Фланците за ниски температури са изработени от материали, подложени на изпитване на удар, специално подбрани да запазят пластичността и издръжливостта на счупване при температури под диапазона на стандартната въглеродна стомана. Когато температурите паднат под -20°F, стандартната въглеродна стомана ASTM A105 губи своята устойчивост на удар и става податлива на крехко счупване. Класовете за ниски температури са от съществено значение за приложения в инсталации за втечнен природен газ (LNG), криогенни и арктически тръбопроводи, където трябва да се избегне повреда от крехко счупване.
Какво представляват фланците за ниски температури?
Фланците за ниски температури са фланци, изработени от материали, които са били подложени на изпитване на удар, за да се провери тяхната издръжливост на счупване при минималната проектна температура. Стандартната въглеродна стомана (ASTM A105) претърпява преход от пластично към крехко състояние с понижаване на температурата, губейки способността си да абсорбира енергията на удара без напукване. Класовете материали за ниски температури са формулирани с контролиран химичен състав и термична обработка, за да запазят пластичността си при температури под нулата. Тези фланци се регулират от ASME B16.5 с допълнителни изисквания за материалите, посочени в приложимия кодекс (ASME B31.3 за технологични тръбопроводи) и в самия стандарт за материали.
Опции за материали
Следващата таблица обобщава най-често срещаните материали за фланци за ниски температури и техните минимални работни температури:
| Стандарт за материал | Клас | Мин. проектна темп. | Ключови характеристики | Типично приложение |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Най-често срещаната нискотемпературна въглеродна стомана | LNG, охлаждани услуги |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Подобрена нискотемпературна издръжливост | Криогенна обработка на газ |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Аустенитна неръждаема стомана, отлични криогенни свойства | LNG, течен азот |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Нисковъглеродна, устойчива на корозия криогенна стомана | Корозионна криогенна среда |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Дуплексна, ограничена употреба при ниски температури | Киселинен газ, нискотемпературни морски приложения |
A350 LF2 е основният клас нискотемпературна въглеродна стомана, осигуряващ добра издръжливост до -50°F при умерена ценова надбавка спрямо A105. За по-студени услуги до -150°F, A350 LF3 с по-високо съдържание на никел осигурява повишена издръжливост. За криогенни температури под -150°F са необходими аустенитни неръждаеми стомани като F304L и F316L, тъй като тяхната кубична кристална структура с центрирани стени остава пластична при всяка температура.
Номинални стойности налягане-температура
Номиналните стойности налягане-температура за фланци за ниски температури следват стандартните таблици на ASME B16.5 за всяка група материали. Аустенитните неръждаеми стомани запазват отлично механичните си свойства при криогенни температури, като дори стават по-здрави с понижаване на температурата. Номиналните стойности за въглеродна стомана намаляват значително при ниски температури, а някои класове материали може да бъдат деноминирани под определени температури. Минималната проектна температура за всеки материал се определя от температурата на квалификация на изпитването на удар на материала, а не от произволни граници.
Изисквания за изпитване на удар
Изпитването на удар по Шарпи с V-образен прорез (CVN) е стандартният метод за проверка на нискотемпературната издръжливост. ASME B31.3 и ASME B16.5 изискват изпитване на удар за всички фланци от въглеродна и нисколегирана стомана, използвани под -20°F. Изпитването се извършва върху образци, взети от готовия фланец или от представителни тестови парчета, които получават същата термична обработка. Минималните стойности на енергията са посочени в стандарта за материала и варират според класа на материала и минималната проектна температура. Температурата на изпитване трябва да бъде равна или по-ниска от минималната проектна температура. Изпитване на удар се изисква също така за метала на заваръчния шев и за засегнатата от топлината зона при заварени конструкции.
Приложения
Фланците за ниски температури са критични компоненти в инсталациите за преработка, съхранение и транспортировка на втечнен природен газ (LNG), където температурите могат да достигнат -260°F. Инсталациите за криогенно разделяне на газове и втечняване на въздух разделят въздуха на кислород, азот и аргон при изключително ниски температури. Охладителните системи и системите с хладилни камери в химическите заводи работят при ниски температури. Арктическите и субарктическите тръбопроводни съоръжения са изправени пред температури на околната среда, които изискват използването на материали с висока издръжливост на удар в цялата система. Системите за работа с течен азот и течен кислород изискват материали, които остават пластични при техните температури на съхранение.
Сертификация и проследимост
Докладите за изпитване на материалите (MTR) за фланци за ниски температури трябва да включват резултатите от изпитването на удар, показващи стойностите на погълнатата енергия за всеки тестов образец. Изисква се пълна проследимост от стопилката на стоманата до готовия фланец, като номерата на партидата (heat numbers) са щамповани върху всеки фланец за идентификация. За критични нискотемпературни услуги често се предписва проверка от трета страна, за да се осигури независима проверка на свойствата на материала. Изпитването за положителна идентификация на материала (PMI) на химичния състав преди монтажа осигурява допълнително осигуряване на качеството.
Основният извод е винаги да се уточняват материали за ниски температури, изпитани на удар, за всяка фланцова връзка под -20°F. Използването на стандартна въглеродна стомана под нейната температура на преход създава риск от катастрофално крехко счупване, което трябва да се избягва на всяка цена.
Нуждаете се от фланци за ниски температури?
Свържете се с нашия инженерен екип за експертен избор на фланци за ниски температури и поддръжка за сертификация на материалите.
Продукти за фланци
