Classe flangia

ASME e ANSI: La maggior parte delle flange vengono fornite con flange conformi agli standard dimensionali sviluppati dall'American Society of Mechanical Engineers (ASME) e accreditati dall'American National Standards Institute (ANSI). Vari comitati all'interno dell'ASME hanno il compito di sviluppare, emanare e mantenere i singoli standard. I comitati ASME B16 hanno questa responsabilità per valvole, flange e raccordi flangiati. Dimensioni standardizzate per

• Le flange in ghisa e i raccordi flangiati sono forniti secondo lo standard ANSI/ASME B16.1
• Acciaio e acciaio inossidabile secondo lo standard ANSI/ASME B16.5
• Ferro duttile secondo lo standard ANSI/ASME B16.42.

La conformità alle dimensioni standardizzate delle flange e dei raccordi flangiati applicabili è volontaria ma garantisce l'uniformità in modo che le valvole flangiate di un produttore si imbullono alle flange di un altro.

Classi di flangia: Esistono quattro classi di pressione comuni negli standard ANSI/ASME sopra elencati. Classe 125 e Classe 250 sono flange e raccordi flangiati in ghisa mentre Classe 150 e Classe 300 sono ghisa duttile, acciaio o acciaio inossidabile. Pertanto, le flange ANSI/ASME B16.1 Classe 125 sono realizzate in ghisa, ANSI/ASME B16.5 Classe 150 possono essere realizzate in acciaio o acciaio inossidabile e ANSI/ASME B16.42 Classe 150 è realizzata in ghisa duttile.
Tuttavia, lo schema di bullonatura è lo stesso sia per la Classe 125 che per la Classe 150, quindi, indipendentemente dal materiale, si imbulloneranno insieme. Questo è anche il caso delle classi 250 e 300. Le flange in ghisa sono generalmente a faccia piana, mentre la ghisa duttile e l'acciaio sono solitamente a faccia rialzata. Quando si imbullona una flangia in ghisa a una flangia in acciaio o ghisa duttile, la faccia rialzata della flangia di accoppiamento deve essere rimossa per evitare di rompere la flangia in ghisa durante il serraggio dei bulloni.
Pressione e temperatura: Gli standard ANSI/ASME forniscono anche valori nominali di pressione per varie classi di flange e raccordi flangiati. I valori di pressione cambiano in base al materiale di cui è costituito e/o alla temperatura alla quale opera. La Classe nominale della flangia (ad esempio Classe 125) rappresenta generalmente la massima pressione di esercizio alla temperatura del vapore saturo a quella pressione. Ad esempio, una flangia ANSI/ASME B16.1 Classe 125 è classificata per 125 PSI a 353^oF.
Ma se utilizzato a temperature più fredde, come quella dell'acqua, la pressione di esercizio massima ANSI/ASME è superiore alla classe nominale. ANSI/ASME B16.1 classifica flange e raccordi flangiati di Classe 125 realizzati in ghisa ad alta resistenza per 200 PSI a temperature fino a 150^oF. ANSI/ASME B16.42 classifica flange e raccordi in ghisa sferoidale Classe 150 per 250 PSI a temperature fino a 100^oF. I valori nominali di pressione-temperatura della flangia completa e del raccordo flangiato sono reperibili nelle tabelle dello standard ANSI/ASME B16.x applicabile.
AWWA: Anche l'American Water Works Association (AWWA) dispone di comitati incaricati di affrontare le esigenze del settore delle opere idriche. Il comitato AWWA C110 ha considerato i valori di pressione ANSI/ASME troppo conservativi se utilizzati sull'acqua. Attraverso i test di scoppio hanno determinato che flange e raccordi realizzati in ghisa ad alta resistenza e con dimensioni conformi ad ANSI/ASME B16.1 Classe 125 potrebbero essere classificati per una pressione di esercizio di 250 PSI con almeno un fattore di sicurezza 3,0. Ciò consente alle flange in ghisa e ai raccordi flangiati di Classe 125 di avere la stessa pressione nominale dei tubi in ghisa sferoidale di Classe di pressione 250. AWWA C110 non è conforme alle flange in ghisa ANSI/ASME B16.1 Classe 250 o ai raccordi flangiati con una pressione nominale compresa tra 300 e 500 PSI o superiore e una configurazione dei bulloni totalmente diversa rispetto alla Classe 125. Talvolta si verificano errori perché la ghisa o la ghisa duttile sono flangiate i raccordi hanno una fusione di 250 (che indica una pressione nominale di 250 PSI) ma le dimensioni della flangia e la disposizione dei bulloni sono conformi ad ANSI/ASME B16.1 Classe 125 (o ANSI/ASME B16.42 Classe 150). Questi non si fissano a una flangia ANSI/ASME B16.1 Classe 250.
Valori nominali di pressione della valvola AWWA: I valori nominali di pressione ANSI/ASME B16 e AWWA C110 si basano su flange e raccordi flangiati conformi alla geometria e alle dimensioni standardizzate, compreso lo spessore della parete. In confronto, le valvole sono disponibili in innumerevoli tipi, forme, configurazioni e geometrie che variano da un produttore all'altro. Sebbene le flange di collegamento della valvola possano essere conformi alle dimensioni ANSI/ASME B16.x, ci sono molte ragioni per cui il suo rating di pressione potrebbe non essere lo stesso di una flangia o di un raccordo flangiato realizzato con lo stesso materiale della valvola. È responsabilità del produttore della valvola stabilire i valori nominali di pressione per i propri prodotti. Il professionista della progettazione deve consultare le informazioni pubblicate dal produttore e non dare per scontato che siano le stesse della flangia o del raccordo imbullonato ad esso. Tuttavia, i valori nominali di pressione di molte valvole flangiate ANSI/ASME B16.x utilizzate nel servizio di acquedotti sono definiti negli standard AWWA applicabili a quel tipo di valvola. Il livello di pressione (o classe di pressione) elencato nello standard delle valvole AWWA può o meno essere conforme al livello di pressione ANSI/ASME B16.x o AWWA C110, creando ancora più confusione.
Gli standard delle valvole AWWA che definiscono una classe di pressione o un rating di pressione sono troppo numerosi per essere dettagliati, ma includono valvole a saracinesca C500, valvole a farfalla C504, valvole a sfera C507, valvole di ritegno C508 e valvole a otturatore eccentrico C517. Il professionista della progettazione deve acquisire familiarità con lo standard delle valvole AWWA applicabile e selezionare la classe di pressione adeguata alla pressione di esercizio ed essere consapevole che la classe di pressione della valvola e la classe della flangia di connessione potrebbero non corrispondere.
Ogni componente di un sistema di tubazioni dovrebbe essere in grado di resistere alla pressione più elevata che potrebbe essere realizzata nel luogo in cui è installato. Si spera che quanto sopra faccia luce sui valori di pressione per flange e valvole flangiate.

