이 글은 전문적인 분석을 제공합니다.316L 스테인레스 스틸 플랜지ASME B16.5 표준, 압력 용량에 대한 온도의 영향 및 중요한 데이터 포인트에 초점을 맞춘 압력 등급.
316L 스테인레스 스틸이란 무엇입니까?
압력표를 검토하기 전에 재료를 정의해야 합니다. 유형 316L(UNS S31603)은 316 스테인리스강의 저탄소-변종입니다. "L"은 낮은 탄소 함량(최대 0.03%)을 나타내며 용접 중 유해한 탄화물 석출을 최소화하지만 표준 316에 비해 기계적 특성도 약간 변경됩니다.
내압-관점에서 볼 때 316L은 뛰어난 크리프-파단 강도와 열 응력 하에서 구조적 무결성을 유지하는 능력으로 높이 평가됩니다. ASME B16.5 표준에서-플랜지 치수 및 등급의 "성경"-316L은 재료 그룹 2.2로 분류됩니다. 압력-온도 등급은 다양한 열 간격에서의 재료의 항복 강도와 인장 강도에 의해 결정되기 때문에 이러한 그룹화는 필수적입니다.
ASME B16.5 등급 시스템 이해
종종 "클래스"라고 불리는 플랜지의 "압력 등급"은 특정 온도에서 최대 허용 작동 압력(MAWP)을 나타내는 무차원 숫자입니다. 표준 클래스는 150, 300, 400, 600, 900, 1500 및 2500입니다.
클래스 번호가 PSI의 압력을 나타내는 것은 일반적인 오해입니다. 예를 들어 클래스 150 플랜지는 단순히 150PSI를 유지하지 않습니다. 대신, 압력 용량은 온도의 가변 함수입니다. 유체의 온도가 상승하면 금속이 부드러워지고 항복강도가 떨어지기 때문에 허용압력이 감소합니다.
316L 플랜지 압력-온도 정격 표
다음 데이터는 ASME B16.5 표준을 기반으로 가장 일반적인 등급의 316L 스테인리스강 플랜지에 허용되는 최대 작동 압력(psig)을 나타냅니다.
316L 스테인리스강 플랜지 압력 등급 – 클래스 150, 300 및 600
|
온도 F |
클래스 150(psig) |
클래스 300(psig) |
클래스 600(psig) |
|
-20~100 |
275 |
720 |
1,440 |
|
200 |
235 |
620 |
1,240 |
|
300 |
215 |
560 |
1,120 |
|
400 |
195 |
515 |
1,025 |
|
500 |
170 |
480 |
955 |
|
600 |
140 |
450 |
900 |
|
650 |
125 |
440 |
885 |
|
700 |
110 |
435 |
870 |
|
750 |
95 |
425 |
855 |
|
800 |
80 |
420 |
845 |
316L 스테인리스강 플랜지 압력 등급 - 클래스 900, 1500 및 2500
|
온도 F |
클래스 900(psig) |
클래스 1500(psig) |
클래스 2500(psig) |
|
-20~100 |
2,160 |
3,600 |
6,000 |
|
200 |
1,860 |
3,095 |
5,160 |
|
300 |
1,680 |
2,795 |
4,660 |
|
400 |
1,540 |
2,570 |
4,280 |
|
500 |
1,435 |
2,390 |
3,980 |
|
600 |
1,355 |
2,255 |
3,760 |
|
650 |
1,325 |
2,210 |
3,680 |
|
700 |
1,305 |
2,170 |
3,620 |
|
750 |
1,280 |
2,135 |
3,560 |
|
800 |
1,265 |
2,110 |
3,520 |
참고: 316L의 등급은 화씨 1000도를 초과하는 온도에서 316보다 낮습니다. 정확한 설계 계산을 위해서는 항상 최신 ASME B16.5 버전을 참조하십시오.
압력 데이터의 비판적 분석
1. 온도 "하강-오프"
클래스 150 열을 관찰하십시오. 실온에서 플랜지의 정격은 230psig입니다. 그러나 시스템이 화씨 800도에서 작동하면 정격은 80psig로 떨어집니다. 이러한 65%의 용량 감소는 해당 작동 온도 없이 "클래스" 등급이 의미가 없는 이유를 강조합니다.
2. 고압-압력 우월성
수소 운송이나 해양 화학 물질 주입과 같은 고압 애플리케이션의 경우 클래스 1500 및 2500이 필요합니다. 316L 클래스 1500 플랜지는 주변 온도에서 3,000psig를 견딜 수 있어 석유 및 가스 부문의 가장 까다로운 환경에 적합합니다.
3. 저탄소 등급의 장점
316L은 매우 높은 온도에서 표준 316보다 압력 등급이 약간 낮지만 관리자에게는 종종 설득력 있는 선택이 됩니다. 왜? 플랜지의 압력 등급은 용접이 양호한 경우에만 관련이 있기 때문입니다. 316L 등급은 "입계 부식"을 방지하여 용접의 열영향부(HAZ)가 플랜지 몸체 자체와 동일한 압력-을 유지하도록 보장합니다.
실제 압력 용량에 영향을 미치는 요소
볼트 체결 및 개스킷 선택
플랜지의 압력 등급은 플랜지를 고정하는 데 사용되는 하드웨어에 의해서도 제한됩니다. 316L 스테인리스 플랜지에 저-강도 탄소강 볼트를 사용하는 경우 플랜지가 ASME 한계에 도달하기 훨씬 전에 압력에 의해 볼트가 늘어날 수 있습니다.
마찬가지로, 가스켓 유형{0}}나선형 상처 개스킷, RTJ(링형 조인트) 또는 간단한 PTFE 시트인지 여부는-압력이 얼마나 잘 유지되는지를 나타냅니다. 고압-압 등급(클래스 600 이상)의 경우 금속-대-금속 씰이 플랫 개스킷보다 터질 가능성이 적기 때문에 RTJ(링 유형 조인트) 면이 선호되는 경우가 많습니다.
플랜지 유형 및 응력 분포
모든 플랜지 모양이 압력을 동일하게 처리하는 것은 아닙니다.
용접 넥 플랜지: 파이프에서 플랜지로 응력의 원활한 전환을 제공하는 긴 테이퍼형 허브가 특징입니다. 이는 고압 316L 시스템의 표준입니다.-
슬립-플랜지: 설치가 더 쉽지만 충격과 진동에 대한 저항력이 낮습니다. 고압-압력 사이클링에서 Slip-On은 동일한 등급의 Weld Neck보다 낮은 유효 압력에서 실패할 수 있습니다.
수압 테스트
모든 316L 플랜지는 정수압 테스트 압력을 견딜 수 있어야 합니다. ASME 표준에 따르면 이는 일반적으로 화씨 100도에서의 압력 등급의 1.5배이며 다음으로 더 높은 25psi 증분으로 반올림됩니다.
클래스 300 플랜지(600psig 등급)의 경우 수력-테스트는 900psig에서 수행됩니다. 이는 예상치 못한 압력 서지에 대한 안전 여유를 보장합니다.
