ステンレス鋼フランジ: タイプ、定格、および材料の選択 (A182 対 A240)

学ぶステンレス製フランジタイプ(WN、SO、BL、SW、LJ、THD)、ASME B16.5 圧力定格、ASTM A182 鍛造フランジと ASTM A240 プレート-カット フランジの選択方法。完全な材料選択ガイド。

ステンレス鋼のフランジは、配管システム内のパイプ、バルブ、ポンプ、機器を接続するために使用される円盤状の継手です。{0}適切なフランジは、次の 3 つの要素によって選択されます。タイプ(パイプへの接続方法)、圧力クラス(ASME B16.5 に従ってどの程度の圧力と温度に耐えられるか)、および材質仕様(鍛造フランジの場合は ASTM A182、プレート-カット フランジの場合は ASTM A240)。重要な高圧サービスには、鍛造 ASTM A182 フランジを選択してください。-低圧、非クリティカル、またはカスタム形状の場合は、プレートカット ASTM A240 フランジが許容される場合があります。-

ステンレス鋼フランジとは何ですか?

ステンレス鋼のフランジは、パイプ、バルブ、ポンプ、その他の機器を接続して配管システムを形成する円形またはリング状の部品です。{0}通常、フランジは合わせ面間にガスケットを使用してボルトで固定され、耐圧シールを形成します。{0}}フランジはシステムの設計寿命全体にわたって、プロセス流体の内圧、動作温度、化学環境に耐える必要があるため、材料の選択は重要です。材料仕様、圧力クラス、フランジ タイプ - のいずれであっても、- を誤った選択をすると、漏れ、予定外の停止、または致命的な故障が発生する可能性があります。

使用環境が腐食性、衛生的、または高温である場合には、ステンレス鋼が選択されます。{0}} 304、316、321、347 などの一般的なステンレス グレードは、耐食性、機械的強度、加工性のバランスが取れています。より積極的な塩化物サービスの場合は、2205 またはスーパー デュプレックス 2507 などのデュプレックス グレードが指定されています。材料規格 -ASTM A182鍛造コンポーネントの場合とASTM A240プレート - の場合、化学的性質だけでなく、製造ルートとその結果得られる機械的特性も決まります。

ステンレス鋼フランジの主な種類は何ですか?

ASME B16.5 は、ウェルドネック (WN)、スリップオン (SO)、ブラインド (BL)、ソケットウェルド (SW)、ラップジョイント (LJ)、およびネジ付き (THD) の 6 つの基本的なフランジ タイプを認識します。各タイプは、特定の接合方法、組み立ての利便性、圧力温度定格に合わせて最適化されています。{0}}正しいタイプを選択することは、安全で保守可能な配管システムを確保するための第一歩です。

フランジタイプの比較

選択ガイド:使用ウェルドネックフランジフランジからパイプへのスムーズな移行により応力集中が軽減されるため、過酷な使用、高応力、または周期的な荷重に適しています。最大限の完全性よりも取り付け速度とコストが重要な場合は、スリップオン フランジを使用してください。-メンテナンス中に配管のセクションを隔離するには、ブラインド フランジを使用します。突合せ溶接が現実的でない小口径の高圧配管には、ソケット溶接フランジを使用してください。-

ASME B16.5 圧力定格とは何ですか?またその仕組みは何ですか?

ASME B16.5 は、特定の温度での最大許容圧力を定義するフランジの「圧力クラス」- クラス 150、300、400、600、900、1500、および 2500 - を割り当てます。クラス番号は圧力定格そのものではありません。これは、規格の圧力{0}}表に対応する指定です。上位クラスには、より高い内圧に耐えるために、より厚いフランジ、より大きなボルト、およびより大きなボルト円が付いています。

圧力定格は材料-グループ-ごとに異なります。ステンレス鋼 304 は ASME 材料グループ 2.1 に分類され、316/316L は通常グループ 2.2 に分類されます。温度が上昇すると、材料の強度が失われるため、すべてのグループの許容圧力が減少します。したがって、周囲温度で 50 bar の定格を持つフランジは、400 度で 25 bar の定格しかありません。

ASME B16.5 圧力-温度定格 - 316 ステンレス鋼 (グループ 2.2)

注: 値は四捨五入されており、グループ 2.2 オーステナイト系ステンレス鋼 (例: 316/316L) に基づいています。使用する材料グループと温度に適用される正確な値については、常に ASME B16.5 の最新版を参照してください。

実際の例:パイプラインが 316L ステンレス鋼を使用して 40 bar、200 度で動作する場合、クラス 150 の定格はその温度で 14.8 bar までしかないのに対し、クラス 300 の定格は 38.7 bar であるため、クラス 300 フランジが必要になります。安全係数とコード要件に応じて、追加のマージンを提供するためにクラス 600 が選択される場合があります。

フランジの ASTM A182 と ASTM A240 の違いは何ですか?

