Фланец трубы сварного горлышка: установка, обслуживание и передовая практика

Фланец трубы шейки сварного шва, также называемый фланцем шейки сварки или фланцем WN, представляет собой фланец из кованой стали, характеризующийся длинной конической ступицей, которая плавно переходит к трубе, к которой она приварена Фланец прикрепляется к концу трубы посредством сварного шва встык с полным проникновением — один непрерывный шов, который заставляет фланец и трубу вести себя как единое целое. Здесь вы найдете диаграммы оценки давления и температуры ASME B16.5, таблицы размеров класса 150, сравнение типов поверхностей, диаграммы выбора класса материала, матрицу решений в сравнении накладной фланецs и контрольный список установки из кода.

это руководство по спецификациям служит подспорьем для инженеров-покупателей, проектировщиков трубопроводов и покупателей проектов, которым поручено выбирать фланцы сварных горловин для нефтегазовых, нефтехимических, энергетических и технологических установок.

Что такое фланец трубы со сварной шейкой? Геометрия втулки, тип сварки и инженерная логика

Фланец шейки сварного шва (см.также называемый фланцем шейки сварки или фланцем шейки WN (см.) обозначается удлиненной конической ступицей, которая постепенно сужается по толщине до тех пор, пока ее диаметр не будет соответствовать прикрепляемой трубе. Конец ступицы сужается скосом, чтобы обеспечить полное проникновение стыкового шва. Не стоит недооценивать роль этого профиля: его коническая форма лучше распределяет изгибные и нажимные нагрузки по длине ступицы, а не только на носке сварного шва.

Его плавно сужающаяся ступица обеспечивает то, что инженеры называют плавным переходом между тяжелым участком фланца и относительно тонкой стенкой трубы. этот плавный переход приводит к равномерному потоку напряжений, предотвращая локализованные высокие точки или области накопления вдоль соединения. Это основная причина, по которой фланцы шейки сварного шва превосходят другие типы фланцев в условиях высокой вибрации, постоянной циклической нагрузки, высоких или низких температур или сурового обслуживания.

Из-за полного проникновения стыкового сварного шва в соответствии с кодом технологического трубопровода ASME B31.3 сварная шейка создает металлически непрерывное соединение (фланц и труба ведут себя как единая конструкция под нагрузкой. В результате код технологического трубопровода ASME B31.3 оценивает соединение сварной шейки так же, как и сама труба, для целей расчета напряжений, в то время как соединение, накладываемое на контакт, влечет за собой снижение усталости (просмотр направляющая фланца накладки для дополнительной информации).

В чем преимущество фланцев сварных горловин?

Фланцы сварной горловины обеспечивают четыре фундаментальных инженерных преимущества по сравнению с другими типами фланцев: во-первых, коническая ступица служит для распределения нагрузки изгибающего момента по всей длине подушки, снимая концентрацию напряжений, присущую носку углового сварного шва. Во-вторых, внутренний диаметр канала точно соответствует секции трубы, поэтому нет шага, вызывающего турбулентность, эрозию и щелевую коррозию. В-третьих, стыковой сварной шов доступен для рентгенографического контроля снаружи (что делает неразрушающий контроль простым). В-четвертых, одиночное непрерывное сварное соединение предотвращает внутреннюю щель, в которой технологическая жидкость может иметь первостепенное значение в приложениях высокой чистоты и коррозионном применении.

Классы давления ASME B16.5: выбор правильного рейтинга (от 150 до 2500)

ASME B16.5 определяет шесть категорий давления для фланцев шейки сварного шва: 150, 300, 600, 900, 1500 и 2500. Каждая категория имеет рейтинг температуры давления (PT), который падает с повышением температуры, поскольку сталь ослабевает по мере нагревания. Неправильная схема выбора - это нарушение кода (практически говоря, диапазон от просачивания прокладки до сильного разрыва целого компонента.

Ниже показаны номинальные значения температуры давления для группы материалов 1.1 (углеродистая сталь ASTM A105) на ASME B16.5. Цифры указаны в фунтах на квадратный дюйм; номинальная мощность падает при высоких уровнях температуры, поскольку предел текучести снижается по мере повышения температуры материала.

