Mặt bích thép carbon JIS B2220 SS400

Độc thoại nội tâm: Điều hướng cảnh quan JIS B2220

Tôi đang ngồi đây suy nghĩ về tiêu chuẩn JIS B2220, và điều làm tôi ngạc nhiên là logic công nghiệp của Nhật Bản khác biệt như thế nào so với thế giới ASME hoặc EN. Chúng ta đang nói về SS400—một loại thép cacbon kết cấu là nền tảng của kỹ thuật Nhật Bản. Nó không chỉ là vật liệu; đó là sự cân bằng cụ thể giữa khả năng hàn và độ bền kéo. Tại sao 15A đến 1500A? những “A” hậu tố—cách biểu thị đường kính danh nghĩa của người Nhật—từ một ống nhỏ 15mm đến một động mạch khổng lồ dài 1,5 mét. và “K” hệ thống. Đây không phải là đánh giá áp suất tuyến tính theo cách “Lớp học” Là. 5K, 10K, 20K… đây là những phong bì có nhiệt độ áp suất. Tôi đang nghĩ về quá trình rèn SS400. Mặc dù nó thường được coi là 'cơ bản’ Thép, khi bạn giả mạo nó, bạn đang căn chỉnh các hạt kim loại đó để xử lý ứng suất vòng của hệ thống 30K. Tôi cần hình dung sự khác biệt giữa một SOP (Tấm trượt) và một SOH (Trung tâm trượt). Trong JIS B2220, trung tâm không chỉ để trưng bày; đó là sự gia cố quan trọng cho vùng hàn. Tôi cũng đang cân “JR” tương đương với tiêu chuẩn Châu Âu. SS400 không có điểm lợi nhuận cụ thể theo cách tương tự, nhưng nó có phạm vi kéo được đảm bảo là 400 để 510 MPa. Đó là “400.” Tôi cần chuyển từ đặc tính hóa học của thép sang hình học cơ học của các mặt bích—lớp hoàn thiện nhẵn so với lớp răng cưa. Và sau đó là 30K—giá trị ngoại lệ ở áp suất cao. Ở cấp độ đó, các yêu cầu bắt bu lông thay đổi toàn bộ kích thước của vòng mặt bích. Đó là một điệu nhảy giữa nền kinh tế vật chất và ngăn chặn chất nổ.

---

Phân tích kỹ thuật: Nguyên mẫu kỹ thuật của mặt bích JIS B2220 SS400

Tiêu chuẩn JIS B2220 thể hiện cam kết của Nhật Bản về sự hài hòa mang tính hệ thống trong đường ống. Không giống như ASME B16.5 của Mỹ, tập trung chủ yếu vào các lớp rèn áp suất cao, hoặc EN Châu Âu 1092-1 với sự phức tạp của nó “Loại” hệ thống, Khung JIS B2220 được xây dựng xung quanh “K” đánh giá - chỉ định áp suất dựa trên Kilopascal xác định giới hạn hoạt động của khớp. Trọng tâm của hệ thống này, đặc biệt là cho các tiện ích đa năng và vận chuyển áp suất vừa phải, dối trá SS400.

Linh hồn luyện kim: Thép cacbon SS400

Để hiểu những mặt bích này, trước tiên chúng ta phải mổ xẻ SS400. Nó là một loại thép kết cấu được xác định bởi JIS G3101. Nó thường được mô tả bởi những gì nó không phải: nó không phải là thép hợp kim cao, nó không phải là vật liệu đông lạnh chuyên dụng, và nó không có thành phần hóa học được quy định nghiêm ngặt đối với Carbon (C) hoặc Mangan (MN) giống như cách rèn A105. Thay vì, nó được xác định bởi hiệu suất cơ học của nó.

những “400” biểu thị độ bền kéo tối thiểu của $400\text{ N/mm}^2$ (MPa). Việc tập trung vào khả năng chịu kéo thay vì tỷ lệ hóa học chính xác cho phép quy trình sản xuất linh hoạt hơn đồng thời đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc của vòng mặt bích. Trong quá trình rèn, SS400 được nung nóng đến trạng thái dẻo và được rèn thành hình. Điều này rất quan trọng. Việc truyền tạo ra sự ngẫu nhiên, cấu trúc tinh thể giòn. rèn, tuy nhiên, buộc các hạt chảy dọc theo chu vi của mặt bích, tạo ra một “sợi kim loại” hiệu ứng làm tăng đáng kể khả năng chống nứt xuyên tâm dưới mô-men xoắn bu lông cao.

