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常見的法蘭（閥門）的壓力等級(jí)體系有哪些？

歐洲體系

a.德國(guó)（DIN）

管法蘭：歐式法蘭（大外徑接管）

壓力等級(jí)：PN0.1、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、25.0、32.0、40.0 13個(gè)等級(jí)

公稱直徑：DN6～4000mm

b. 前蘇聯(lián)（ΓOCT）

管法蘭：歐式法蘭（小外徑接管）

壓力等級(jí)：PN 0.1、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、20.0 11個(gè)等級(jí)

公稱直徑：DN6~3000mm

德國(guó)管法蘭標(biāo)準(zhǔn)DIN和前蘇聯(lián)管法蘭標(biāo)準(zhǔn)ΓOCT在PN≤16.0的等級(jí)中可以配對(duì)使用,但已不能互換(因?yàn)榻庸艹叽缦盗胁煌?。隨著前蘇聯(lián)解體,其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系ΓOCT目前在國(guó)際工程上已很少用。

美洲體系

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI B16.5《鋼制管法蘭及法蘭管件》是一個(gè)比較完整、比較成熟同時(shí)也是國(guó)際上比較流行、比較通用的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

管法蘭：美式法蘭（接管外徑為大外徑）

壓力等級(jí)：CL 150 300 400 600 900 1500 2500 Psi 7個(gè)等級(jí)

公稱直徑：DN15~600mm

美國(guó)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系A(chǔ)NSI中常用的標(biāo)準(zhǔn)有：

ASME/ANSI B16.5 管法蘭和法蘭管件

ASME/ANSI B16.47 大直徑鋼法蘭

中國(guó)化工行業(yè)HG體系和SH體系

中國(guó)化工行業(yè)HG/T20592-20614體系本質(zhì)上為歐標(biāo)法蘭（密封面/螺栓連接配對(duì)尺寸），接管外徑分大外徑和小外徑系列。HG/T20615-20635體系本質(zhì)上為美標(biāo)法蘭（密封面/螺栓連接配對(duì)尺寸，但無CL400系列），接管外徑為大外徑系列。

石化行業(yè)SH 3406體系本質(zhì)上為美標(biāo)法蘭，接管外徑為大外徑系列。幾乎等效于ASME體系。

日本JIS、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、英國(guó)BS、法國(guó)NF、中國(guó)JB、GB法蘭不太常用，本文不再贅述，但本質(zhì)脫離不開上述兩個(gè)體系。

決定壓力等級(jí)選擇的因素是哪些？

設(shè)計(jì)參數(shù)

主要是設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系

不同的標(biāo)準(zhǔn)體系，其公稱壓力等級(jí)系列是不同的，對(duì)應(yīng)的溫度-壓力表也不相同。或者說，相同的設(shè)計(jì)條件，而選用不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，其公稱壓力等級(jí)是不同的。因此，在確定管道公稱壓力等級(jí)之前，應(yīng)首先確定其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系。

材料

不同的材料，其機(jī)械性能是不同的，那么它們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)中的溫度-壓力表上的對(duì)應(yīng)值也是不相同的。因此在確定管道的公稱壓力之前應(yīng)首先確定管道及其元件的材料。材料的選用是由設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力和操作介質(zhì)確定的。

管道中各元件的材料標(biāo)準(zhǔn)往往是不同的，一般情況下，管子用管材，法蘭用鍛材，而閥門多用鍛材、鑄材。無論用什么材料標(biāo)準(zhǔn)，它們都應(yīng)該是同等級(jí)的材料，即具有對(duì)操作條件的同等適應(yīng)性和等強(qiáng)度；注意管材、板材、棒材、鑄材的配伍。

操作介質(zhì)

一般情況下，管道的公稱壓力在對(duì)應(yīng)溫度下的許用壓力不得超出其設(shè)計(jì)壓力。

對(duì)由于管子及其元件失效而將造成嚴(yán)重危害或易于產(chǎn)生重大事故的介質(zhì)，在考慮其公稱壓力等級(jí)時(shí)，不應(yīng)僅僅按溫度-壓力表來確定，應(yīng)適當(dāng)提高其公稱壓力等級(jí)，即提高其安全可靠系數(shù)。老版本的SH3059、SYJ1064標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此都有詳細(xì)的規(guī)定，例如：

對(duì)輸送劇毒介質(zhì)的管道，當(dāng)采用SH標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其公稱壓力等級(jí)應(yīng)不低于PN5.0MPa；當(dāng)采用JB標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，應(yīng)不低于PN4.0MPa；

