Hướng dẫn về mặt bích cổ hàn: Thiết kế, kích thước và ứng dụng

Mặt bích cổ hàn là gì?

Mặt bích cổ hàn có một trục hình côn dài giúp chuyển dần ứng suất cơ học từ đường ống sang vòng mặt bích. Mặt bích kết nối với đường ống thông qua mối hàn đối đầu xuyên thấu hoàn toàn, mang lại độ bền cho mối nối bằng chính đường ống. Lỗ khoan được gia công để phù hợp với độ dày thành ống, tạo ra sự chuyển tiếp dòng chảy trơn tru mà không có vật cản hoặc kẽ hở. Thiết kế này làm cho mặt bích cổ hàn trở nên lý tưởng cho các điều kiện sử dụng khắc nghiệt bao gồm áp suất cao, nhiệt độ cao, tải trọng tuần hoàn và môi trường ăn mòn.

Thiết kế và kích thước

Mặt bích cổ hàn được sản xuất theo kích thước ASME B16.5 cho các kích thước NPS 1/2 đến 24. Chiều cao trục côn thay đổi tùy theo cấp áp suất và lịch trình đường ống. Cấp áp suất cao hơn yêu cầu trục dài hơn với độ côn lớn hơn để tăng cường gia cố tại điểm nối mặt bích-với-ống. Tất cả các tùy chọn mặt tiêu chuẩn đều có sẵn: mặt nâng (RF), khớp kiểu vòng (RTJ), nam và nữ (M&F), lưỡi và rãnh (T&G). Độ dày thành ống phù hợp giữa đường ống và lỗ mặt bích giúp loại bỏ các điểm tập trung ứng suất tại mối hàn.

Áp suất-Xếp hạng nhiệt độ

Mặt bích cổ hàn có sẵn ở tất cả các cấp áp suất ASME từ 150 đến 2500. Thiết kế trục côn giúp phân bổ ứng suất vượt trội giúp duy trì tính toàn vẹn của khớp ngay cả ở nhiệt độ cao mà các loại mặt bích khác sẽ không hoạt động. Trục đóng vai trò như một bộ phận gia cố kết cấu tại mối hàn, giảm ứng suất cực đại ở mặt bích-đến-điểm nối ống. Xếp hạng áp suất cao hơn đòi hỏi các trục dày hơn và côn dài hơn để phân phối tải trọng tăng lên một cách hiệu quả.

Nguyên vật liệu

Mặt bích cổ hàn được sản xuất với đầy đủ các loại vật liệu ASME B16.5. Thép carbon ASTM A105 là tiêu chuẩn cho dịch vụ chung lên đến 1000 độ F. Thép không gỉ ASTM A182 F304 và F316 phục vụ môi trường ăn mòn. Đối với dịch vụ ở nhiệt độ-cao, các cấp moly chrome-1/4Cr-1/2Mo) và F22 (2-1/4Cr-1Mo) chrome-của ASTM A182 F11 (1{20}}1/4Cr{27}}1/2Mo) và F22 (2-1/4Cr-1Mo) cung cấp khả năng chống rão lên tới 1100 độ F. ASTM A182 F91 (9Cr-1Mo-V) được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi nhiệt độ cao đòi hỏi khắt khe nhất sức mạnh leo tối đa. Các loại nhiệt độ thấp A350 LF2 và LF3 có sẵn cho dịch vụ dưới 0 độ đến -150 độ F.

Ứng dụng

Mặt bích cổ hàn là lựa chọn tiêu chuẩn cho hệ thống hơi nước và hơi nước áp suất cao-trong nhà máy điện, xử lý hydrocarbon trong nhà máy lọc dầu và nhà máy hóa dầu cũng như các kết nối lò phản ứng và lò nung nhiệt độ cao-. Chúng được chỉ định cho bất kỳ dây chuyền xử lý quan trọng nào mà sự rò rỉ là không thể chấp nhận được, bao gồm dịch vụ hóa chất độc hại, xử lý khí áp suất cao- và các hệ thống yêu cầu kiểm tra mối hàn bằng tia X. Tuổi thọ mỏi vượt trội khiến chúng trở thành lựa chọn ưu tiên cho các điều kiện vận hành theo chu kỳ như kết nối máy nén và máy bơm.

Cổ hàn và các loại mặt bích khác

So với-mặt bích trượt, mặt bích cổ hàn có khả năng phân bổ ứng suất và chống mỏi vượt trội. Mối hàn đối đầu xuyên thấu hoàn toàn giúp loại bỏ nguy cơ ăn mòn kẽ hở liên quan đến mối hàn ổ cắm và mối nối ren. Mặc dù mặt bích cổ hàn có chi phí ban đầu cao hơn so với các lựa chọn thay thế trượt{4}}hoặc có ren, nhưng độ tin cậy-lâu dài và yêu cầu bảo trì thấp hơn của chúng thường dẫn đến chi phí vòng đời-cho các ứng dụng quan trọng thấp hơn. Chúng được ưa chuộng hơn so với mặt bích-trượt trong các điều kiện chu kỳ khắc nghiệt mà hiện tượng mỏi là điều đáng lo ngại.

Lắp đặt và hàn

Việc chuẩn bị mối nối hàn giáp mép- tuân theo ASME B16.25 với các góc vát và mặt gốc được chỉ định cho độ dày thành ống. Vật liệu hàn phải phù hợp với đặc điểm kỹ thuật của vật liệu cơ bản để duy trì các tính chất cơ học trên mối hàn. Có thể cần phải gia nhiệt trước đối với vật liệu thép hợp kim để ngăn chặn hiện tượng nứt do hydro- gây ra. Kiểm tra không phá hủy thường bao gồm kiểm tra bằng mắt, kiểm tra hạt từ tính hoặc chất lỏng thẩm thấu và kiểm tra bằng tia X hoặc siêu âm. Cần-cần xử lý nhiệt sau mối hàn khi độ dày mặt bích vượt quá giới hạn do ASME B31.3 hoặc quy chuẩn xây dựng hiện hành quy định.