ASME B16.5 є найпоширенішим стандартом фланців у світі, який регулює фланці труб і фланцеві фітинги від NPS ½ до NPS 24 у нафтових, газових, нафтохімічних і технологічних системах трубопроводів. Він визначає все, що потрібно групі закупівель або інженеру з трубопроводів для правильного визначення фланця: сім класів тиску (від 150 до 2500), рейтинг тиску та температури за групами матеріалів, типи поверхонь, розміри отворів, вимоги до болтів і маркування. Помилка в будь-якому з цих параметрів може призвести до дорогої невідповідності фланцевого з’єднання або, що ще гірше, до витоку в експлуатації.
ZC Steel Pipe виробляє та експортує фланці ASME B16.5 з вуглецевої сталі, легованої сталі та нержавіючої сталі, що охоплюють усі сім класів тиску та всі стандартні типи фланців — приварні горловини, насувні, глухі, розтрубні, різьбові та з’єднання внапуск. Ми постачаємо фланці для нафто- і газопроводів, нафтохімічних заводів і проектів технологічних трубопроводів в Африці, на Близькому Сході та в Південній Америці.
ЗМІСТ
Що таке ASME B16.5?
Сім класів тиску
Номінальні значення тиску та температури за групами матеріалів
Типи фланців, охоплені B16.5
Типи торців фланців — RF, FF, RTJ та інші
Розміри та розміри отворів
Матеріали для фланців ASME B16.5
Вимоги до болтів і прокладок
ASME B16.5 проти ASME B16.47 — який стандарт застосовується?
FAQ
1. Що таке ASME B16.5?
ВИЗНАЧЕННЯ СТАНДАРТУ — ASME B16.5 ASME B16.5 (фланці для труб і фланцеві фітинги: стандарт від NPS ½ до NPS 24 метричних/дюйма) опубліковано Американським товариством інженерів-механіків. Він встановлює номінальні значення тиску та температури, матеріали, розміри, допуски, маркування та випробування для фланців від NPS ½ до NPS 24. Стандарт застосовується до фланців, виготовлених із литих або кованих матеріалів. На нього посилаються ASME B31.3 (Трубопроводи технологічного процесу), ASME B31.4 (Трубопроводи рідини), ASME B31.8 (Транспорт газу) і практично всі основні коди трубопроводів у всьому світі.
ASME B16.5 організовує свій номінальний тиск навколо двох змінних: клас тиску та група матеріалу. Фактично допустимий робочий тиск фланця при заданій температурі визначається шляхом пошуку перетину цих двох змінних у стандартних таблицях тиску та температури. Це означає, що два фланці зі штампом 'Клас 300', але виготовлені з різних матеріалів, можуть мати суттєво різні показники тиску — одного класу недостатньо для визначення фактичного показника.
Стандарт охоплює NPS ½ до NPS 24. Для фланців вище NPS 24 див. ASME B16.47 (Серія A або B), який розширює охоплення до NPS 60.
2. Сім класів тиску
ASME B16.5 визначає сім класів тиску. Номер класу походить від приблизного номінального тиску (у фунтах на квадратний дюйм) фланця з вуглецевої сталі класу X при 850°F (454°C) — тепер уже значною мірою історична умова. На практиці важлива таблиця тиску і температури для конкретної групи матеріалів, а не номер класу.
| Клас |
прибл. MAWP при 38°C — вуглецева сталь A105 (бар / psi) |
Типове застосування |
| 150 |
19,6 бар / 285 psi |
Комунальні лінії низького тиску, вода, пара ≤ 200°C |
| 300 |
51,1 бар / 740 psi |
Газорозподіл, технологічний трубопровод середнього тиску |
| 400 |
68,1 бар / 990 psi |
Рідше; клас зв'язку від 300 до 600 |
| 600 |
102,1 бар / 1480 psi |
Транспортування газу та нафти високого тиску, нафтопереробні заводи |
| 900 |
153,4 бар / 2220 psi |
Застосування пари високого тиску, впорскування газу, HPHT |
| 1500 |
255,6 бар / 3705 psi |
Дуже високий тиск — гирла свердловин, колектори закачування газу |
| 2500 |
425,5 бар / 6170 psi |
Екстремальний тиск — підводна, глибока свердловина HPHT |
Примітка до закупівлі — клас 400 вказується рідко. Клас 400 було введено, щоб подолати розрив між класом 300 і класом 600, але рідко вказується в сучасних проектах. Багато заводів мають обмежені запаси класу 400 або взагалі відсутні — зазвичай для цього потрібна мінімальна кількість замовлення та довший час виконання. Якщо ваш розрахунковий тиск коливається від класу 300 до класу 600, більшість інженерів просто переходять до класу 600. Вказуйте клас 400, лише якщо це прямо вимагає ваш код проекту або специфікація клієнта, і будьте готові до довшого часу виконання закупівель.