Thuộc tính hóa học/cơ khí	SS400 (HE G3101)	Yêu cầu/Giá trị
Độ bền kéo	$400 – 510\text{ MPa}$	Xương sống kết cấu được đảm bảo
Mang lại sức mạnh	$\geq 245\text{ MPa}$	Đối với độ dày $\leq 16\text{mm}$
phốt pho (P)	$\leq 0.050\%$	Kiểm soát tạp chất
lưu huỳnh (S)	$\leq 0.050\%$	Kiểm soát tạp chất
Kéo dài	$\geq 21\%$	Độ dẻo khi tải áp suất

những “K” hệ thống: Giải mã phong bì áp lực

Trong thế giới JIS, những “K” Giá trị (5K, 10K, 16K, 20K, 30K) là mức áp suất danh nghĩa. Nó gần tương ứng với áp suất tính bằng kgf/cm2 ở nhiệt độ phòng.

• 5K và 10K: Đây là những con ngựa của việc xử lý nước, HVAC, và hơi nước áp suất thấp. Họ thường xuyên “SOP” (Tấm trượt) loại, trong đó mặt bích là một đĩa phẳng không có trục.

• 16K và 20K: Đây, kỹ thuật tăng cường. Những điều này thường yêu cầu một “SOH” (Trung tâm trượt) hay “WN” (Hàn cổ) hồ sơ. Trung tâm hoạt động như một vùng chuyển tiếp ứng suất, di chuyển tải cơ học ra khỏi hạt hàn.

• 30K: Cấp độ ưu tú cho SS400. Ở mức 30K, chúng ta đang phải đối mặt với những áp lực đáng kể ($3.0\text{ MPa}$ trở lên). Độ dày mặt bích tăng lên đáng kể để ngăn chặn “giác hơi”- xu hướng mặt bích bị cong vào trong về phía miếng đệm khi bu lông được siết chặt.

Xếp hạng JIS	Áp suất danh nghĩa	Lớp tương đương (Xấp xỉ)	Ứng dụng điển hình
5K	$0.5\text{ MPa}$	< Lớp học 150	Tưới tiêu, không khí áp suất thấp
10K	$1.0\text{ MPa}$	Lớp học 150	Tiện ích chung, đường ống nước
20K	$2.0\text{ MPa}$	Lớp học 300	Hơi nước công nghiệp, dây chuyền hóa chất
30K	$3.0\text{ MPa}$	Lớp học 600	Nồi hơi áp suất cao, dầu khí

Tiến hóa hình học: 15A đến 1500A

Thang đo từ 15A (1/2″) đến 1500A (60″) không chỉ đơn thuần là một khai triển tuyến tính. Khi đường kính tăng, tính chất vật lý của khớp thay đổi.

trong một 15A MẶT BÍCH, các lỗ bu lông nằm sát lỗ ống. Tay đòn hơi ngắn, và nguy cơ xoay mặt bích thấp. Nhưng khi bạn chuyển đến một 1500A MẶT BÍCH, diện tích bề mặt tiếp xúc với áp suất bên trong là lớn. những “Lực cuối thủy tĩnh” ($P \times A$) trở thành một con quái vật. Đối với mặt bích 1500A 10K, lực cố gắng thổi bay hai mặt bích có thể lên tới hàng trăm tấn. Điều này đòi hỏi một kiểu bắt vít cụ thể—thường 32 để 52 bu lông—để đảm bảo miếng đệm được nén đều trên toàn bộ chu vi.

Hub và mối hàn: SOH vs. SOP

Người ta phải xem xét tại sao Hub (SOH) trở thành bắt buộc ở bậc cao hơn “K” đánh giá của. Trong một tấm trượt (SOP) MẶT BÍCH, mối hàn là một mối hàn góc ở phía sau và một mối hàn khác ở phía trước. Lực căng tập trung hoàn toàn vào hai hạt đó.

Trong một Hub trượt (SOH) thiết kế, trục cung cấp thêm kim loại giúp hấp thụ mômen uốn. Khi mặt bích chịu áp lực, nó muốn nghiêng. Trung tâm cung cấp một “miếng lót” tác dụng, tăng cường giao diện ống với mặt bích. Đối với SS400, có khả năng hàn tuyệt vời do lượng carbon tương đương thấp, Kết nối hub-to-pipe này sẽ trở thành phần mạnh nhất của cụm nếu được thực hiện đúng.

