通常仪表选型按照材料等级表进行选型,但有时有的设备或管线采用的是碳钢管线,但仪表只能采用不锈钢,一般来说不锈钢耐压比碳钢低,且温度升高,耐压下降更快。在这种情况下,需要注意法兰是否满足设计压力的要求,尤其是超过50℃的情况。
判断法兰是否满足温度压力依据法兰的标准,咱们常用的法兰标准为HG/T20592和ASME B16.5,下面列出了这两个标准常见的材质对应的温度压力。
举例说明
1.某脱硫项目,吸收塔设计压力为5.8MPa,设计温度为80℃,设备法兰为PN63,吸收塔碳钢+不锈钢内衬。而仪表一般为316或316L,查阅HG/T 20592,PN63压力等级下,316材质:100℃下压力为49.2bar,50℃下压力为56.1bar。316L材质:100℃为40.2bar,50℃为46.6bar。因此采用PN63的316或316L不锈钢法兰,均不满足要求,此时需要提资料给设备专业,要求仪表法兰口为PN100。316材质:100℃下压力为78.1bar,316L材质:100℃下压力为63.9bar.法兰满足温压要求。这里尤其要注意,316L材质在PN63压力等级下,100℃耐压只有4.02MPa。PN63设计压力超过4MPa就要注意了。
2.某天然气长输管线项目,设计温度70℃,设计压力10.5MPa,设备与管线均为碳钢,
管线设计压力采用Class600,查询AMSME B16.5,316材质在Class600,50℃耐压96.2bar,不满足要求,因此法兰仪表接口统一调整为Class900。(很多10MPa设计压力的天然气管线都再存这个情况,主管线上法兰式碳钢阀用Class600,而法兰仪表阀压力等级需要用Class900,如果需要配管给配温度、压力仪表的管线端法兰片,需要注意给配管提资料)
(注,实际上要达到设计温度70℃,设计压力10.5MPa,Class600压力等级下,材质也只有选A350 LF6 CL2才可以(例如一体化焊接式法兰阀),否则请提高压力等级)这里要注意,Class600,316材质在100℃下,耐压只有8.44MPa,也就是Class600标称11MPa,实际到8MPa的时候就要注意是否满足了。另外有一些设计温度超过150℃的,因为仪表选用不锈钢材质的原因,很大可能是需要提高压力等级(当然也可以改为更优的材质)。
在设备上开口的尤其注意,一般压力容器是无法随意修改设备上的开孔的,只能仪表侧进行修改。通常设备上有温度计、磁翻板、双法兰等这些设备。一些脱硫项目想统一采用不锈钢阀门也需要注意。316材质比316L材质的耐压要高一些,双法兰、压力变送器之类可以考虑膜片为316L,法兰为316材质,以提高耐压。
我根据HG/T 20592 和ASME B16.5制作了温压曲线,以便于更直观了解这些材质的特性。
通过上述曲线可以得到如下结论:
- 低碳奥氏体不锈钢(304L和316L)相同温度下耐压更低一些。
- 在425℃以前,相同温度下碳钢耐受压力更高,奥氏体不锈钢耐压更低。在425℃以后反之。
- 奥氏体不锈钢在50~200这个区间有更陡峭的耐压降低趋势。在这个区间对温度的变化引起的耐压值变化更显著。需要特别注意。
- 碳钢在300℃以上耐压降低更迅速。但奥氏体不锈钢在300℃以上反而耐压降低速度不不明显。
我做了温压曲线,可以看这些材质的温压曲线特性