◆還是先來說一下法蘭的標(biāo)準(zhǔn)體系:
國際上的法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系主要有兩個。一個是以歐盟EN標(biāo)準(zhǔn)為代表的歐洲法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系(公稱壓力等級以PN表示),另一個是以美國ASME為代表的美洲法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系(公稱壓力等級以Class表示)。此外,還有日本的JIS標(biāo)準(zhǔn)體系(公稱壓力等級以K表示)。后者不常用,我們今天主要談歐洲和美洲法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系。
歐盟EN法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系由兩個體系組成,一個以原來的DIN(德國標(biāo)準(zhǔn))、NF(法國標(biāo)準(zhǔn))、BS(英國標(biāo)準(zhǔn))為基礎(chǔ)制定的EN1092-1,另一個是以ASMEB16.5為基礎(chǔ)制定的EN1759-1。國內(nèi)談的歐標(biāo)法蘭體系常常指的是EN1092-1的法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系,本文亦是如此。
EN1092-1包含了公稱壓力為PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN100共7檔,公稱尺寸為DN10-DN4000。
美標(biāo)ASME法蘭標(biāo)準(zhǔn)體系主要由ASMEB16.5和ASMEB16.47兩個標(biāo)準(zhǔn)組成,ASMEB16.5口徑范圍為DN600及以下,ASMEB16.47包含A、B兩個系列,用在DN600以上的場合。其中ASMEB16.47A是在MSS SP-44的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。ASMEB16.47B是在API605的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。需注意,ASMEB16.47A(對應(yīng)HG20623A/SH3406-2013大直徑A)、ASMEB16.47B(對應(yīng)HG20623B/SH3406-2013大直徑B)的A、B系列是配對尺寸等外形尺寸的區(qū)分,與法蘭接管端的英制和公制外徑是兩個概念。
◆再來談?wù)劮ㄌm的配對尺寸與接管尺寸:
法蘭的配對尺寸,指的是法蘭的螺栓個數(shù)、螺栓直徑、密封面寬度、密封面高度等尺寸,只有兩片法蘭的這些尺寸完全一致,才能保持法蘭的準(zhǔn)確連接和密封可靠。很顯然,不同標(biāo)準(zhǔn)系列,不同壓力等級的法蘭,基本上無法配對。有例外,但例外的范圍很小,工程上一般也不這么做,若朋友們有興趣,可參考壓力管道人微信公眾號知道用溫度壓力額定值選法蘭就完了?還有這些你不知道的!一文。
我們常說的要區(qū)分法蘭的歐標(biāo)美標(biāo),主要指的就是不同標(biāo)準(zhǔn)體系的法蘭,配對尺寸不一致,無法連接。對于對焊法蘭,接管尺寸就是上圖的φ值。對于平焊法蘭和承插法蘭,就是插入接管的法蘭口尺寸。
想一想 ,很多工作數(shù)十年的管道工程師,居然分不清法蘭配對尺寸的歐標(biāo)美標(biāo)和接管尺寸的公制英制,也是醉了!
◆那么,最后,來談一談法蘭的公稱壓力等級問題。
公稱壓力等級是法蘭強度的一個分組。不同材質(zhì)的法蘭,不同公稱壓力等級,其特定溫度下許用的最大無沖擊工作壓力是不一樣的,這就是溫度壓力額定值的概念。
對于歐標(biāo)法蘭,國內(nèi)常用的是HG20592標(biāo)準(zhǔn),在其97標(biāo)準(zhǔn),壓力等級分別為N0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN10.0,由于壓力等級是無量綱的,但是確確實實是跟MPa有關(guān)聯(lián)。到了09標(biāo)準(zhǔn),壓力等級變成了跟Bar關(guān)聯(lián),分別為PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN100共7檔。對于09標(biāo)準(zhǔn),特定材質(zhì)的歐標(biāo)法蘭,其不同工作溫度下允許的最大工作壓力可用下式計算:
p(bar)=(PN值X設(shè)計強度)/225。設(shè)計強度按下值取得:a當(dāng)工作溫度低于材料的蠕變溫度時,取材料的屈服強度。b蠕變溫度時取材料許用應(yīng)力的1.5倍。c材料的設(shè)計強度高于225MPa時,取225MPa。
對于美標(biāo)法蘭,國內(nèi)常用的標(biāo)準(zhǔn)之一是HG20615/HG20623A/B標(biāo)準(zhǔn),在其97標(biāo)準(zhǔn),壓力等級分別為PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0、PN42.0。到了09標(biāo)準(zhǔn),壓力等級變成跟ASME標(biāo)準(zhǔn)一致,分別為CLass150、CLass300、CLass600、CLass900、CLass1500、CLass2500。
對于09標(biāo)準(zhǔn),特定材質(zhì)的美標(biāo)法蘭,其不同工作溫度下允許的最大工作壓力可用下式計算:p(bar)=(Class值X10X設(shè)計許用應(yīng)力)/8750。對于該公式,CLass150時,以115代入。設(shè)計許用應(yīng)力(MPa)按下值取得:a常溫或設(shè)定溫度下材料屈服強度的60%(碳鋼和低合金鋼)或70%(不銹鋼)。b常溫或設(shè)定溫度下抗拉強度的25%的1.25倍。c由高溫長期強度決定的許用應(yīng)力值。且p不能超過按照使用經(jīng)驗確定的最大工作壓力限定值。
那么,其實就很明白了:
對于歐標(biāo)法蘭,我們常用PNXX來表示其公稱壓力等級。由于PNXX是一個無量綱的單位,我們一般不在PNXX后面跟上bar(HG20592-09)或者M(jìn)Pa(HG20592-97)。
對于美標(biāo)法蘭HG20592-97曾用PN2.0、PN5.0、PN11.0、PN15.0、PN26.0、PN42.0表示其壓力等級,到了09版HG20615/HG20623標(biāo)準(zhǔn),只用CLass(簡寫成CL)XX表示其壓力等級。寫成150LB等也非一種標(biāo)準(zhǔn)寫法。
任何法蘭公稱壓力等級的選定,必須知道在明確法蘭材質(zhì)的前提下,查法蘭標(biāo)準(zhǔn),復(fù)核其溫度壓力額定值。當(dāng)然,溫度壓力額定值你自己按照上述方法計算也可。
◆CL150(PN20)的法蘭是否對應(yīng)PN2.5、PN6、PN10、PN16?
其實這個問題很常見,也很奇葩。首先,配對尺寸不同,再者,接管外徑有可能是相同的,也有可能是不同的。更重要的是,CL150的法蘭能否用在PN2.5、PN6、PN10、PN16的場合?那要查相應(yīng)的法蘭標(biāo)準(zhǔn),看特定的溫度壓力額定值(特定材料的法蘭在工作溫度下允許的最大工作壓力)能否滿足要求。但是,和PN2.5、PN6、PN10、PN16的法蘭配對,大概率是不可以的。具體看標(biāo)準(zhǔn)。
◆為了避免法蘭買錯或者用錯,該如何標(biāo)注法蘭?
至少,你應(yīng)該注明下列內(nèi)容:壓力等級、材質(zhì)、密封面型式、接管外徑和壁厚,當(dāng)然,平焊法蘭/承插法蘭,可以不用注明接管壁厚。就是這樣!