Hướng dẫn về mặt bích ống ASME B16.5: Cấp áp suất, vật liệu và kích thước

Trong quá trình nâng cấp đường ống, một kỹ sư đã đặt hàng 20 mặt bích Loại 150 cho đường ống dẫn hơi nước 6 inch dự kiến chạy ở áp suất 200 psi. Khi các vòng tròn bu lông không khớp với mặt bích van Loại 300 lân cận, sự khác biệt được cho là do loại áp suất chứ không phải kích thước ống. Đó là lỗi thường gặp khi Mặt bích ống ASME B16.5 chỉ được chọn theo kích thước. Mặt bích vừa với lỗ khoan của ống vẫn có thể không khớp với van giao phối, loại đệm hoặc chiều dài bu lông cần thiết. ASME B16.5 là tài liệu tham khảo toàn cầu về kết nối mặt bích, bao gồm NPS 1/2 đến NPS 24 ở sáu cấp áp suất và xác định kích thước, dung sai, vật liệu và các yêu cầu thử nghiệm. Hướng dẫn này biến tiêu chuẩn thành các bước lựa chọn thực tế dành cho kỹ sư, người mua và người kiểm tra chất lượng.

Phạm vi ASME B16.5: NPS 1/2 đến 24 trong sáu cấp áp suất

ASME B16.5 áp dụng cho mặt bích ống có kích thước NPS 1/2 đến NPS 24 và xác định sáu loại áp suất: Loại 150, 300, 600, 900, 1500 và 2500. Mỗi loại có bảng xếp hạng nhiệt độ áp suất, độ dày thành tối thiểu và kiểu bu lông riêng. Tiêu chuẩn này cũng bao gồm các mặt bích giảm, phụ kiện có mặt bích và miếng đệm kín mặt bích trong phạm vi kích thước đó.

Tiêu chuẩn đã được sửa đổi để phù hợp với các phương pháp sản xuất hiện tại và quy định về bình chịu áp lực. Các bảng nhiệt độ áp suất của nó được xây dựng dựa trên khái niệm ứng suất thiết kế, do đó, cấp cao hơn không chỉ bổ sung thêm độ dày thành mà còn thay đổi kiểu bu lông, vật liệu bu lông và các yêu cầu về miếng đệm.

Chọn cấp áp suất theo điều kiện làm việc

Việc lựa chọn loại được quyết định bởi mức áp suất-nhiệt độ, không chỉ bởi áp suất danh nghĩa của đường ống.

Bảng ASME B16.5 liệt kê áp suất làm việc tối đa cho phép đối với từng vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau. Mặt bích bằng thép cacbon A105 Loại 150 được định mức 285 psi ở 100 độ F, nhưng định mức giảm xuống 230 psi ở 500 độ F. Nếu một đường dây mang 250 psi ở 500 độ F thì mặt bích Loại 300 là lựa chọn tối thiểu có thể chấp nhận được.

Tải trọng bên ngoài từ máy bơm được kết nối, độ giãn nở nhiệt và lực tựa của miếng đệm cũng phải được đánh giá. Đối với đường ống chịu rung động kéo dài hoặc dao động áp suất định kỳ, việc vượt quá mức tối thiểu được tính toán một cấp là một chiến lược thận trọng và được áp dụng rộng rãi.

Khi chỉ định mặt bích cho một dự án mới, hãy cung cấp áp suất thiết kế, nhiệt độ thiết kế, mặt bích, loại đệm và nhóm vật liệu. Sau đó, nhà cung cấp có thể tham khảo chéo lớp và các tùy chọn. Đối với máy bơm áp suất cao, mặt bích Loại 1500 hoặc Loại 2500 thường được chọn để giảm độ lệch mặt bích dưới tải trọng chỗ ngồi cao.

Vật liệu phù hợp: Thép cacbon, thép không gỉ và song công

Lựa chọn vật liệu tuân theo đánh giá nhiệt độ áp suất, tính chất hóa học của chất lỏng và nhu cầu độ bền cơ học.

