Фланці з вуглецевої сталі JIS B2220 SS400

Внутрішній монолог: Навігація ландшафтом JIS B2220

Я сиджу тут і думаю про стандарт JIS B2220, і мене вражає, наскільки японська промислова логіка відрізняється від світів ASME або EN. Ми говоримо про SS400 — конструкційну вуглецеву сталь, яка є основою японського машинобудування. Це не просто матеріал; це певний баланс зварюваності та міцності на розрив. Чому від 15 А до 1500 А? у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу “A” суфікс — японський спосіб позначення номінального діаметра — від крихітної 15-міліметрової труби до масивної 1,5-метрової артерії. і “До” система. Це не лінійний рейтинг тиску, як a “Клас” Є. 5До, 10До, 20До… це оболонки тиску і температури. Я думаю про процес кування для SS400. Незважаючи на те, що це часто розглядається як «основне».’ Сталі, коли ви це підробите, ви вирівнюєте ці металеві зерна, щоб впоратися з напругою кільця системи 30K. Мені потрібно візуалізувати різницю між SOP (Пластина Slip-On) і SOH (Втулка Slip-On). В JIS B2220, хаб не лише для показу; це важливе посилення для зони зварювання. Я також зважую “JR” еквівалент в євростандарті. SS400 не має заданої межі текучості таким же чином, але він має гарантований діапазон розтягування 400 для 510 Мпа. Це те “400.” Мені потрібно перейти від хімічного складу сталі до механічної геометрії поверхонь фланців — гладке покриття проти зубчастого. А ще є 30K — викид високого тиску. На тому рівні, вимоги до болтів змінюють весь розмір фланцевого кільця. Це танець між матеріальною економією та стримуванням вибухових речовин.

---

Технічний аналіз: Інженерний архетип фланців JIS B2220 SS400

Стандарт JIS B2220 втілює зобов'язання Японії щодо системної гармонізації в трубопроводах. На відміну від американського ASME B16.5, яка зосереджена на курсах кування під високим тиском, або європейський EN 1092-1 зі своїм комплексом “тип” система, структура JIS B2220 побудована навколо “До” рейтинг — позначення тиску в кілопаскалях, яке визначає робочі межі з’єднання. В основі цієї системи, особливо для комунальних послуг загального призначення та транспорту середнього тиску, брехня SS400.

Металургійна душа: Вуглецева сталь SS400

Щоб зрозуміти ці фланці, ми повинні спочатку розібрати SS400. Це конструкційна сталь, визначена JIS G3101. Його часто описують тим, що це не є: це не високолегована сталь, це не спеціалізований кріогенний матеріал, і він не має суворо встановленого хімічного складу для вуглецю (C) або марганцю (MN) таким же чином робить кування A105. Натомість, це визначається його механічними характеристиками.

у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу “400” означає мінімальну міцність на розрив $400\text{ N/mm}^2$ (Мпа). Ця увага приділяється міцності на розрив, а не точним хімічним співвідношенням, що забезпечує більш гнучкий процес виробництва, забезпечуючи при цьому структурну цілісність фланцевого кільця. У процесі кування, SS400 нагрівають до свого пластичного стану та забивають у форму. Це критично. Кастинг створює випадковий, крихка кристалічна структура. кувальний, однак, змушує зерна текти по колу фланця, створення a “металоволокнисті” ефект, який значно підвищує стійкість до радіального розтріскування під високим крутним моментом болта.

Хімічні/механічні властивості	SS400 (HE G3101)	Вимога/Значення
Межа міцності	$400 – 510\text{ MPa}$	Гарантована структурна основа
Плинності	$\geq 245\text{ MPa}$	Для товщини $\leq 16\text{mm}$
фосфор (P)	$\leq 0.050\%$	Контроль домішок
сірки (S)	$\leq 0.050\%$	Контроль домішок
Відносне подовження	$\geq 21\%$	Пластичність для тиску

у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу “До” система: Розшифровка конвертів тиску

У світі JIS, у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу “До” Значення (5До, 10До, 16До, 20До, 30До) є номінальним тиском. Це приблизно відповідає тиску в кгс/см² при кімнатній температурі.

• 5K і 10K: Це робочі конячки очищення води, Системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, і пара низького тиску. Вони часто “SOP” (Пластина Slip-On) Типи, де фланець — плоский диск без маточини.

• 16K і 20K: тут, інженерія посилюється. Зазвичай вони вимагають a “SOH” (Втулка Slip-On) або “WN” (Приварити горловину) профіль. Концентратор діє як зона переходу напруги, перенесення механічного навантаження від зварного шва.

• 30До: Елітний рівень для SS400. На 30 тис, ми маємо справу зі значним тиском ($3.0\text{ MPa}$ і вище). Щоб запобігти, товщина фланця різко збільшується “купірування”— схильність фланця вигинатися всередину до прокладки, коли болти затягуються.

Рейтинг JIS	Номінальний тиск	Еквівалентний клас (приблизно)	Типове застосування
5До	$0.5\text{ MPa}$	< Клас 150	зрошення, повітря низького тиску
10До	$1.0\text{ MPa}$	Клас 150	Загальні комунальні послуги, водопроводи
20До	$2.0\text{ MPa}$	Клас 300	Промислова пара, хімічні лінії
30До	$3.0\text{ MPa}$	Клас 600	Котли високого тиску, нафтовий газ

Геометрична еволюція: 15А до 1500А

Масштабування від 15А (1/2″) до 1500А (60″) це не просто лінійне розширення. У міру збільшення діаметра, змінюється фізика суглоба.

