Фланцы из углеродистой стали JIS B2220 SS400

Внутренний монолог: Навигация по ландшафту JIS B2220

Я сижу здесь и думаю о стандарте JIS B2220., и меня поражает, насколько отличается японская промышленная логика от миров ASME или EN.. Мы говорим о SS400 — конструкционной углеродистой стали, которая является основой японского машиностроения.. Это не просто материал; это особый баланс свариваемости и прочности на разрыв. Почему от 15А до 1500А? в “A” суффикс — японский способ обозначения номинального диаметра — от крошечной 15-миллиметровой трубы до массивной 1,5-метровой артерии.. и “К” система. Это не линейное номинальное давление, как “Класс” ЭТО. 5К, 10К, 20К… это конверты давления и температуры. Я думаю о процессе ковки для SS400.. Несмотря на то, что его часто рассматривают как «базовый’ Сталь, когда ты его подделаешь, вы выравниваете эти металлические зерна, чтобы выдержать окружное напряжение системы 30K.. Мне нужно визуализировать разницу между СОП (Накладная пластина) и СОХ (Съёмная втулка). В JIS B2220, хаб не только для галочки; это критическое усиление зоны сварки. я тоже взвешиваю “младший” эквивалент в евростандарте. У SS400 точно так же нет указанного предела текучести., но он имеет гарантированный диапазон растяжения 400 Кому 510 MPA. Это “400.” Мне нужно перейти от химического состава стали к механической геометрии поверхностей фланцев — гладкой поверхности вместо зубчатой.. А еще есть 30К — выброс высокого давления.. На этом уровне, требования к болтовым соединениям изменяют весь размер фланцевого кольца. Это танец между материальной экономией и взрывоопасным сдерживанием..

---

Технический анализ: Инженерный архетип фланцев JIS B2220 SS400

Стандарт JIS B2220 отражает приверженность Японии системной гармонизации трубопроводов.. В отличие от американского ASME B16.5, который уделяет большое внимание классам ковки под высоким давлением, или европейский EN 1092-1 со своим комплексом “Тип” система, структура JIS B2220 построена на основе “К” рейтинг — обозначение давления в килопаскалях, которое определяет эксплуатационные пределы соединения.. В основе этой системы, специально для коммунальных служб общего назначения и транспорта средней нагрузки, ложь СС400.

Металлургическая душа: Углеродистая сталь SS400

Чтобы понять эти фланцы, надо сначала разобрать SS400. Это конструкционная сталь, определенная стандартом JIS G3101.. Его часто описывают тем, что нет: это не высоколегированная сталь, это не специализированный криогенный материал, и у него нет строго обязательного химического состава для углерода. (C) или марганец (MN) точно так же, как это делает поковка А105. Вместо, это определяется его механическими характеристиками.

в “400” означает минимальную прочность на растяжение $400\text{ N/mm}^2$ (MPA). Такой акцент на пределе прочности, а не на точных химических соотношениях, позволяет сделать производственный процесс более гибким, обеспечивая при этом структурную целостность фланцевого кольца.. В процессе ковки, SS400 нагревается до пластического состояния и забивается в форму.. Это очень важно. Кастинг создает случайное, хрупкая кристаллическая структура. ковочный, однако, заставляет зерна течь по окружности фланца, Создание а “металловолокно” эффект, который значительно увеличивает устойчивость к радиальному растрескиванию при высоком крутящем моменте болта.

Химические/механические свойства	СС400 (ОН G3101)	Требование/значение
Прочность на растяжение	$400 – 510\text{ MPa}$	Гарантированная структурная магистраль
Предел текучести	$\geq 245\text{ MPa}$	По толщине $\leq 16\text{mm}$
фосфор (P)	$\leq 0.050\%$	Контроль примесей
серы (S)	$\leq 0.050\%$	Контроль примесей
относительное удлинение	$\geq 21\%$	Пластичность при нагрузке давлением

в “К” система: Расшифровка конвертов давления

В мире JIS, в “К” Ценить (5К, 10К, 16К, 20К, 30К) номинальное номинальное давление. Оно примерно соответствует давлению в кгс/см² при комнатной температуре..

• 5К и 10К: Это рабочие лошадки в области очистки воды, ОВК, и пар низкого давления. Они часто “СОП” (Накладная пластина) Типы, где фланец представляет собой плоский диск без ступицы.

• 16К и 20К: Здесь, инженерное дело усиливается. Обычно они требуют “СОХ” (Съёмная втулка) или “WN” (СВАРНАЯ ШЕЯ) профиль. Ступица действует как зона перехода напряжения., перемещение механической нагрузки от сварного шва.

• 30К: Элитный уровень для SS400. В 30К, мы имеем дело со значительным давлением ($3.0\text{ MPa}$ и выше). Толщина фланца значительно увеличивается, чтобы предотвратить “банки”— склонность фланца прогибаться внутрь к прокладке при затягивании болтов..

Рейтинг JIS	Номинальное давление	Эквивалентный класс (приблизительно)	Типичное применение
5К	$0.5\text{ MPa}$	< Класс 150	Орошение, воздух низкого давления
10К	$1.0\text{ MPa}$	Класс 150	Общие коммунальные услуги, водопровод
20К	$2.0\text{ MPa}$	Класс 300	Промышленный пар, химические линии
30К	$3.0\text{ MPa}$	Класс 600	Котлы высокого давления, нефть газ

Геометрическая эволюция: 15А до 1500А

Масштабирование от 15А (1/2″) до 1500А (60″) это не просто линейное расширение. По мере увеличения диаметра, физика суставных изменений.

