1. 一般不锈钢管件等都可使用法兰的压力-温度额定值表,它是指在不同工作温度下所能承受的最大无冲击工作压力,特别是对高温下使用的不锈钢管件,压力-温度额定值表是设计中极重要的参数。压力-温度额定值也称(法兰或阀门)压力-温度等级(pressure-temperature rating)。它是不锈钢管道压力等级的内容之一。实际上它是与公称压力对应的许用工作压力和工作温度的额定值。对于压力管道组成件,有管道、管件(不锈钢弯头、不锈钢三通、不锈钢异径管、支管元件等)、不锈钢法兰、盲板、阀门、垫片、紧固件等。这里有两种形式的管道压力等级:
①. 对于管道、管件等以壁厚等级确定的压力等级;
②. 对于法兰、盲板、阀门、过滤器等规定的压力-温度等级。两种形式的管道压力等级的确定是压力管道设计的基础和设计的核心。它是管道布置、管道应力校核的设计前提条件,也是影响管道经济性和可靠性的重要因素。
2. 不锈钢管道组成件的公称压力及对应的工作压力-温度额定值应符合标准规范要求。选用管道组成件时,该组成件标准中所规定的额定值,不应低于管道的设计压力和设计温度。对于只标明公称压力的组成件,除另有规定外,在设计温度下的许用压力可按式(3.1.1)计算:
在工程设计中编制“管道等级及材料选用”时,常把材料相同和设计参数相近的多条管道编在一个等级内。因此,应在各条管道的设计参数P/[σ]'中找出最大值,作为这个等级的设计压力和设计温度。
当几种标准的额定值有差异时,要注意选用安全的值。当执行的标准规范中没有规定压力-温度额定值及公称压力的管道组成件时,可用设计温度下材料的许用应力及组成件的有效厚度(名义厚度减去所有厚度附加量)通过计算来确定组成件的压力-温度额定值。
两种不同压力-温度参数的流体管道连接在一起时,分隔两种流体的阀门参数应按较严重的条件决定。位于阀门任一侧的管道,应按其输送条件设计。
多条设计压力和设计温度不同的管道,用相同的管道组成件时,应按压力和温度相耦合时最严重条件下的某一条管道的压力和温度条件进行设计。
由于各国标准对不同材料的基准温度不同,所以相同公称压力值的法兰,在相同温度下允许的工作压力就有不同。同样,使用温度与基准温度不同时,允许的工作压力也与公称压力不同。在编制管道材料等级表时,非金属和衬里管道的压力-温度额定值,必须通过试验和有使用经验才能使用。
3. 以压力等级或公称压力表示,并规定了压力-温度参数的标准管道组成件其压力-温度参数应按相应标准确定。如国内外法兰、阀门的压力-温度等级。下列标准有关压力-温度额定值数据:ASME B16.5管法兰和法兰管道(NPS1/2至NPS24),ASME B16.47大直径管法兰(NPS26至NPS60),HG/T 20592~20635钢制管法兰、垫片、紧固件的欧洲体系和美洲体系,SH/T3406石油化工钢制管法兰,GB/T9124钢制管法兰技术条件(美洲体系和欧洲体系)。
4. 以不锈钢管壁厚系列(包括壁厚、表号或重量级别等表示方法)和额定磅级表示,但未规定压力-温度参数的标准管道组成件,其压力-温度参数,应根据与其许用应力相同的材料的无缝钢管减去附加裕量后的壁厚确定。如对焊管件、国标锻钢管件和ASMEB16.11锻钢管件。锻钢管件磅级额定值计算与管子表号(Sch.)或管子重量壁厚代号的相互关系见表3.1.6。
5. 压力-温度额定值的确定,在ASME规范中有定义并提供有计算公式,是依据实验数据和安全系数,根据不同材料的机械性能确定的一个“经验公式”。HG的欧洲体系和美洲体系中,对于温度等级的下限分别是≤-20℃和≤38℃,并明确规定,当应用的温度≤-20℃时其压力值按-20℃取、≤38℃时按38℃时取;而ASME B16.5和B16.47的温度等级下限是-29~38℃,也规定,当应用的温度低于-29℃时其压力额定值应不大于-29℃时的额定值。二者有差异也有类似的地方。SH/T 3406也明确规定,低于20℃的压力参数与20℃时相同;并明确规定,工作温度指在压力作用下法兰材料的温度,可按介质温度考虑(即并非指设计温度)。SH标准还规定:PN≤2.0MPa的法兰的工作温度超过200℃和PN≥5.0MPa的法兰工作温度超过400℃时,应避免法兰承受温度剧变和附加荷载,否则可能降低法兰密封性能。
6. 在“管道材料选用及等级规定”文件内,一般需列出法兰的压力-温度额定值,某碳钢管道Class150时法兰的压力-温度额定值见表3.1.7。
表中数值与ASME B16.5的1.1组材料压力-温度额定值一致。