В а 15A ФЛАНЦЕВІ, отвори під болти знаходяться близько до отвору труби. Плече важеля коротке, і ризик повороту фланця низький. Але коли ви переходите до a 1500A ФЛАНЦЕВІ, площа поверхні, що піддається внутрішньому тиску, є масивною. у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу “Гідростатична кінцева сила” ($P \times A$) стає монстром. Для фланця 1500A 10K, сила, яка намагається розірвати два фланці, може досягати сотень тонн. Для цього часто потрібна спеціальна схема болтів 32 для 52 болти—для забезпечення рівномірного стиснення прокладки по всій окружності.

Втулка і зварний шов: SOH проти. SOP

Потрібно подумати, чому Hub (SOH) стає обов'язковим у вищ “До” рейтинги. У тарілці Slip-on (SOP) ФЛАНЦЕВІ, зварний шов є кутовим швом ззаду та іншим спереду. Напруга повністю зосереджена на цих двох намистинах.

У втулці Slip-on (SOH) дизайн, втулка забезпечує додатковий метал, який допомагає поглинати згинальний момент. Коли фланець знаходиться під тиском, воно хоче нахилитися. Концентратор забезпечує a “ластовиця” ефект, посилення сполучення труба-фланець. Для SS400, який має чудову зварюваність завдяки низькому вуглецевому еквіваленту, це з'єднання втулки з трубою стає найміцнішою частиною вузла, якщо його виконати правильно.

Ущільнювальні поверхні: Інтерфейс прокладки

Фланці JIS B2220 зазвичай бувають двох типів:

1. Плоске обличчя (FF): Поширений у 5K і 10K. Вся поверхня фланця плоска. Це часто використовується з повними гумовими прокладками, щоб запобігти поломці крихких чавунних клапанів або обладнання.

2. Підняті обличчя (РФ): Поширений у 16K, 20До, і 30 тис. Область навколо отвору піднята на 1-3 мм. Це зосереджує навантаження на болт на меншій площі прокладки, створюючи набагато щільніше ущільнення.

Для фланців SS400, обробка поверхні зазвичай a “спірально зазубрені” закінчити. Це створює лабіринт. Якщо молекула рідини намагається витекти, воно має подорожувати “вгору і знову” тисячі мікроскопічних хребтів. Тертя цих виступів також запобігає прокладці “видування”— катастрофічна поломка, коли внутрішній тиск фізично виштовхує прокладку із з’єднання.

Точність розмірів і болтове кріплення

Стандарт JIS B2220 неймовірно точний щодо вирівнювання отвору під болт. Фланець 10K 150A повинен мати діаметр ділильного кола (PCD) в межах $\pm 1.5\text{mm}$. Якщо PCD вимкнено, болти закрутяться, створення “бокове завантаження.” Бічне завантаження болта в системі 30K є рецептом катастрофи; болт вже знаходиться під сильним натягом, і додавання зсувного навантаження може призвести до раптового, крихкий злам болта, викликаючи ланцюгову реакцію руйнування суглоба.

Номінальний розмір (A)	Зовні Діам (D)	PCD (C)	Отвори під болти (N)	День болта (H)	Товщина (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

(Параметри на основі JIS B2220 10K SS400 SOP фланець)

Наукова глибина: Релаксація стресу та термічна втома

При високій температурі служби, Необхідно оцінити фланці SS400 Розслаблення стресу. У міру нагрівання металу, атомна решітка стає більш рухливою. Натяг болтів, встановлений на $20^\circ\text{C}$ може зменшуватися в міру фланця “осідає” в $200^\circ\text{C}$. Ось чому часто потрібні системи 20K і 30K “гаряче затягування”— знову затягніть болти, коли система досягне робочої температури.

Крім того, Коефіцієнт теплового розширення SS400 становить приблизно $12 \times 10^{-6} / ^\circ\text{C}$. У великому фланці 1500А, A $100^\circ\text{C}$ зміна температури може спричинити майже збільшення діаметра фланця $2\text{mm}$. Якщо система трубопроводів занадто жорстка, це розширення перетворюється на величезну осьову силу на поверхнях фланців, це може призвести до розчавлення прокладки або руйнування болтів.

резюме: Стратегічна корисність кованого фланця JIS SS400

у водопровідній воді легко розмножуються бактерії та мікроорганізми в цій частині трубопроводу Кований фланець JIS B2220 SS400 є вправою в “відповідна інженерія.” Тут не використовуються найдорожчі сплави, він також не покладається на надто складну геометрію. Натомість, він використовує властиву міцність кованої вуглецевої сталі для створення передбачуваного, надійний, і добре зварюване з'єднання.

Від пластинчастих фланців 5K для інфраструктури водопостачання до фланців втулки 30K для важкої промисловості, система працює, тому що вона поважає межі матеріалу, максимізуючи його структурний потенціал за допомогою кування. Незалежно від того, чи це невелике підключення приладу на 15 А, чи магістраль на 1500 А, Стандарт JIS B2220 гарантує, що глобальна мова стримування тиску залишається послідовною, безпечний, і ефективний.