θερμοκρασίες αποθήκευσής τους.
Πιστοποίηση και Ιχνηλασιμότητα
Οι αναφορές δοκιμών υλικών (MTR) για φλάντζες χαμηλής θερμοκρασίας πρέπει να περιλαμβάνουν αποτελέσματα δοκιμών κρούσης που δείχνουν τις τιμές απορροφούμενης ενέργειας για κάθε δοκίμιο. Απαιτείται πλήρης ιχνηλασιμότητα από τη χύτευση του χάλυβα έως την τελική φλάντζα, με τους αριθμούς θερμικής παρτίδας να σφραγίζονται σε κάθε φλάντζα για αναγνώριση. Ο έλεγχος από τρίτους συχνά προδιαγράφεται για κρίσιμες υπηρεσίες χαμηλής θερμοκρασίας για την ανεξάρτητη επαλήθευση των ιδιοτήτων του υλικού. Η δοκιμή Θετικής Ταυτοποίησης Υλικού (PMI) της χημείας του υλικού πριν από την εγκατάσταση παρέχει πρόσθετη διασφάλιση ποιότητας.
Το βασικό συμπέρασμα είναι να προδιαγράφετε πάντοτε υλικά χαμηλής θερμοκρασίας με δοκιμή κρούσης για οποιαδήποτε φλαντζωτή σύνδεση κάτω από -20°F. Η χρήση τυπικού ανθρακούχου χάλυβα κάτω από τη θερμοκρασία μετάβασης κρούσης του δημιουργεί κίνδυνο καταστροφικής ψαθυρής θραύσης που πρέπει να αποφεύγεται με κάθε κόστος.
Χρειάζεστε Φλάντζες Χαμηλής Θερμοκρασίας;
Επικοινωνήστε με τη μηχανική μας ομάδα για εξειδικευμένη επιλογή φλάντζας χαμηλής θερμοκρασίας και υποστήριξη πιστοποίησης υλικών.
Προϊόντα Φλάντζας
