Фланцы стальные ASME B16.5: размерный ряд, классы давления и материалы исполнения
Фланцы стальные ASME B16.5 — трубопроводная арматура присоединительного типа, размерный ряд которой охватывает номинальные диаметры от 1/2 до 24 дюймов (DN 15–600) и семь классов давления: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Стандарт регламентирует геометрию присоединительных поверхностей, толщину тарелки, диаметр и количество болтовых отверстий, а также допустимые материалы. В российской практике документ применяется параллельно с ГОСТ 33259 и ГОСТ 12815 при проектировании импортного и смешанного оборудования.
Конструктивные исполнения
Стандарт ASME B16.5 распространяется на семь типов фланцев, каждый из которых имеет собственную область применения по условиям нагружения и требованиям к герметичности разъёма:
- плоские приварные (slip-on) — классы 150–1500, рабочие давления до 25,5 МПа при 38 C;
- приварные встык (welding neck) — классы 150–2500, применяются на линиях с циклическими нагрузками и вибрацией;
- свободные на фланце-кольце (lap joint) — для стыковки с отбортовкой труб из нержавеющих и цветных сплавов;
- резьбовые (threaded) — DN 15–100, монтаж без сварки на трубопроводах малого диаметра;
- глухие (blind) — заглушки тупиковых участков, ревизионных узлов и коллекторов;
- под прокладку с выступом и впадиной (tongue-and-groove) — уплотнение в агрессивных средах.
Материалы и температурные режимы
Материальное исполнение определяется таблицей материалов стандарта и условиями эксплуатации. Углеродистая сталь группы 1.1 (ASTM A105) применяется в диапазоне от –29 до +425 C на паропроводах, водяных и нефтяных линиях. Легированные стали ASTM A182 F11, F22, F91 рассчитаны на температуры до +650 C в установках каталитического крекинга и энергетических котлах. Коррозионностойкие аустенитные марки A182 F304, F316, F321 сохраняют работоспособность от –196 до +540 C в системах с агрессивными средами. Для низкотемпературных условий до –46 C используют A350 LF2.
| Класс давления | DN | Материал | Рабочее давление, МПа | Температура, C |
|---|---|---|---|---|
| 150 | 15–600 | A105 | 1,96 | –29…+425 |
| 300 | 15–600 | A105 | 5,11 | –29…+425 |
| 600 | 15–600 | A182 F11 | 10,2 | до +540 |
| 900 | 15–600 | A182 F22 | 15,3 | до +590 |
| 1500 | 15–600 | A182 F91 | 25,5 | до +650 |
| 2500 | 15–300 | A182 F316 | 42,5 | до +540 |
Присоединительные поверхности и уплотнения
Геометрия уплотнительной поверхности определяет тип прокладки и достижимую герметичность. Исполнение RF (raised face) с высотой выступа 1,6 мм для классов 150–300 и 6,4 мм для классов 400–2500 комплектуется спирально-навитыми или паронитовыми прокладками. Поверхность RTJ (ring joint) с канавкой под металлическое кольцо овального или восьмиугольного сечения применяется в классах 600–2500 на линиях высокого давления водорода, природного газа и перегретого пара. Исполнение FF (flat face) без выступа используется с полнопрофильными прокладками на чугунной арматуре и в системах с низким давлением.
Применение в промышленных системах
- нефтегазопереработка — обвязка колонн ректификации, реакторов гидроочистки, теплообменников;
- энергетика — паропроводы высокого давления, питательные линии котлов-утилизаторов;
- нефтехимия — трубопроводы этиленовых и пропиленовых установок, узлы полимеризации;
- судостроение — системы забортной воды, топливные и балластные магистрали;
- водоснабжение и теплосети — насосные станции, узлы ввода и распределительные гребёнки.
Контроль и маркировка
Каждый фланец маркируется с указанием номинального диаметра, класса давления, материала, торгового знака изготовителя и обозначения стандарта. Приёмо-сдаточные испытания включают ультразвуковой контроль поковок, проверку химического состава плавки, измерение твёрдости и гидравлические испытания. Крепёж подбирается по ASTM A193/A194 с учётом температурного режима и коэффициента линейного расширения материала фланца.
Вопросы и ответы
Чем класс давления 300 отличается от 150 по геометрии?
Класс 300 имеет увеличенную толщину тарелки, больший диаметр болтовой окружности и большее количество крепёжных отверстий. Это обеспечивает рабочее давление 5,11 МПа против 1,96 МПа у класса 150 при одинаковом номинальном диаметре.
Какая прокладка применяется для поверхности RTJ?
Для исполнения RTJ используются металлические кольцевые прокладки овального или восьмиугольного профиля по API 6A. Материал кольца — мягкая сталь, нержавеющая сталь или сплав с инконелем в зависимости от агрессивности среды.
Допускается ли замена фланца ASME B16.5 на ГОСТ 33259?
Прямая замена возможна только при совпадении присоединительных размеров: диаметра болтовой окружности, количества и диаметра отверстий, высоты уплотнительного выступа. В остальных случаях требуется пересчёт узла и замена крепежа.
Какой материал выбрать для температур ниже –29 C?
Для низкотемпературных условий применяют сталь ASTM A350 LF2 с ударной вязкостью, подтверждённой при –46 C. Для криогенных режимов до –196 C используют аустенитные марки A182 F304 и F316.