對(duì)輸送氫氣、氨氣、液態(tài)烴等介質(zhì)的管道，當(dāng)采用老版SH標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，無論介質(zhì)的操作壓力是多少，其最低公稱壓力等級(jí)應(yīng)不低于PN2.0MPa，當(dāng)采用JB標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，應(yīng)不低于PN2.5MPa；

對(duì)輸送一般可燃介質(zhì)的管道，當(dāng)采用老版本SH標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，其公稱壓力等級(jí)應(yīng)不低于PN2.0MPa，當(dāng)采用JB標(biāo)準(zhǔn)體系時(shí)，應(yīng)不低于PN1.6MPa。

介質(zhì)溫度及管系附加力

許多法蘭標(biāo)準(zhǔn)都給出這樣一個(gè)注釋:其溫度-壓力表的對(duì)應(yīng)值是指法蘭不受沖擊載荷的對(duì)應(yīng)值。事實(shí)上，法蘭遭受外部管道給予的彎曲、振動(dòng)、溫度循環(huán)等附加載荷時(shí)，都將影響其密封性，甚至影響到強(qiáng)度的可靠性，此時(shí)應(yīng)將這些外部載荷折算成當(dāng)量介質(zhì)壓力來確定管道所需的公稱壓力（特別重要，這也是很多設(shè)計(jì)院在根據(jù)法蘭溫度壓力曲線選擇法蘭壓力等級(jí)時(shí)，往往留有裕量的原因）。

給予法蘭的外載荷主要是由管系的熱脹冷縮引起的。一般情況下，對(duì)于PN2.0等級(jí)的法蘭，當(dāng)其工作溫度大于200℃時(shí)，或PN5.0及以上等級(jí)的法蘭在工作溫度大于400℃時(shí)，均應(yīng)考慮管系對(duì)法蘭產(chǎn)生的附加載荷的影響，否則應(yīng)提高管系的公稱壓力等級(jí)。

那我們選個(gè)法蘭壓力等級(jí)試試？

設(shè)計(jì)溫度：300℃，設(shè)計(jì)壓力：15MPa，材質(zhì)A105，準(zhǔn)備選擇HG/T20615美標(biāo)法蘭，壓力等級(jí)該怎么選？

查HG/T20615-4.0.1,材料類別1.1，

查HG/T20615-7.0.1-2,材料類別1.1，則法蘭壓力等級(jí)應(yīng)選CL1500。

是否一定就是正確結(jié)果？不見得！在苛刻工況，我們還需要評(píng)估法蘭承受外載情況，根據(jù)當(dāng)量壓力法等方法，將外載荷折算成當(dāng)量壓力，將外載當(dāng)量壓力與設(shè)計(jì)壓力相加后，再與溫度組合，根據(jù)材料和法蘭標(biāo)準(zhǔn)選法蘭。至于當(dāng)量壓力法如何使用，GB150、SH3041等標(biāo)準(zhǔn)非常清晰，不再贅述!

法蘭標(biāo)準(zhǔn)上法蘭的溫度壓力額定值是怎么來的？

對(duì)于HG法蘭-2009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(jì)算：

p（bar）=（PN值X設(shè)計(jì)強(qiáng)度）/225。

設(shè)計(jì)強(qiáng)度按下值取得：

a當(dāng)工作溫度低于材料的蠕變溫度時(shí)，取材料的屈服強(qiáng)度。

b蠕變溫度時(shí)取材料許用應(yīng)力的1.5倍。

c材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于225MPa時(shí)，取225MPa。

對(duì)于HG法蘭-2009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(jì)算：

p（bar）=（Class值X10X設(shè)計(jì)許用應(yīng)力）/8750。

對(duì)于該公式，CLass150時(shí)，以115代入。

設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度的25%的1.25倍。

c由高溫長(zhǎng)期強(qiáng)度決定的許用應(yīng)力值。且p不能超過按照使用經(jīng)驗(yàn)確定的最大工作壓力限定值。

更重要的是，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富的小伙伴可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，有很多材料在各類法蘭標(biāo)準(zhǔn)中找不到溫度壓力額定值，沒辦法選擇法蘭壓力等級(jí)。這是問題嗎？顯然不是!

我們本節(jié)列舉的法蘭溫度壓力額定值公式就是為這個(gè)服務(wù)的！您可以根據(jù)上述材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等參數(shù)，自行算出溫度壓力額定值！

CL150（PN20）的法蘭是否對(duì)應(yīng)PN2.5、PN6、PN10、PN16？

其實(shí)這個(gè)問題很常見，也很奇葩。首先，配對(duì)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(chǎng)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。

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