• Mặt bích bằng thép carbon A105 dành cho dịch vụ nước, dầu và hơi nước thông thường lên đến khoảng 800 độ F, với chi phí trên mỗi đơn vị thấp nhất.
• Mặt bích thép không gỉ F304 và F316 dành cho dịch vụ ăn mòn và nhiệt độ cao; F316 bổ sung molypden để chống clorua.
• Mặt bích song công bằng thép không gỉ F55 và F60 dành cho đường ống dẫn nước biển và ngoài khơi nơi hiện tượng nứt do ăn mòn do ứng suất clorua là một rủi ro thực sự.

Một lỗi mua sắm phổ biến là đặt hàng "mặt bích thép không gỉ 304" mà không chỉ định loại F304 hoặc F304L. Sự khác biệt về hàm lượng cacbon ảnh hưởng đến khả năng hàn và khả năng chống ăn mòn, đồng thời nó làm thay đổi bảng xếp hạng áp suất-nhiệt độ được áp dụng.

Đối với các loại thép không gỉ, tiêu chuẩn phân biệt giữa vật liệu rèn, như F304 và vật liệu dạng tấm, như tấm 304. Mặt bích rèn có độ dẻo dai tốt hơn qua từng phần, đó là lý do tại sao ASME B16.5 chứa danh sách các số thông số kỹ thuật rèn được phê duyệt thay vì tên hợp kim chung.

F316 316L 316Ti Mặt bích bằng thép không gỉ rèn từ Zhonghai Precision Những mặt bích bằng thép không gỉ được rèn này của Máy móc chính xác Jiangyin Zhonghai có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và lý tưởng cho các ứng dụng hóa dầu và hàng hải đòi hỏi khắt khe. Với các chứng chỉ ISO 9001, PED và TS, họ đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt. Xem sản phẩm →

Các kiểu kết nối: Cổ hàn, khớp nối và khớp nối

Mặt bích cổ hàn là mặt bích mặc định cho áp suất cao và tải trọng theo chu kỳ; mặt bích trượt là kinh tế cho các hệ thống áp suất thấp.

• Mặt bích cổ hàn: cổ được hàn đối đầu với ống, mang lại sự phân bổ ứng suất vượt trội và thích hợp cho các ứng dụng khắc nghiệt từ nhiệt độ dưới 0 đến nhiệt độ cao.
• Mặt bích trượt: ống được lắp vào và hàn phi lê ở cả hai mặt. Lắp đặt nhanh hơn, chi phí vật liệu thấp hơn nhưng khả năng chống mỏi ít hơn.
• Mặt bích khớp nối: được sử dụng khi cần tháo dỡ thường xuyên hoặc khi cần kết hợp vật liệu khác nhau giữa mặt bích và đầu cuống.

Đối với đường dây 6 inch ở áp suất 250 psi và 500 độ F, mặt bích cổ hàn loại 300 là lựa chọn điển hình, đặc biệt khi có mô men uốn do giãn nở nhiệt. Mặt bích thép phù hợp cho hệ thống đường ống phụ thuộc vào các điều kiện kết hợp đó.

Lựa chọn đối mặt là một phần của sự lựa chọn kết nối. Mặt nâng lên là lựa chọn phổ biến nhất cho đến Loại 600. Đối với các dịch vụ áp suất cao trên Loại 600, khớp nối kiểu vòng trở nên cần thiết vì một miếng đệm mềm có thể bị bung ra do áp suất.

Lớp 300 Welding Neck Flange with Tapered Hub for Stress Distribution Mặt bích Class 300 WN có một trục côn dài giúp truyền ứng suất lên đường ống, làm giảm sự tập trung ở đế trục. Nó được thiết kế cho các tải trọng có áp suất cao và dao động, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc trong các môi trường đòi hỏi khắt khe. Xem sản phẩm →

Rèn và kiểm tra: Cách đánh giá chất lượng mặt bích

Mặt bích rèn thể hiện dòng chảy hạt thẳng hàng với chu vi mặt bích, mang lại độ bền va đập và khả năng chống mỏi vượt trội so với mặt bích cắt tấm hoặc đúc.