Группы полевых закупок обычно придерживаются класса 300 как минимального уровня для систем нефтеперерабатывающих заводов и химических заводов, независимо от рабочего давления. Инженер-трубопроводчик, контролирующий модернизацию сырого подогревателя на нефтеперерабатывающем заводе на побережье Мексиканского залива, иронично отметил, что: стандартизация класса 300 на заводе означает, что предприятие может повысить номинальное давление позже, изменить маршрут обслуживания и избежать двух различных запасов фланцев. Премия за затраты по сравнению с классом 150 незначительна, если амортизировать ее в течение 25-40-летнего срока эксплуатации завода.

Размеры фланца сварного шва: NPS ½” до 12″ Справочная таблица (класс 150)

В этой таблице приведены размеры фланца шейки сварного шва ASME B16.5 класса 150 для NPS с” до 12″.Все измерения составляют дюймы. Диаметр отверстия не указан, поскольку размеры варьируются; Размер отверстия будет обработан на внутренний диаметр соседней схемы труб на момент изготовления. NPS и график потребуются на момент заказа.

Типы лиц: поднятое лицо (RF), плоское лицо (FF) и соединение кольцевого типа (RTJ)

Тип лица определяет геометрию прокладки и метод герметизации. ASME B16.5 В разделе 6 указано, что тип поверхности по умолчанию для фланцев шейки сварного шва - "Поднятая грань". Любой заказ на поставку, в котором не указан тип лица, будет автоматически изготовлен с конфигурацией "Поднятая грань" (RF). Несогласованные типы граней фланца в фланцевом соединении являются частой ошибкой в спецификации системы трубопроводов и имеют ряд возможных результатов, включая утечку прокладок, растрескивание корпусов и т. д.

В чем разница между приподнятыми и плоскими фланцами?

Поднятая поверхность означает, что небольшое приподнятое кольцо будет обработано на поверхности поверхности фланца. Болтовая нагрузка сконцентрирована на этой приподнятой поверхности, что приводит к более высокому напряжению посадки прокладки, достигаемому с помощью небольшой прокладки. Плоская поверхность означает, что зона посадки находится заподлицо с внешним диаметром фланца; и прокладка покрывает всю поверхность фланца. Поднятая поверхность (RF) является наиболее распространенным и широко используемым типом поверхности, в основном для применений стали в стальных трубопроводах, но при соединении стальных фланцев с чугунным оборудованием (или ковким железом) используются фланцевые соединения плоской поверхности (FF). FF используется для устранения приподнятой поверхности, обнаруженной на радиочастотном фланце, которая может изгибать более слабый пластичный фланец и приводить к растрескиванию от напряжения при сжатии под давлением.Глухие фланцы типа RTJ обеспечьте высочайший уровень герметичности любого закрытия сосуда под давлением, предназначенного для самых сложных применений.

Классы материалов: Углеродистая сталь A105, фланцы сварных горловин из нержавеющей стали и сплава A182

Марка материала используется для определения температурных ограничений, коррозионного применения и физических свойств. Хотя в стандарте ASME B16.5 перечислено около сорока четырех (44) различных групп материалов, которые можно рассматривать для использования на фланцах шейки сварного шва, большинство из них попадают в четыре категории, показанные ниже, которые также являются спецификациями astm.

Когда менеджер по закупкам заказал комплект Фланцы из углеродистой стали ASTM A105 для использования на системе впрыска гипохлорита натрия (NaOCl) водоочистного сооружения не ожидали, что питтинговая коррозия начнет вызывать утечки уже через 18 мес. В NaOCl хлорид-ионы агрессивны и атаковали поверхность углеродистой стали у фланцевой поверхности. чтобы это исправить, заменили исходные фланцы на Нержавеющая сталь ASTM A182 F316, выбранный потому, что он содержит молибден (2%-3%) который ингибирует питтинг в хлоридных средах. к сожалению, стоимость замены этих фланцев составила 1/3 стоимости оригинальных фланцев плюс шесть дней простоя завода.

Смотрите Руководство по спецификации материала A105 для полной разбивки химических пределов углеродистой стали и требований к термической обработке.

Сварная шейка против скользящего фланца: матрица инженерных решений

Выбор между сварной горловиной и фланцем для надевания сводится к трем переменным: серьезность обслуживания, усталостная долговечность соединения и номинальное давление. фланцы для наклеивания недороги и просты в установке (однако они имеют инженерные недостатки в соответствии с кодами ASME.

“Внутренне они несут примерно 2/3 внутреннего давления и 1/3 усталостной долговечности фланца шейки сварного шва.”