Niêm phong bề mặt: Giao diện đệm

Mặt bích JIS B2220 thường có hai loại mặt:

1. Mặt phẳng (FF): Phổ biến ở 5K và 10K. Toàn bộ bề mặt của mặt bích phẳng. Điều này thường được sử dụng với gioăng cao su toàn mặt để tránh làm vỡ các van hoặc thiết bị bằng gang dễ vỡ..

2. Lớn lên mặt (RF): Phổ biến ở 16K, 20K, và 30K. Diện tích xung quanh lỗ khoan được nâng lên từ 1 mm đến 3 mm. Điều này tập trung tải bu lông vào một khu vực đệm nhỏ hơn, tạo ra một con dấu chặt chẽ hơn nhiều.

Đối với mặt bích SS400, bề mặt hoàn thiện thường là một “răng cưa xoắn ốc” hoàn thành. Điều này tạo ra một con đường mê cung. Nếu một phân tử chất lỏng cố gắng rò rỉ ra ngoài, nó phải đi du lịch “lên và hơn” hàng ngàn đường vân cực nhỏ. Ma sát của những đường gờ này cũng ngăn cản miếng đệm khỏi bị “thổi ra”—một sự cố nghiêm trọng khi áp suất bên trong đẩy miếng đệm ra khỏi khớp.

Độ chính xác về kích thước và bắt vít

Tiêu chuẩn JIS B2220 cực kỳ chính xác về căn chỉnh lỗ bu lông. Mặt bích 10K 150A phải có đường kính vòng tròn (PCD) ở trong $\pm 1.5\text{mm}$. Nếu PCD tắt, các bu lông sẽ liên kết, tạo ra “tải bên.” Tải bên một bu-lông trong hệ thống 30K là công thức dẫn đến thảm họa; bu-lông đã chịu lực căng lớn, và thêm tải cắt có thể dẫn đến đột ngột, vết nứt giòn của bu lông, gây ra phản ứng dây chuyền ở khớp.

Kích thước danh nghĩa (A)	Bên ngoài Dia (D)	PCD (C)	lỗ bu lông (N)	Ngày chốt (H)	Độ dày (T)
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

(Các thông số dựa trên mặt bích SOP JIS B2220 10K SS400)

Chiều sâu khoa học: Thư giãn căng thẳng và mệt mỏi do nhiệt

Trong dịch vụ nhiệt độ cao, Mặt bích SS400 phải được đánh giá về Thư giãn căng thẳng. Khi kim loại nóng lên, mạng nguyên tử trở nên linh động hơn. Lực căng ở bu lông được đặt ở $20^\circ\text{C}$ có thể giảm khi mặt bích “định cư” tại $200^\circ\text{C}$. Đây là lý do tại sao hệ thống 20K và 30K thường yêu cầu “nóng bức”— Siết chặt lại các bu lông khi hệ thống đã đạt đến nhiệt độ vận hành.

Hơn nữa, hệ số giãn nở nhiệt của SS400 xấp xỉ $12 \times 10^{-6} / ^\circ\text{C}$. Trong một mặt bích lớn 1500A, A $100^\circ\text{C}$ sự thay đổi nhiệt độ có thể làm cho đường kính mặt bích tăng gần $2\text{mm}$. Nếu hệ thống đường ống quá cứng, sự giãn nở này chuyển thành một lực dọc trục lớn trên các mặt bích, có khả năng làm nát miếng đệm hoặc làm bung bu lông.

Tóm lược: Tiện ích chiến lược của mặt bích rèn JIS SS400

những Mặt bích rèn JIS B2220 SS400 là một bài tập trong “kỹ thuật thích hợp.” Nó không sử dụng các hợp kim đắt tiền nhất, nó cũng không dựa vào hình học quá phức tạp. Thay vì, nó sử dụng sức mạnh vốn có của thép cacbon rèn để tạo ra một sức mạnh có thể dự đoán được, đáng tin cậy, và mối hàn có tính hàn cao.

Từ mặt bích tấm 5K cho cơ sở hạ tầng nước đến mặt bích trung tâm 30K cho ngành công nghiệp nặng, hệ thống hoạt động vì nó tôn trọng các giới hạn của vật liệu đồng thời tối đa hóa tiềm năng cấu trúc của nó thông qua quá trình rèn. Cho dù đó là kết nối thiết bị nhỏ 15A hay đường dây chính 1500A, tiêu chuẩn JIS B2220 đảm bảo rằng ngôn ngữ toàn cầu về ngăn chặn áp suất vẫn nhất quán, an toàn, và hiệu quả.