В 15A ФЛАНЕЦ, отверстия для болтов расположены близко к отверстию трубы. Плечо рычага короткое, и риск вращения фланца низок. Но когда вы переезжаете в 1500A ФЛАНЕЦ, площадь поверхности, подверженная внутреннему давлению, огромна. в “Гидростатическая конечная сила” ($P \times A$) становится монстром. Для фланца 1500А 10К, сила, пытающаяся разнести два фланца, может достигать сотен тонн.. Это требует определенной схемы крепления болтов — часто 32 Кому 52 болты — для обеспечения равномерного сжатия прокладки по всей окружности.

Ступица и сварной шов: СОХ против. СОП

Необходимо задуматься, почему Хаб (СОХ) становится обязательным в высших “К” рейтинги. В съемной тарелке (СОП) ФЛАНЕЦ, сварной шов представляет собой угловой шов сзади и еще один спереди.. Напряжение полностью сосредоточено на этих двух бусинках..

В сменной втулке (СОХ) дизайн, ступица содержит дополнительный металл, который помогает поглощать изгибающий момент. Когда фланец находится под давлением, он хочет наклониться. Хаб предоставляет “ластовица” эффект, усиление соединения трубы с фланцем. Для СС400, который имеет превосходную свариваемость благодаря низкому углеродному эквиваленту., это соединение втулки с трубой становится самой прочной частью сборки, если оно выполнено правильно..

Уплотняющие поверхности: Интерфейс прокладки

Фланцы JIS B2220 обычно имеют два типа поверхности.:

1. Плоское лицо (FF): Обычное в 5K и 10K. Вся поверхность фланца плоская. Это часто используется с резиновыми прокладками по всей поверхности, чтобы предотвратить поломку хрупких чугунных клапанов или оборудования..

2. Поднял лицо (RF): Обычное в 16K, 20К, и 30 тыс.. Область вокруг отверстия увеличена на 1–3 мм.. Это концентрирует нагрузку на болт на меньшей площади прокладки., создание гораздо более плотного уплотнения.

Для фланцев SS400, отделка поверхности обычно “спиральный зубчатый” заканчивать. Это создает путь-лабиринт. Если молекула жидкости пытается вытечь наружу, оно должно путешествовать “вверх и вниз” тысячи микроскопических гребней. Трение этих выступов также предотвращает “выдувать”— катастрофический отказ, при котором внутреннее давление физически выталкивает прокладку из соединения..

Точность размеров и болтовое соединение

Стандарт JIS B2220 невероятно точен в отношении выравнивания отверстий под болты.. Фланец 10К 150А должен иметь диаметр делительной окружности. (ПКД) в пределах $\pm 1.5\text{mm}$. Если PCD выключен, болты затянутся, создание “боковая загрузка.” Боковая нагрузка на болт в системе 30К — верный путь к катастрофе.; болт уже находится под сильным натяжением, и добавление сдвиговой нагрузки может привести к внезапному, хрупкий перелом болта, вызывая цепную реакцию разрушения сустава.

Номинальный размер (A)	Внешний диаметр (D)	ПКД (C)	Отверстия для болтов (Н)	День болта (H)	Толщина (Т)
15A	95	70	4	15	12
100A	210	175	8	19	18
300A	445	400	16	25	24
600A	795	730	24	33	32
1000A	1230	1160	28	39	46

(Параметры основаны на фланце JIS B2220 10K SS400 SOP.)

Научная глубина: Релаксация стресса и термическая усталость

В высокотемпературной эксплуатации, Фланцы из нержавеющей стали 400 должны быть оценены на предмет Релаксация стресса. Когда металл нагревается, атомная решетка становится более подвижной. Натяжение болтов было установлено на $20^\circ\text{C}$ может уменьшаться по мере того, как фланец “оседает” в $200^\circ\text{C}$. Вот почему системы 20K и 30K часто требуют “горячая затяжка”— повторная затяжка болтов после достижения системой рабочей температуры..

более того, коэффициент теплового расширения SS400 составляет примерно $12 \times 10^{-6} / ^\circ\text{C}$. В большом фланце на 1500 А., A $100^\circ\text{C}$ Перепады температур могут привести к увеличению диаметра фланца почти $2\text{mm}$. Если система трубопроводов слишком жесткая, это расширение приводит к возникновению огромной осевой силы на поверхностях фланцев., потенциальное разрушение прокладки или деформация болтов.

Резюме: Стратегическая полезность кованого фланца JIS SS400

в JIS B2220 SS400 Кованый фланец это упражнение в “соответствующая инженерия.” Не используются самые дорогие сплавы., и при этом он не опирается на слишком сложную геометрию. Вместо, он использует природную прочность кованой углеродистой стали для создания предсказуемого, надежный, и высокосвариваемое соединение.

От пластинчатых фланцев 5K для водной инфраструктуры до ступичных фланцев 30K для тяжелой промышленности., система работает, потому что она учитывает ограничения материала, одновременно максимизируя его структурный потенциал за счет ковки.. Будь то небольшое подключение прибора на 15 А или основная линия на 1500 А., Стандарт JIS B2220 гарантирует, что глобальный язык сдерживания давления остается единообразным., безопасно, и эффективный.