Panoramica dei materiali delle flange
Le flange in acciaio al carbonio rappresentano l'opzione più comune ed economica per i sistemi di tubazioni-per uso generico. I gradi di acciaio inossidabile forniscono resistenza alla corrosione per ambienti chimici e marini aggressivi. Le flange in acciaio legato sopportano condizioni di alta-temperatura e alta-pressione in cui l'acciaio al carbonio potrebbe cedere. Le flange in lega di nichel sono adatte ad ambienti chimici e con temperature estreme dove anche l'acciaio inossidabile è inadeguato. La selezione del materiale influisce direttamente sulla pressione-della temperatura nominale della flangia, sulla saldabilità e sulla durata di servizio.
Selezione per temperatura
La temperatura è spesso il fattore principale nella scelta del materiale poiché ne determina le proprietà meccaniche e la stabilità a lungo-termine. La tabella seguente riassume i materiali comuni delle flange in base all'intervallo di temperature:
| Materiale | Specifica | Intervallo di temperatura | Caratteristiche chiave |
|---|---|---|---|
| Acciaio al carbonio | ASTM A105 | Da -20 gradi F a 1000 gradi F | Servizio generale, economico |
| Acciaio al carbonio-bassa temperatura | ASTM A350LF2 | Da -50 gradi F a 650 gradi F | Testato agli urti-, duttile |
| Acciaio al carbonio-bassa temperatura | ASTM A350LF3 | Da -150 gradi F a 650 gradi F | Resistenza alle basse-temperature migliorata |
| 1-1/4Cr-1/2Mo | ASTM A182 F11 | Da 0 gradi F a 1100 gradi F | Servizio ad alta-temperatura moderata |
| 2-1/4Cr-1Mo | ASTM A182 F22 | Da 0 gradi F a 1100 gradi F | Resistente al servizio idrogeno |
| 9Cr-1Mo-V | ASTM A182 F91 | Da 0 gradi F a 1200 gradi F | Elevata resistenza allo scorrimento |
| Acciaio inossidabile 304 | ASTM A182 F304 | Da -425 gradi F a 1500 gradi F | Resistenza generale alla corrosione |
| Acciaio inossidabile 316 | ASTM A182 F316 | Da -425 gradi F a 1500 gradi F | Resistenza al cloruro |
| Duplex 2205 | ASTM A182 F51 | Da -50 gradi F a 600 gradi F | Elevata resistenza, resistente alla corrosione |
| Super duplex 2507 | ASTM A182 F53 | Da -50 gradi F a 600 gradi F | Estrema resistenza alla corrosione |
Selezione per pressione
La resistenza del materiale determina direttamente la pressione massima consentita per ciascuna classe. Materiali più resistenti-potrebbero consentire l'uso di una classe di pressione inferiore, riducendo il peso e i costi della flangia. L'acciaio al carbonio A105 è adatto per la maggior parte delle applicazioni standard fino alla Classe 600. Per classi superiori o temperature elevate, le leghe e i gradi inossidabili offrono una resistenza superiore. I gradi di cromo-molibdeno come F22 e F91 mantengono la loro resistenza a temperature alle quali l'acciaio al carbonio tenderebbe a deformarsi e a cedere.
Selezione per media
I mezzi corrosivi richiedono un'attenta selezione dei materiali per prevenire degrado e guasti. Per ambienti corrosivi generali, l'acciaio inossidabile 304 o 316 è la scelta standard. Il contenuto di molibdeno nel 316 migliora la resistenza alla vaiolatura e al cloruro, rendendolo adatto per applicazioni marine e chimiche. Il servizio relativo agli idrocarburi può utilizzare acciaio al carbonio con un'adeguata tolleranza alla corrosione, mentre le applicazioni chimiche aggressive richiedono materiali alto-legati o a base di nichel-. Per ambienti marini e con gas acidi (NACE MR0175), i gradi duplex e super duplex offrono un'eccellente resistenza alla tensocorrosione da cloruri.
Standard e certificazione dei materiali
Le designazioni dei materiali ASTM/ASME sono armonizzate tra gli standard delle flange B16.5 e B16.47. La norma EN 1092-1 specifica i gradi di materiali europei equivalenti con diversi sistemi di designazione. I certificati dei materiali (Mill Test Reports) devono verificare la composizione chimica e le proprietà meccaniche per ciascun lotto termico. I test di impatto sono richiesti per i materiali di servizio a bassa temperatura secondo ASME B31.3 e le specifiche dei materiali applicabili. Richiede sempre la tracciabilità completa dall'acciaieria alla flangia finita per applicazioni di servizio critiche.
Migliori pratiche per la selezione dei materiali
Costo rispetto alle prestazioni: abbina il materiale alle effettive condizioni del servizio senza specificare eccessivamente-. La saldabilità è una considerazione importante per gli acciai legati, poiché alcuni richiedono un trattamento termico di preriscaldamento e post-saldatura. Evitare la corrosione galvanica evitando di mescolare metalli diversi nello stesso giunto bullonato. I materiali standard generalmente comportano tempi di consegna più brevi e costi inferiori rispetto ai gradi esotici. Selezionare sempre il materiale che corrisponde alla combinazione più severa di condizioni operative, non solo l'opzione meno costosa che soddisfa un parametro.
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