3. Номінальні показники тиску та температури за групами матеріалів
ASME B16.5 організовує матеріали за групами — наразі 31 група для литих і кованих матеріалів. Кожна група має власну таблицю показників тиску і температури. Найбільш часто використовувані групи матеріалів у нафто- та газопроводах:
| Група матеріалів Типовий |
матеріалу ASTM |
опис |
Клас 150 MAWP при 38°C |
Клас 300 MAWP при 38°C |
| 1.1 |
A105, A181 Gr.70 |
Вуглецева сталь — стандарт |
19,6 бар (285 psi) |
51,1 бар (740 psi) |
| 1.2 |
A216 WCB, A515 Gr.70 |
Вуглецева сталь — лита |
19,6 бар (285 psi) |
51,1 бар (740 psi) |
| 1.13 |
A350 LF2 |
Вуглецева сталь — низькотемпературна |
19,6 бар (285 psi) |
51,1 бар (740 psi) |
| 2.1 |
A182 F11, F22 |
1¼Cr–½Mo / 2¼Cr–1Mo легована сталь |
19,6 бар (285 psi) |
51,1 бар (740 psi) |
| 2.3 |
A182 F5, F9 |
5Cr–½Mo / 9Cr–1Mo легована сталь |
19,6 бар (285 psi) |
51,1 бар (740 psi) |
| 3.1 |
A182 F304, F316 |
Аустенітна нержавіюча сталь (серія 300) |
15,1 бар (220 psi) |
39,8 бар (578 psi) |
| 3.2 |
A182 F304L, F316L |
Низьковуглецевий аустеніт SS |
13,8 бар (200 psi) |
36,2 бар (525 psi) |
Критичний технічний момент — фланці з нержавіючої сталі мають нижчі показники, ніж фланці з вуглецевої сталі. Поширена помилка специфікації: фланці з аустенітної нержавіючої сталі (групи 3.1, 3.2) мають нижчі показники тиску та температури, ніж фланці з вуглецевої сталі того ж класу. Фланець класу 150 A182 F316L має номінальний тиск лише 13,8 бар при 38°C — проти 19,6 бар для того ж класу вуглецевої сталі A105. Це пояснюється тим, що аустенітна нержавіюча сталь має нижчу межу текучості при підвищених температурах, ніж вуглецева сталь. Під час змішування матеріалів у системі трубопроводів завжди звіряйте рейтинг PT із таблицею груп матеріалів, а не лише з номером класу.
4. Типи фланців, охоплені B16.5
Зварна горловина (WN)
Маточина:
довгий конічний отвір
Зварний шов:
стиковий шов до труби
Міцність:
Найвищий — зварний шов з повним проваром
Найкраще підходить для:
високого тиску, циклічного, критичного обслуговування
Сліп-он (SO)
Маточина:
коротка — труба проходить
Зварний шов:
два кутових шва — всередині та зовні
Міцність:
прибл. 2/3 зварної горловини
Найкраще підходить для:
нижчого тиску, загального обслуговування, легкого вирівнювання
Сліпий (BL)
Маточина:
суцільна пластина — без отвору
Зварний шов:
болтовий — без зварювання
Використання:
завершуйте або ізолюйте кінці трубопроводу
Найкраще підходить для:
всіх класів тиску, перевірка гасіння
Розетка (SW)
Втулка:
втоплений отвір під гніздо
Зварний шов:
одинарний кутовий шов — лише ззовні
Обмеження розміру:
NPS ½ – NPS 3 типово
Найкраще для:
Лінії інструментів високого тиску малого діаметра
Різьбовий (TH)
Втулка:
внутрішня різьба NPT
Зварювання:
зварювання не потрібно
Використання:
утиліта низького тиску, тимчасові з'єднання
Найкраще для:
Де зварювання неможливе
Накладний суглоб (LJ)
Маточина:
плоска свердловина — використовується з заглушкою
Зварний шов:
заглушка, приварена до труби; фланець ослаблений
Використання:
часте розбирання; труба з футеруванням
Найкраще підходить для:
де обертання фланця сприяє вирівнюванню болтів
Інженерна інформація — зварна горловина не завжди є обов’язковою. Фланці зварної горловини є найміцнішим типом і часто вказуються за замовчуванням у нафтових і газових проектах. Однак насувні фланці цілком прийнятні відповідно до ASME B16.5 для експлуатації класів 150 і 300 в умовах нециклічного безударного навантаження та можуть зменшити вартість і час встановлення для систем з великим діаметром і низьким тиском. Обмеження на насувні фланці зазвичай випливає зі специфікацій компанії або стандартів проекту, а не з самого B16.5. Перед автоматичним оновленням усіх фланців до зварювальної горловини перегляньте відповідні специфікації трубопроводів.
