要想避免在法兰的使用和选择上犯错,你必须知道这些!

压力管道人2020-10-16 06:07:16

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还是先来说一下法兰的标准体系:

国际上的法兰标准体系主要有两个。一个是以欧盟EN标准为代表的欧洲法兰标准体系(公称压力等级以PN表示),另一个是以美国ASME为代表的美洲法兰标准体系(公称压力等级以Class表示)。此外,还有日本的JIS标准体系(公称压力等级以K表示)。后者不常用,我们今天主要谈欧洲和美洲法兰标准体系。

欧盟EN法兰标准体系由两个体系组成,一个以原来的DIN(德国标准)、NF(法国标准)、BS(英国标准)为基础制定的EN1092-1,另一个是以ASMEB16.5为基础制定的EN1759-1。国内谈的欧标法兰体系常常指的是EN1092-1的法兰标准体系,本文亦是如此。

EN1092-1包含了公称压力为PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN100共7档,公称尺寸为DN10-DN4000。

美标ASME法兰标准体系主要由ASMEB16.5和ASMEB16.47两个标准组成,ASMEB16.5口径范围为DN600及以下,ASMEB16.47包含A、B两个系列,用在DN600以上的场合。其中ASMEB16.47A是在MSS SP-44的基础上发展起来的。ASMEB16.47B是在API605的基础上发展起来的。需注意,ASMEB16.47A(对应HG20623A/SH3406-2013大直径A)、ASMEB16.47B(对应HG20623B/SH3406-2013大直径B)的A、B系列是配对尺寸等外形尺寸的区分,与法兰接管端的英制和公制外径是两个概念。


再来谈谈法兰的配对尺寸与接管尺寸: 

法兰的配对尺寸,指的是法兰的螺栓个数、螺栓直径、密封面宽度、密封面高度等尺寸,只有两片法兰的这些尺寸完全一致,才能保持法兰的准确连接和密封可靠很显然,不同标准系列,不同压力等级的法兰,基本上无法配对。有例外,但例外的范围很小,工程上一般也不这么做,若朋友们有兴趣,可参考压力管道人微信公众号知道用温度压力额定值选法兰就完了?还有这些你不知道的!一文。


我们常说的要区分法兰的欧标美标,主要指的就是不同标准体系的法兰,配对尺寸不一致,无法连接。对于对焊法兰,接管尺寸就是上图的φ值。对于平焊法兰和承插法兰,就是插入接管的法兰口尺寸。

想一想 ,很多工作数十年的管道工程师,居然分不清法兰配对尺寸的欧标美标和接管尺寸的公制英制,也是醉了!


那么,最后,来谈一谈法兰的公称压力等级问题。

公称压力等级是法兰强度的一个分组。不同材质的法兰,不同公称压力等级,其特定温度下许用的最大无冲击工作压力是不一样的,这就是温度压力额定值的概念。

对于欧标法兰,国内常用的是HG20592标准,在其97标准,压力等级分别为N0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN10.0,由于压力等级是无量纲的,但是确确实实是跟MPa有关联。到了09标准,压力等级变成了跟Bar关联,分别为PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN100共7档。对于09标准,特定材质的欧标法兰,其不同工作温度下允许的最大工作压力可用下式计算:

p(bar)=(PN值X设计强度)/225。设计强度按下值取得:a当工作温度低于材料的蠕变温度时,取材料的屈服强度。b蠕变温度时取材料许用应力的1.5倍。c材料的设计强度高于225MPa时,取225MPa。

对于美标法兰,国内常用的标准之一是HG20615/HG20623A/B标准,在其97标准,压力等级分别为PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0、PN42.0。到了09标准,压力等级变成跟ASME标准一致,分别为CLass150、CLass300、CLass600、CLass900、CLass1500、CLass2500。

对于09标准,特定材质的美标法兰,其不同工作温度下允许的最大工作压力可用下式计算:p(bar)=(Class值X10X设计许用应力)/8750。对于该公式,CLass150时,以115代入。设计许用应力(MPa)按下值取得:a常温或设定温度下材料屈服强度的60%(碳钢和低合金钢)或70%(不锈钢)。b常温或设定温度下抗拉强度的25%的1.25倍。c由高温长期强度决定的许用应力值。且p不能超过按照使用经验确定的最大工作压力限定值。

那么,其实就很明白了:

对于欧标法兰,我们常用PNXX来表示其公称压力等级。由于PNXX是一个无量纲的单位,我们一般不在PNXX后面跟上bar(HG20592-09)或者MPa(HG20592-97)。

对于美标法兰HG20592-97曾用PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0、PN42.0表示其压力等级,到了09版HG20615/HG20623标准,只用CLass(简写成CL)XX表示其压力等级。写成150LB等也非一种标准写法。

任何法兰公称压力等级的选定,必须知道在明确法兰材质的前提下,查法兰标准,复核其温度压力额定值。当然,温度压力额定值你自己按照上述方法计算也可。


CL150(PN20)的法兰是否对应PN2.5、PN6、PN10、PN16?

其实这个问题很常见,也很奇葩。首先,配对尺寸不同,再者,接管外径有可能是相同的,也有可能是不同的。更重要的是,CL150的法兰能否用在PN2.5、PN6、PN10、PN16的场合?那要查相应的法兰标准,看特定的温度压力额定值(特定材料的法兰在工作温度下允许的最大工作压力)能否满足要求。但是,和PN2.5、PN6、PN10、PN16的法兰配对,大概率是不可以的。具体看标准。


为了避免法兰买错或者用错,该如何标注法兰?

至少,你应该注明下列内容:压力等级、材质、密封面型式、接管外径和壁厚,当然,平焊法兰/承插法兰,可以不用注明接管壁厚。就是这样!


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