Flanger til lave temperaturer er fremstillet af materialer, der er slagprøvet og specielt udvalgt til at bevare duktilitet og brudsejhed under området for standard kulstofstål. Når temperaturen falder til under -20°F, mister standard ASTM A105 kulstofstål sin slagfasthed og bliver modtagelig for sprødt brud. Kvaliteter til lave temperaturer er essentielle til anvendelser inden for LNG, kryogene og arktiske rørledninger, hvor svigt på grund af sprødt brud skal undgås.
Hvad er flanger til lave temperaturer?
Flanger til lave temperaturer er flanger fremstillet af materialer, der er blevet slagprøvet for at verificere deres brudsejhed ved den minimale designtemperatur. Standard kulstofstål (ASTM A105) gennemgår en duktil-til-sprød overgang, når temperaturen falder, og mister derved sin evne til at absorbere slagenergi uden at revne. Materialekvaliteter til lave temperaturer er formuleret med kontrolleret kemi og varmebehandling for at opretholde duktilitet ved temperaturer under nul. Disse flanger er reguleret af ASME B16.5 med yderligere materialekrav specificeret i den relevante kode (ASME B31.3 for procesrør) og selve materialestandarden.
Materialemuligheder
Følgende tabel opsummerer de mest almindelige flangematerialer til lave temperaturer og deres minimale driftstemperaturer:
| Materialestandard | Kvalitet | Min. designtemperatur | Nøglefunktioner | Typisk anvendelse |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50°F | Mest almindelige kulstofstål til lave temperaturer | LNG, kølede tjenester |
| ASTM A350 | LF3 | -150°F | Forbedret sejhed ved lave temperaturer | Kryogen gasbehandling |
| ASTM A182 | F304L | -425°F | Austenitisk rustfrit stål, fremragende kryogene egenskaber | LNG, flydende nitrogen |
| ASTM A182 | F316L | -425°F | Lavt kulstofindhold, korrosionsbestandigt kryogent | Korrosiv kryogen service |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50°F | Duplex, begrænset brug ved lave temperaturer | Sur gas, lavtemperatur marine |
A350 LF2 er arbejdshesten blandt kulstofstålkvaliteter til lave temperaturer, og giver god sejhed ned til -50°F til en moderat prisforhøjelse i forhold til A105. Til koldere service ned til -150°F giver A350 LF3 med sit højere nikkelindhold forbedret sejhed. Til kryogene temperaturer under -150°F kræves austenitiske rustfrie stål såsom F304L og F316L, fordi deres kubiske krystalstruktur med fladecentre forbliver duktil ved enhver temperatur.
Tryk-temperatur-klassificeringer
Tryk-temperatur-klassificeringerne for flanger til lave temperaturer følger standard ASME B16.5-tabellerne for hver materialegruppe. Austenitiske rustfrie stål bevarer deres mekaniske egenskaber exceptionelt godt ved kryogene temperaturer, og bliver faktisk stærkere, når temperaturen falder. Kulstofstålklassificeringer falder betydeligt ved lave temperaturer, og nogle materialeklasser kan blive nedklassificeret under bestemte temperaturer. Den minimale designtemperatur for hvert materiale bestemmes af materialets slagprøvningskvalificeringstemperatur, ikke af vilkårlige grænser.
Krav til slagprøvning
Charpy V-Notch (CVN) slagprøvning er standardmetoden til at verificere sejhed ved lave temperaturer. ASME B31.3 og ASME B16.5 kræver slagprøvning for alle kulstofstål- og lavlegeret stålflanger, der anvendes under -20°F. Testen udføres på emner taget fra den færdige flange eller fra repræsentative teststykker, der modtager samme varmebehandling. Minimale energi værdier er specificeret i materialestandarden og varierer afhængigt af materialekvalitet og minimal designtemperatur. Testtemperaturen skal være ved eller under den minimale designtemperatur. Slagprøvning er også påkrævet på svejsemetal og varmepåvirkede zoner for svejste konstruktioner.
Anvendelser
Flanger til lave temperaturer er kritiske komponenter i LNG-forarbejdnings-, lagrings- og transportfaciliteter, hvor temperaturer kan nå -260°F. Kryogene gasseparations- og luftforflydningsanlæg adskiller luft i oxygen, nitrogen og argon ved ekstremt lave temperaturer. Køle- og koldkassesystemer i kemiske anlæg opererer ved lave temperaturer. Arktiske og subarktiske rørledningsfaciliteter står over for omgivelsestemperaturer, der kræver materialer med høj sejhed i hele systemet. Systemer til håndtering af flydende nitrogen og flydende oxygen kræver materialer, der forbliver duktile ved deres lagertemperaturer.
Certificering og sporbarhed
Materialetestrapporter (MTR) for flanger til lave temperaturer skal inkludere slagprøvningsresultater, der viser de absorberede energiværdier for hvert testemne. Fuld sporbarhed fra stålsmeltningen til den færdige flange er påkrævet, med varmenummre stemplet på hver flange til identifikation. Tredjepartsinspektion er ofte specificeret til kritisk service ved lave temperaturer for at give uafhængig verifikation af materialeegenskaber. Positiv materialeidentifikation (PMI) test af materialekemi før installation giver yderligere kvalitetssikring.
Den vigtigste pointe er altid at specificere slagprøvede materialer til lave temperaturer for enhver flangeforbindelse under -20°F. At bruge standard kulstofstål under dets slagovergangstemperatur skaber en risiko for katastrofalt sprødt brud, som skal undgås for enhver pris.
Har du brug for flanger til lave temperaturer?
Kontakt vores ingeniørteam for ekspertudvælgelse af flanger til lave temperaturer og support til materialecertificering.
Flangeprodukter