5. Типи торців фланців — RF, FF, RTJ та інші
| Тип обличчя |
Абревіатура |
Опис |
Типове |
застосування прокладки |
| Підняте обличчя |
РФ |
Піднята кругова контактна площа — 1,6 мм для класу 150/300; 6,4 мм для класу 400–2500 |
Спіральна намотка, листова прокладка |
Найпоширеніший — використовується в більшості нафто- і газопроводів |
| Плоске обличчя |
FF |
Посадка на всю поверхню — прокладка контактів на всій поверхні фланця |
Повногранна м'яка прокладка |
Приєднання до чавунних або неметалевих фланців — запобігає напрузі згину |
| З'єднання кільцевого типу |
RTJ |
Оброблена канавка приймає металеву кільцеву прокладку (овальна або восьмикутна) |
Металеве кільце (R, RX, BX) |
Високий тиск, висока температура, критичне обслуговування; устя свердловини та з'єднання XT |
| Чоловік/Жінка |
М/Ж |
Один фланець має підняту поверхню, інший має відповідну виїмку |
Листове або спіральне намотування |
Насоси, компресори — самоцентруюча прокладка |
| Шпунт і паз |
T&G |
Вузький піднятий язичок на одному фланці, відповідний паз на іншому |
Вузька кільцева прокладка |
Теплообмінники, посудини — замкнуті прокладки |
Критичний інженерний момент — Ніколи не з’єднуйте фланці RF і FF Фланці з піднятою та плоскою поверхнею ніколи не повинні з’єднуватися болтами разом. Фланець з піднятою поверхнею, прикріплений болтами до фланця з плоскою поверхнею, зосереджує навантаження прокладки лише на піднятій частині, внаслідок чого фланець з плоскою поверхнею (часто чавун або матеріал із меншою міцністю) згинається та тріскається під навантаженням болта. Якщо ваш проект потребує з’єднання фланців RF і FF, рельєфна поверхня повинна бути оброблена плоскою або використовуватися повна торцева прокладка та контрольований крутний момент болта. Це типова польова помилка з реальними наслідками відмови.
6. Розміри та розміри отворів
ASME B16.5 встановлює зовнішній діаметр, діаметр кола болтів, кількість і діаметр отворів під болти та мінімальну товщину фланця для кожної комбінації NPS і класу. Розміри отворів встановлюються відповідно до схеми труб, що використовується — B16.5 надає таблиці отворів для стандартних, XS (надміцних) і XXS схем, а також низку проміжних схем.
| NPS |
Клас 150 OD (мм) |
Клас 300 OD (мм) |
Клас 600 OD (мм) |
Кількість болтів (Cl. 150) |
Кількість болтів (Cl. 300/600) |
| ½' |
89 |
95 |
95 |
4 |
4 |
| 1' |
108 |
124 |
124 |
4 |
4 |
| 2' |
152 |
165 |
190 |
4 |
8 |
| 4' |
229 |
254 |
273 |
8 |
8 |
| 6' |
279 |
318 |
356 |
8 |
12 |
| 8' |
343 |
381 |
419 |
8 |
12 |
| 10' |
406 |
444 |
508 |
12 |
16 |
| 12' |
483 |
521 |
559 |
12 |
16 |
| 16' |
597 |
648 |
711 |
16 |
20 |
| 20' |
711 |
775 |
864 |
20 |
24 |
| 24' |
813 |
914 |
1016 |
20 |
24 |
Примітка: наведені вище розміри наведено для фланців горловини з радіочастотним зварюванням. Накладні, глухі та інші типи мають однаковий зовнішній діаметр і коло болта, але відрізняються товщиною та отвором. Завжди звертайтеся до відповідної таблиці B16.5 для конкретного необхідного типу та класу фланця.