Оценка накидных фланцев по сравнению со сварной горловиной, цитируемая из стандартного комментария ASME B16.5 в отраслевых инженерных справочниках

Прочтите окончательное руководство по типам фланцев и посетите страницу Balingsteel с фланцем сварной шейки, чтобы узнать о дополнительных применениях.

В чем разница между фланцем сварной шейки и фланцем на скользящем положении?

Фланец сварной горловины образует соединение между трубой и сосудом/оборудованием посредством одного стыкового сварного шва с полным проникновением, проходящего через ступицу, который имеет ту же прочность, что и стенка трубы. И наоборот, накидные фланцы соединяются на конце трубы двумя угловыми сварными швами (одним во внутреннем отверстии и одним на внешней поверхности). Несмотря на то, что накидные фланцы обычно дешевле сваривать, а установка происходит быстрее и проще, их соединения обеспечивают примерно одну треть усталостного срока службы конфигурации сварной горловины во время циклических операций.

Фланцы с длинной сварной горловиной (LWN): применение и размеры сопла судна

Длинная сварная горловина - это вариант стандартного фланца WN, где ступица значительно выдвинута (эффективно), а не короткий переход; это позволяет разместить стыковой сварной шов на желаемом расстоянии от сопла резервуара, сопла оборудования или сопла теплообменника, где невозможно разместить стыковой сварной шов там, где имеется доступ для проверки и сварки.

Фланцы LWN необходимы, когда выступ сопла сосуда, участок трубы, выступающий из корпуса сосуда, слишком короток, чтобы вместить стандартную ступицу WN, но при этом обеспечивает доступ сварщика и зазор неразрушающего контроля. Расширенная горловина также обеспечивает зазор для толщины изоляции, когда трубопровод выходит из изоляционного покрытия сосуда. Фланец с уменьшающейся горловиной сварного шва представляет собой специальную форму, в которой отверстие горловины сужается от отверстия на поверхности фланца до меньшего размера трубы, исключая установку редуктора. См страница фитингов стыковой сварки для соединения компонентов, используемых на концах LWN.

Сварка и установка: процедура стыковой сварки, выравнивание и контрольный список неразрушающего контроля

ASME B31.3 Код технологического трубопровода применяется к установке фланцев сварочной горловины; поддерживается многими национальными стандартами лабораторного проектирования Министерства энергетики США. Последовательность основана на требованиях, перечисленных в Руководстве по инженерным стандартам LANL; раздел REF-3; редакция 0 (http://www.lanl.gov/projects/esweb) и LBL B31.3. Руководство по технологическому трубопроводу пересмотрено 2 (http://eet.lbl.gov/правила). Оба общедоступны со своих национальных лабораторных серверов.

Сварочная бригада была направлена на станцию сжатия природного газа Альберты, когда они получили уведомление о проблеме: фланцы сварной горловины, которые были заказаны, были расточены по Списку 40, но нагнетательный трубопровод компрессора был по Списку 80. “Шаг диаметра цилиндра 6,3 мм не повлиял бы на номинальное статическое давление, - утверждает инженер-проект. ”Од тем не менее, частота пульсаций компрессора оказалась соответствующей первой собственной частоте геометрии на этапе Наш анализ показал, что это привело бы к снижению усталостного ресурса более чем на 50% из-за концентрации напряжений.“ Трехдневная задержка проекта, вызванная поиском правильных фланцев графика работы, была сочтена более целесообразной, чем смягчение проблемы пульсации.

опытные инженеры по трубопроводам постоянно указывают на несоответствие отверстий как на наиболее распространенный и дорогостоящий недостаток, которого можно избежать при установке фланцев шейки сварного шва. При соединении фланцев различных идентификаторов отверстий — частота, которая слишком сильно учитывает соединения сопла-трубы целого сосуда, поскольку сопла сосуда ASME секции VIII обычно на один график тяжелее, чем соответствующие трубопроводы B31.3, шаг отверстия должен быть скошен со скоростью 3:1 или 4:1 для поставок вблизи насосов, компрессоров или высокоскоростных линий потока.

Требования к неразрушающему контролю зависят от категории обслуживания жидкости согласно ASME B31.3:

Последовательность крутящего момента болта: согласно ASME B31.3 335.2.2 и ASME PCC-1-2019 Руководящие принципы для сборки фланцевого соединения с болтовым соединением с границей давления, крутящий момент болтов в перекрестно-перекрестном порядке, при этом не более 1/3 конечного крутящего момента, передаваемого на каждом крутящем проходе, проходит минимум три (30% 70% 100%).После первого прохода крутящего момента проверьте, чтобы грани фланца оставались параллельными, прежде чем продолжить. рекомендуется повторное затягивание после первого цикла нагрева выше 200F, поскольку релаксация ползучести прокладки снижает нагрузку на болт. См. столы крутящего момента болтов шпильки для A193 B7 крутящий момент болта значения, выраженные диаметром болта См. также руководство по спецификации фитингов для стыковой сварки для соединения компонентов.