ASTM A182 は、鍛造または圧延合金およびステンレス鋼のフランジ、継手、バルブ、および高温部品を対象としています。-。 ASTM A240 は、圧力容器および一般用途向けのクロムおよびクロム-ステンレス鋼のプレート、シート、ストリップを対象としています。A182材でフランジを製作すると、鍛造された; A240 材料から製造される場合、板から切り出す。この製造上の違いが、2 つの仕様を分ける最も重要な要素です。

ASTM A182 対 ASTM A240

多くの場合、化学組成の制限は A182 F316 フランジと A240 タイプ 316 プレートの間で同一ですが、機械的特性が異なります鍛造により結晶粒構造が微細化され、結晶粒の流れが部品の形状に揃うためです。これにより、鍛造フランジの疲労耐性、衝撃靱性、耐圧能力が向上します。-

鍛造フランジの性能は板-カット フランジとどのように比較されますか?

鍛造フランジは、機械的特性と信頼性の点で板-カットのフランジより優れていますが、板-カットのフランジはコストが低く、幾何学的柔軟性が優れています。鍛造プロセスにより、内部空隙が排除され、粒子構造が整列し、断面全体にわたって一貫した特性を備えた部品が製造されます。-プレート-のカット フランジは、元のプレートの方向特性を継承しており、機械加工またはテストするまで検出できない介在物や積層が含まれる場合があります。

鍛造品を使用する場合:圧力を含む継手、周期的使用、高圧-クラス（600 以上）、靱性が重要な低温使用、および ASME B31.3 プロセス配管または ASME セクション VIII 圧力容器規定でカバーされる用途には、ASTM A182 鍛造フランジを指定してください。{{1}

プレートカットが許容される場合:{0}}ASTM A240 プレート-カット フランジは、低圧ユーティリティ ライン、大気タンク、構造支持体、仮設配管、標準の鍛造品が経済的でない、または入手できないカスタム大径フランジ-に使用できます。-プレート-カット フランジが許可されているかどうかをプロジェクト エンジニアと該当するコードに必ず確認してください。

適切なステンレス鋼フランジのグレードを選択するにはどうすればよいですか?

フランジのグレードの選択は、耐食性、温度暴露、溶接性、およびコストに基づいて行われます。304 や 316 などのオーステナイトグレードが一般的な用途で主流です。低炭素グレード（L-グレード）は、鋭敏化や粒界腐食を避けるために溶接が必要な場合に使用されます。安定したグレード（321、347）は、高温での持続的な使用のために選択されています。-二相および超二相グレードは、攻撃的な塩化物環境に対応します。

一般的なステンレス鋼フランジのグレード

選択の経験則:良性環境向けには F304L から始め、塩化物への曝露向けには F316L に移行し、高温サービス向けには F321/F347 を選択します。-重度の塩化物応力による腐食亀裂のリスクには二相または超二相を指定します。-サワーサービス (H₂S) については、NACE MR0175 / ISO 15156 の硬度制限を参照してください。

フランジ面タイプとは何ですか?

フランジ面は、ガスケットを圧縮してシールを形成する合わせ面です。ステンレス鋼フランジは、レイズド フェイス (RF)、フラット フェイス (FF)、リング タイプ ジョイント (RTJ) の 3 つの面タイプが主流です。{0}面の選択は、圧力クラス、ガスケットのタイプ、および嵌合フランジの材質によって異なります。

フランジ面タイプの比較

注記：平らな面のフランジをステンレス鋼製の上げられた面のフランジにボルトで固定しないでください。{0}接触が不均一になると平面が歪み、漏れの原因となります。同様に、RTJ フランジは、同じ溝プロファイルとリング番号の他の RTJ フランジとのみ嵌合する必要があります。ガスケットは流体、温度、圧力、面の種類に応じて選択する必要があります。

A182 鍛造フランジと A240 プレート-カット フランジのどちらを選択すべきですか?