7. Матеріали для фланців ASME B16.5
7.1 Вуглецева сталь
Домінуючий матеріал для фланців B16.5 у нафтогазових службах. ASTM A105 (кований) і A216 WCB (литий) є стандартними марками для роботи від навколишнього до середньої температури. Для експлуатації при низьких температурах нижче -29 °C вказано ASTM A350 LF2 (випробування на удар). Для кислих продуктів (H₂S) застосовуються додаткові вимоги HIC і SSCC.
7.2 Легована сталь
Для роботи при підвищеній температурі або високому тиску фланці з легованої сталі розширюють здатність тиску до температури за межі вуглецевої сталі. Загальні марки включають A182 F11 (1¼Cr–½Mo), A182 F22 (2¼Cr–1Mo) і A182 F5 / F9 (5Cr і 9Cr–1Mo) для нафтопереробних заводів і високотемпературних процесів.
7.3 Нержавіюча сталь
Фланці з аустенітної нержавіючої сталі відповідно до A182 F304, F316, F304L і F316L використовуються для корозійних, кріогенних застосувань і харчових/фармацевтичних трубопроводів. Зауважте, що нержавіючі фланці мають нижчий номінальний тиск, ніж вуглецева сталь того ж класу — див. розділ 3 вище. Нержавіюча сталь Duplex і Super-duplex використовується для висококорозійних морських і кислих середовищ.
| Матеріал |
ASTM Grade |
B16.5 Група |
Температурний діапазон |
Типове застосування |
| Вуглецева сталь |
A105 |
1.1 |
від −29°C до 425°C |
Стандартна нафта і газ, технологічні трубопроводи |
| Низькотемпературний CS |
A350 LF2 |
1.13 |
від −46°C до 343°C |
СПГ, кріогенний, холодний клімат |
| 1¼Cr–½Mo |
A182 F11 |
2.1 |
від -29°C до 593°C |
Нафтопереробний завод, процес підвищеної температури |
| 2¼Cr–1Mo |
A182 F22 |
2.1 |
від -29°C до 593°C |
Високотемпературний гідрокрекінг, риформери |
| 316 SS |
A182 F316 |
3.1 |
від −196°C до 538°C |
Корозійне обслуговування, офшор |
| 316L SS |
A182 F316L |
3.2 |
від −196°C до 454°C |
Кисла служба, хлоридні середовища |
8. Вимоги до болтів і прокладок
ASME B16.5 визначає розмір болта, довжину та кількість для кожного NPS і класу. Стандартними матеріалами для болтів є шпильки ASTM A193 B7 з важкими шестигранними гайками A194 2H — за замовчуванням для більшості фланцевих з’єднань з вуглецевої та легованої сталі. Для роботи при низьких температурах використовується болт A320 L7 / A194 4. Для нержавіючих фланців зазвичай використовуються болти A193 B8M / A194 8M (нержавіюча сталь 316).
Примітка до закупівлі — тип прокладки має відповідати типу поверхні та службі. Вказати клас фланця та матеріал — це лише половина справи — вибір прокладки також має важливе значення, і його потрібно вказати в замовленні на закупівлю. Спіральні намотані прокладки (SWG) із внутрішнім кільцем із вуглецевої сталі або нержавіючої сталі є стандартними для радіочастотних фланців у нафтогазових службах. Листові прокладки (спресоване безазбестове волокно, CNAF) використовуються для обслуговування низьких тисків і повнофазних фланців. Металеві кільцеві прокладки RTJ визначаються номером кільця (наприклад, R-24 для NPS 4 класу 300) і матеріалом. Прокладка, вказана неправильно для робочої температури або класу тиску, є основною причиною протікання фланця.
9. ASME B16.5 проти ASME B16.47 — який стандарт застосовується?
| Стандартна |
покриття NPS / Еквівалентне |
серія |
типове застосування |
| ASME B16.5 |
NPS ½ – NPS 24 |
— |
Більшість технологічних і трубопроводних фланців |
| ASME B16.47 Серія A |
NPS 26 – NPS 60 |
Еквівалент MSS SP-44 |
Фланці для трубопроводів великого діаметру (типу API) |
| ASME B16.47 Серія B |
NPS 26 – NPS 60 |
Еквівалентно API 605 |
Фланці технологічних трубопроводів великого діаметру |
Фланці серії A (еквівалент MSS SP-44) важчі та дорожчі, ніж серія B для того самого NPS і класу, але вони збігаються з колом болта фланців B16.5 на межі NPS 24, тобто фланець серії A NPS 26 буде кріпитися болтами безпосередньо до фланця B16.5 NPS 24 того ж класу. Фланці серії B не мають такої сумісності. Це важливо для проектів, де труба великого діаметру переходить у колекторні секції меншого діаметру.
