Подробное описание продукта
Применение и соответствие
Фланцы ASTM A182 F321H WNRF и BLRF используются для соединений в кожухотрубных теплообменниках, трубных листах теплообменников, высокотемпературных сосудах под давлением и паропроводах, где рабочая температура находится в пределах или выше диапазона осаждения карбида хрома от 427°C до 816°C (800°F до 1500°F). В печах нефтеперерабатывающих заводов и выходных трубопроводах риформеров фланцы F321H соединяют трубы и коллекторы, работающие непрерывно при температуре выше 537°C (1000°F), где стандартные фланцы 304/304L или 316/316L подвергаются сенсибилизации по границам зерен и межкристаллитной коррозии. В соединениях каналов и корпусов теплообменников фланец WNRF обеспечивает переход с приварным стыком от трубы к фланцу, позволяя проводить полную радиографическую проверку соединения границы давления. При использовании в качестве заглушек и для изоляции фланец BLRF закрывает патрубки, люки и контрольные отверстия на корпусе или в канале теплообменника, не создавая пути для потока.
Решаемая проблема
Фланец F321H решает проблему сенсибилизации и снижения прочности при высоких температурах, которые ограничивают применение стандартных аустенитных нержавеющих фланцев. Когда нестабилизированные марки, такие как 304 или 316, подвергаются воздействию температур в диапазоне от 427°C до 816°C во время сварки, горячей формовки или эксплуатации, карбиды хрома осаждаются по границам зерен, истощая прилегающую матрицу хромом и делая ее уязвимой для межкристаллитной коррозии.
F321H содержит титан в соотношении не менее четырех частей к содержанию углерода плюс азота (Ti ≥ 4 * (C + N)), который преимущественно связывается с углеродом, образуя карбиды титана, сохраняя хром в твердом растворе и поддерживая стойкость к межкристаллитной коррозии в диапазоне сенсибилизации и за его пределами. Контролируемый диапазон содержания углерода 0,04–0,10% в F321H, более высокий, чем максимальное значение 0,08% для F321, обеспечивает прочность на ползучесть, необходимую для длительной эксплуатации при температуре выше 537°C (1000°F), где марка с более низким содержанием углерода деформировалась бы под постоянной нагрузкой. Для конфигурации BLRF конструкция заглушки исключает сквозное отверстие, позволяя фланцу герметизировать отверстие сосуда без создания потенциального пути утечки через границу давления.
Спецификация материала – ASTM A182 F321H
ASTM A182 F321H – это кованая аустенитная нержавеющая сталь с титановой стабилизацией. Обозначение "H" указывает на контролируемое более высокое содержание углерода для прочности при повышенных температурах, отличающее ее от стандартной марки F321 (UNS S32100). F321H имеет обозначение UNS S32109 и EN 1.4878.
Химический состав (согласно ASTM A182 / ASME SA182 F321H)
| Элемент | Требование (%) |
|---|---|
| Углерод (C) | 0,04 – 0,10 |
| Марганец (Mn) | 2,00 макс. |
| Фосфор (P) | 0,045 макс. |
| Сера (S) | 0,030 макс. |
| Кремний (Si) | 1,00 макс. |
| Хром (Cr) | 17,0 – 19,0 |
| Никель (Ni) | 9,0 – 12,0 |
| Титан (Ti) | 4 * (C + N) мин., 0,70 макс. |
| Железо (Fe) | Остальное |
Механические свойства (согласно ASTM A182 / ASME SA182 F321H, после закалки раствором)
| Свойство | Требование (мин.) |
|---|---|
| Предел прочности при растяжении | 515 МПа (75 ksi) |
| Предел текучести (с отступом 0,2%) | 205 МПа (30 ksi) |
| Относительное удлинение на 50 мм | 40% |
| Твердость по Роквеллу B | 95 HRB макс. |
| Твердость по Бринеллю | 217 HBW макс. |
Термическая обработка
Поковки F321H поставляются в состоянии после закалки раствором. Закалка раствором проводится при температуре, достаточной для растворения карбидов титана и любых карбидов хрома, которые могли образоваться, с последующим быстрым охлаждением для сохранения углерода и титана в растворе. Эта обработка восстанавливает коррозионную стойкость матрицы и создает однородную аустенитную структуру, необходимую для эксплуатации при высоких температурах и последующей сварки. Титановая стабилизация гарантирует, что сплав не полагается только на быстрое охлаждение для предотвращения сенсибилизации: даже после медленного охлаждения в диапазоне 427–816°C титан преимущественно образует карбиды, оставляя хром доступным для пассивной пленки.