Tại Jiangyin Zhonghai Precision Machinery, quá trình rèn, xử lý nhiệt và gia công CNC được thực hiện nội bộ, cho phép kiểm soát chặt chẽ hơn dòng hạt và độ chính xác kích thước so với việc gia công từng bước riêng lẻ.

1. Rèn: phôi được đảo trộn trong khuôn đóng hoặc cán vòng để tạo ra dòng hạt liên tục.
2. Xử lý nhiệt: giảm ứng suất hoặc chuẩn hóa được áp dụng để đạt được các tính chất cơ học cần thiết.
3. Gia công CNC: các lỗ bu lông, mặt trước và phần côn cổ được gia công theo dung sai B16.5.
4. Kiểm tra không phá hủy: kiểm tra hạt từ tính hoặc siêu âm để kiểm tra các khuyết tật bề mặt và dưới bề mặt.
5. Kiểm tra kích thước: đường kính ngoài, vòng tròn bu lông, độ dày và chiều cao mặt nâng được xác minh.
6. Tài liệu: giấy chứng nhận vật liệu, số nhiệt và báo cáo kích thước được cấp.

Sự từ chối phổ biến nhất được quan sát thấy trong quá trình kiểm tra đầu vào là phép đo chiều cao khuôn mặt được nâng lên thấp hơn dung sai ASME B16.5. Mặt nâng trên mặt bích Class 150 2 inch phải cao 0,06 inch, trong khi mặt bích Class 1500 sử dụng mặt nâng 0,25 inch. Những chi tiết này quan trọng vì miếng đệm cần một tải trọng cụ thể để bịt kín.

Lớp 1500 High-Pressure Flange Certified to ASME B16.5 and B16.47 Được thiết kế cho các hệ thống phát điện, khí đốt và dầu áp suất cao, các mặt bích Loại 1500 này được sản xuất theo tiêu chuẩn ASME. Với quá trình kiểm tra nghiêm ngặt bao gồm UT và MT, chúng mang lại độ kín và độ bền đáng tin cậy. Xem sản phẩm →

Câu hỏi thường gặp về mặt bích ống ASME B16.5

Sự khác biệt giữa ASME B16.5 và ASME B16.47 là gì?

ASME B16.5 bao gồm NPS 1/2 đến 24, trong khi ASME B16.47 bao gồm NPS 26 đến 60. Mỗi tiêu chuẩn có bảng kích thước, xếp hạng áp suất-nhiệt độ và kiểu bề mặt riêng và cả hai tiêu chuẩn này không thể thay thế cho nhau ở ranh giới kích thước.

Có thể sử dụng mặt bích Loại 150 ở áp suất 300 psi không?

Không tự động. Mặt bích bằng thép cacbon A105 Loại 150 được định mức 285 psi ở 100 độ F, nhưng chỉ 230 psi ở 500 độ F. Nhiệt độ thiết kế thực tế phải được kiểm tra theo bảng xếp hạng hiện hành trước khi một loại được xác nhận.

Mặt bích ASME B16.5 cần có tài liệu gì?

Chứng chỉ vật liệu theo EN 10204 3.1, báo cáo kích thước và kết quả thử nghiệm về thành phần hóa học và tính chất cơ học. Đối với Loại 600 trở lên, cũng cần có các báo cáo thử nghiệm không phá hủy.

Sự khác biệt giữa các mặt RF và RTJ là gì?

Mặt nâng lên (RF) sẽ nén miếng đệm bên trong vòng tròn bu lông. Khớp kiểu vòng (RTJ) đặt vòng kim loại vào rãnh, tạo ra vòng đệm đáng tin cậy hơn cho dịch vụ khí hoặc áp suất cao trên Loại 600.