ジョイントに圧力がかかっている場合、安全性が重要である場合、または ASME コードによって規制されている場合には、ASTM A182 鍛造フランジを選択してください。-ASTM A240 プレート カット フランジ-を選択するのは、コスト、カスタム形状、または低圧操作が主な考慮事項であり、設計が担当エンジニアによって検討され承認されている場合です。-

ステンレス鋼フランジの規格と品質管理

寸法管理は ASME B16.5 および ASME B16.47 によって管理されます。材料管理は ASTM A182 または A240 によって管理されます。製造品質は、必要に応じて寸法検査、静水圧試験、非破壊検査によって検証されます。-プロジェクトが承認されるためには、フランジには、熱価、化学分析、機械的試験結果、熱処理条件、および指定された補足試験を示す完全な材料試験レポート (MTR) が添付されている必要があります。

典型的な検査:目視検査、寸法検査（外径、内径、厚さ、ボルトサークル、端面仕上げ）、材料識別（PMI - ポジティブ材料識別）、静水圧シェル試験（必要な場合）、および重要なサービスのための超音波または液体浸透試験などの NDE。 RTJ の溝とシール面には、損傷があるとガスケットの取り付けが損なわれる可能性があるため、特別な注意が必要です。

よくある質問

エンジニアリングのレビューがないわけではありません。ASME B16.5 に従って公称寸法は同一である場合がありますが、材料の形状は異なります。 A240 プレート-カット フランジは、特に高圧クラスの場合、A182 鍛造フランジと同じ機械的特性要件を満たさない可能性があります。- ASME- コード化されたシステムの場合、通常、置き換えには正式な承認、ドキュメントのレビュー、場合によっては追加のテストが必要です。

Q2: F304の「F」は何の略ですか？

「F」は、その材料が鍛造継手、フランジ、バルブ、部品用に ASTM A182 に従って製造されていることを示します。たとえば、F304 は UNS S30400 に対応し、ASTM A240 に基づくタイプ 304 プレートと同じ基本組成です。接頭辞「F」は、別の化学的性質ではなく、A182 の製品形態と鍛造指向の要件を識別します。-

Q3: クラス 150 の定格は 150 psi ですか?

いいえ。クラス番号は歴史的な命名法であり、直接的な圧力定格ではありません。周囲温度では、クラス 150 ステンレス鋼フランジの定格は 150 psi ではなく、約 275 ～ 285 psi (19 bar) です。実際の評価は材料グループと温度によって異なり、ASME B16.5 に表化されています。

Q4: ウェルドネックとスリップオンフランジの違いは何ですか?-

ウェルド ネック フランジには、パイプに突合せ溶接された長いテーパー状のハブがあり、高圧や周期的な使用に最適なスムーズな応力移行を実現します。-スリップオン フランジはパイプ上を滑り-、両側がすみ肉溶接されます。-スリップオン フランジは安価で取り付けが簡単ですが、機械的完全性が低く、一般に低圧力クラスに限定されます。

Q5: 高圧サービスに最適なフランジ仕上げはどれですか?{1}}

リング-タイプ ジョイント (RTJ) は、高圧{1}}および高温-サービスに最適です。RTJ フランジは金属リング ガスケットを使用しており、機械加工された溝に収まり、ボルトの荷重を受けると変形して信頼性の高いシールを実現します。低圧の場合は、適切な非金属または半金属ガスケットを備えたレイズド フェイス (RF)-が標準です。-

Q6: 316 フランジの代わりに 316L を指定する必要があるのはどのような場合ですか?

フランジを溶接する場合は必ず 316L を指定してください。炭素含有量が低い（最大 0.03% 対 316 では最大 . 0.08%）ため、溶接中の炭化クロムの析出 - 鋭敏化 - のリスクが軽減されます。鋭敏化により粒界のクロムが枯渇し、熱影響部が粒界腐食を受けやすくなります。-L は、本質的に 316 と同じ耐食性を提供し、溶接性も向上します。

Q7: ASME B16.5 と B16.47 の違いは何ですか?

ASME B16.5 は NPS 1/2 から 24 までのフランジをカバーします。 ASME B16.47 は、NPS 26 から 60 までの大径フランジをカバーしています。-B16.47 には 2 つのシリーズがあります。シリーズ A (以前の MSS SP-44) はより大きなボルトサークルを備えたより重いフランジを備え、一方シリーズ B (以前の API 605) はより軽い寸法を備えています。 2 つのシリーズを同じジョイントで交換することはできません。