Конструкция и размеры фланцев – WNRF и BLRF по ASME B16.5
Фланец WNRF (с приварной горловиной и повышенной поверхностью) имеет длинную коническую ступицу, которая постепенно переводит толщину стенки трубы в кольцо фланца. Эта геометрия снижает концентрацию напряжений в соединении с корпусом или каналом и позволяет проводить полную радиографическую проверку стыкового сварного соединения между трубой и фланцем, что делает WNRF предпочтительным выбором для патрубков теплообменников, соединений корпусов под высоким давлением и циклической нагрузки, где срок службы на усталость зависит от минимизации концентраторов напряжений. Внутренний диаметр соответствует заданному графику трубы, так что внутренний переход является заподлицо. Фланец BLRF (глухой с повышенной поверхностью) представляет собой сплошной диск без внутреннего диаметра, используемый для закрытия патрубков, люков и инспекционных отверстий на корпусе, в канале или на стороне трубной решетки теплообменника. Повышенная поверхность обеспечивает определенную поверхность для уплотнения прокладки; конструкция заглушки исключает сквозное отверстие как потенциальный путь утечки.
Размеры соответствуют ASME B16.5 для NPS от 1/2" до 24", с большими размерами по ASME B16.47. Высота повышенной поверхности составляет 1,5 мм для классов до 300 и 6,4 мм для классов от 400 и выше; допуск диаметра повышенной поверхности составляет ±0,8 мм для повышенной поверхности 1,6 мм и ±0,5 мм для повышенной поверхности 6,4 мм. Внешний диаметр фланца, толщина, диаметр окружности болтов, диаметр болтовых отверстий и количество болтов соответствуют таблицам ASME B16.5 для каждого размера и класса. Размеры до 48" и классы за пределами диапазона B16.5 доступны по ASME B16.47 по запросу.
Диапазон размеров и классы давления
Фланцы WNRF и BLRF доступны в размерах от NPS 1/2" до 24" по ASME B16.5, а более крупные размеры – по ASME B16.47. Классы давления включают 150, 300, 400, 600, 900, 1500 и 2500. Варианты поверхностей включают Raised Face (RF), Flat Face (FF) и Ring Type Joint (RTJ). Возможны индивидуальная подгонка внутреннего диаметра, специальные поверхности и нестандартное расположение болтовых отверстий по утвержденным чертежам.
Производственный процесс
Последовательность производства фланцев F321H включает выбор и проверку заготовки, горячую ковку или прокатку до близкой к конечной формы, закалку раствором, механическую обработку повышенной поверхности, окружности болтов, внутреннего диаметра (для WNRF) и фаски сварного шва, с последующей окончательной проверкой размеров, маркировкой и защитой поверхности. Термическая обработка выполняется перед окончательной механической обработкой, чтобы избежать деформации и обеспечить, чтобы фактивая твердость и механические свойства соответствовали состоянию после закалки раствором.
Испытания и контроль качества
Каждая партия подвергается анализу химического состава для проверки содержания углерода, хрома, никеля и титана; испытаниям на растяжение для определения предела прочности при растяжении, предела текучести и относительного удлинения; испытаниям на твердость для подтверждения максимальных значений 95 HRB / 217 HBW; и идентификации материала (PMI) для проверки марки. Неразрушающий контроль включает ультразвуковой контроль (UT) на внутреннюю целостность поковок WNRF, магнитопорошковую дефектоскопию (MT) или капиллярную дефектоскопию (PT) на обработанных поверхностях и радиографический контроль фаски сварного шва при наличии спецификации. Контроль размеров проверяет наружный диаметр фланца, толщину, окружность болтов, размер и количество болтовых отверстий, диаметр и высоту повышенной поверхности, внутренний диаметр (WNRF) и геометрию фаски сварного шва согласно ASME B16.5. Гидравлические испытания проводятся по спецификации в заказе на поставку.
Документация
Каждая партия поставляется с заводскими сертификатами испытаний (EN 10204 тип 3.1 или 3.2), записями о термической обработке (графики закалки раствором), протоколами механических испытаний, протоколами испытаний на твердость, отчетами о неразрушающем контроле (UT, MT/PT, PMI), отчетами о проверке размеров и записями об отслеживаемости материалов.
Для быстрого расчета стоимости фланцев ASTM A182 F321H WNRF или BLRF, пожалуйста, предоставьте следующую информацию:
Количество (штук) и тип фланца (WNRF или BLRF)
Номинальный размер трубы (NPS) и класс давления
Тип поверхности (RF, FF или RTJ)
Соответствие внутреннего диаметра графику трубы (для WNRF)
Специальные требования к размерам (при наличии)
Требование NACE (применимо)
Требуемый срок поставки