Как приварить реборду сварного горлышка к трубе?

Сварить фланец сварной горловины с трубой следующим образом: (1) подготовить скос трубы к 37,5/ASME B16.25 и проверить соответствие отверстия. (2) установить поверхность фланца параллельно оси трубы в пределах 1/16 дюйма/фут, (3) прихваточную сварку в положениях 12, 3, 6, 9 часов (1-дюймовые прихватки), (4) корневую поверхность с GTAW и обратной продувкой аргоном (для толщины стенок 3/16’+). (5) заполнить и закрыть в соответствии с утвержденным WPS, (6) выполнить неразрушающий контроль в соответствии с соответствующей категорией услуг (см. ниже, применимо), (7) крутящие болты в перекрещивающемся порядке, три прохода.

Перспективы отрасли: Тенденции спроса на фланцы для сварных шеек 2025 — 2035

Источник: Global Market Insights, март 2026 г. Фланцы со сварными шейками представляют собой самую большую категорию продукции по выручке и составляют примерно 31% от общего рынка фланцев.

Фланцы сварных горловин составляют доминирующую группу продуктов ввода на мировом рынке фланцев, на фоне спроса, возникающего в результате проектов экспортных терминалов СПГ, работ по модернизации инфраструктуры среднего уровня нефти и газа и расширения сети водородных трубопроводов. Проекты СПГ предусматривают использование фланцев класса 600 и класса 900 WN из нержавеющей стали и сплавов для криогенных услуг (те же сорта, которые сталкиваются с наибольшим увеличением сроков выполнения заказов на станках).

Анализ объемов онлайн-поиска по фланцу трубы с “weld представляет эту модель спроса: объем ключевых слов увеличился с c.50 ежемесячных поисков в мае 2025 года до более чем 1000 поисков в месяц к октябрю 2025 года, что указывает на всплеск исследований в области закупок, который соответствовал объявлению о некоторых проектах терминалов СПГ. в конце 2025 года.

Для обычных закупок в 2025-2026 годах: изготовленные за рубежом фланцы сварных горловин класса 900 и класса 1500 в ЯИЭ 8″ и выше, как правило, доступны в течение 6-12 недель по состоянию на конец 2025 года, но из-за ограничений мощности кузницы и роста спроса со стороны программ энергетического перехода. Завершение разработки спецификаций проекта до 2 квартала 2026 года, чтобы гарантировать, что цены класса 600+ и стабильность графика мельниц позволят избежать критических задержек на пути.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется фланец трубы сварной горловины?

В чем разница между ASME B16.5 и ASME B16.47?

Можно ли использовать фланец сварной шейки с гнездовым сварным швом?

Как указать правильное отверстие для фланца сварной шейки?

Подходят ли фланцы сварных горловин для отрицательных температур?

Когда мне не следует использовать фланец сварной шейки?

Об этом руководстве

Настоящее руководство по спецификациям основано на данных о размерах и температуре давления ASME B16.5 (издание 2017 г.), стандартах материалов ASTM (A105, A350, A182, A694), коде технологического трубопровода ASME B31.3 (включая обновления кривой усталости издания 2022 г.) и ASME PCC-1. -Руководство по сборке болтовых соединений 2019 года.

Данные таблицы размеров были перекрестно проверены по двум независимым опубликованным справочным источникам. рейтинги давления и температуры были подтверждены по двум отраслевым справочным базам данных. Если данные представляют собой инженерный консенсус или справочник из одного источника, используется ограничивающий язык.

Посетить Направляющая продукта фланца сварной шейки Balingsteel для текущих цен, сроков выполнения заказов и наличия индивидуального размера.

Отзыв от инженерной группы Balingsteel.Balingsteel производит и поставляет фланцы сварных горловин ASME B16.5 из углеродистой стали, нержавеющей стали и сплавов для нефтегазовых, нефтехимических и энергетических применений. посетите страница продукта фланца шейки сварного шва для габаритных характеристик, индивидуальных размеров и оптовых цен.