10. Часті запитання
Що таке ASME B16.5?
ASME B16.5 — це американський стандарт для трубних фланців і фланцевих з’єднань від NPS ½ до NPS 24. Він визначає сім класів тиску (від 150 до 2500), номінальний тиск і температуру за групами матеріалів, типи поверхні фланців, розміри отворів, вимоги до болтів і маркування. Це найбільш широко використовуваний стандарт фланців у нафтових, газових, нафтохімічних і технологічних трубопроводах у всьому світі, і цитується в усіх основних кодах проектування трубопроводів, включаючи ASME B31.3 і B31.8.
Які класи тиску ASME B16.5?
ASME B16.5 визначає сім класів тиску: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 і 2500. Номер класу прямо не визначає номінальний тиск — фактично допустимий робочий тиск залежить як від класу, так і від групи матеріалів. Для стандартної вуглецевої сталі A105 при 38°C значення тиску коливаються приблизно від 19,6 бар (клас 150) до 425,5 бар (клас 2500). Рейтинги зменшуються з підвищенням робочої температури.
Яка різниця між гранями фланців RF, FF і RTJ?
RF (Raised Face) є найпоширенішим типом з невеликою круглою піднятою контактною площею, яка концентрує навантаження болта на прокладку. FF (Flat Face) не має рельєфу і використовується при з’єднанні з чавунними або неметалевими фланцями. RTJ (з’єднання кільцевого типу) має оброблену канавку, в яку встановлюється металева кільцева прокладка, яка використовується для високого тиску та критичних умов експлуатації. Фланці RF і FF ніколи не можна з’єднувати болтами без модифікації, оскільки це призведе до пошкодження менш міцного плоского фланця.
Яка різниця між ASME B16.5 і ASME B16.47?
ASME B16.5 охоплює NPS ½ до NPS 24. ASME B16.47 охоплює фланці великого діаметру від NPS 26 до NPS 60, у двох серіях: Серія A (еквівалент MSS SP-44, більш важкий, використання трубопроводу) та Серія B (еквівалент API 605, легший, використання технологічного трубопроводу). Розміри та шаблони болтів не є взаємозамінними між B16.5 і B16.47, за винятком переходу NPS 24/26 для фланців серії A, які розроблені для сумісності болтів з B16.5 на цій межі.
Що таке ASTM A105 і коли він використовується?
ASTM A105 є найпоширенішим кованим матеріалом з вуглецевої сталі для фланців ASME B16.5. Він забезпечує мінімальну міцність на розрив 485 МПа та мінімальну міцність 250 МПа, і придатний для експлуатації від -29°C до приблизно 425°C. A105 відноситься до групи матеріалів 1.1 у B16.5. Це стандартний матеріал для фланців для більшості нафтогазових і технологічних трубопроводів при помірній температурі. Для нижчих температур використовується A350 LF2 (випробуваний на удар). Для роботи при підвищених температурах рекомендовані марки легованої сталі, такі як A182 F11 або F22.
Які типи фланців охоплюються ASME B16.5?
ASME B16.5 охоплює зварні горловини (WN), насувні (SO), зварні розетки (SW), різьбові (TH), глухі (BL), з’єднання внапуск (LJ) і перехідні фланці. Зварна горловина є найміцнішою та найпоширенішою для напірних трубопроводів. Глухі фланці використовуються для завершення або заглушки кінця трубопроводу. Розетка під зварювання та різьблення використовуються для з’єднань з малим отвором. Фланці Lap Joint використовуються з заглушками для застосувань, які вимагають частого розбирання або де обертання фланців сприяє вирівнюванню отворів для болтів.
Джерело ASME B16.5 Фланці зі сталевих труб ZC
ZC Steel Pipe виробляє та експортує фланці ASME B16.5 у всіх семи класах тиску (від 150 до 2500) і всіх стандартних типах — зварні горловини, накладні, глухі, розтрубні, різьбові та нахлесткові. Матеріали включають ASTM A105, A350 LF2, A182 F11/F22/F316L та дуплексну/супердуплексну нержавіючу сталь. Доступна повна документація MTC, перевірка третьою стороною та індивідуальні розміри отворів.
Ми постачаємо фланці для нафто- і газопроводів, нафтопереробних заводів, нафтохімічних заводів і технологічних трубопроводів в Африці, на Близькому Сході та в Південній Америці.
Менді. w@zcsteelpipe.com
WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Запит про ціну