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Pressione - Valori nominali di temperatura
Per flange di tubi in acciaio e raccordi flangiati
Standard nazionale americano ANSI B16.5 - 1988

Classe	150 libbre	300 libbre	400 libbre	600 libbre	900 libbre	1500 libbre	2500 libbre
Pres psig	450	1125	1500	2225	3350	5575	9275
TempoF	Pressione massima consentita psig
da -20 a 100	285	740	990	1480	2220	3705	6170
200	260	675	900	1350	2025	3375	5625
300	230	655	875	1315	1970	3280	5470
400	200	635	845	1270	1900	3170	5280
500	170	600	800	1200	1795	2995	4990
600	140	550	730	1095	1640	2735	4560
650	125	535	715	1075	1610	2685	4475
700	110	535	710	1065	1600	2665	4440
750	95	505	670	1010	1510	2520	4200
800	80	410	550	825	1235	2060	3430
850	65	270	355	535	805	1340	2230
900	50	170	230	345	515	860	1430
950	35	105	140	205	310	515	860
1000	20	50	70	105	155	260	430

Le classificazioni si applicano ai materiali.
SA-105^1.2SA-515-70²SA-516-70²SA-181-70^1.2SA-350-LF2 SA-537-C1.1³SA-216-WCB²

APPUNTI:

1. Per temperature di servizio superiori a 850 F si consiglia di utilizzare acciai calmati contenenti non meno dello 0,10% di silicio residuo.

2. In seguito a un'esposizione prolungata a temperature superiori a 800 F, la fase di carburo dell'acciaio al carbonio può essere convertita in grafite.

3. Il materiale non deve essere utilizzato con uno spessore superiore a 2-1/2 pollici.

Le flange ANSI B16.5 non devono essere utilizzate per valori nominali superiori, tranne nei casi in cui ciò sia giustificato dai metodi di progettazione del Codice. I valori nominali rappresentano le pressioni di esercizio massime consentite senza shock espresse come pressione manometrica, alle temperature indicate nella tabella e possono essere interpolate tra le temperature indicate. Le temperature sono quelle all'interno del guscio pressurizzato della flangia. In generale è uguale a quello del materiale contenuto.
Pressione di esercizio per classi, bar

Classe	150 libbre	300 libbre	400 libbre	600 libbre	900 libbre	1500 libbre	2500 libbre
TempoC	Pressione massima consentita, bar
da -29 a 38	19	49.6	66.2	99.3	148.9	248.2	413.7
50	18.4	48.1	64.2	96.2	144.3	240.6	400.9
100	16.2	42.2	56.3	84.4	126.6	211.0	351.6
150	14.8	38.5	51.3	77.0	115.5	192.5	320.8
200	13.7	35.7	47.6	71.3	107.0	178.3	297.2
250	12.1	33.4	44.5	66.8	100.1	166.9	278.1
300	10.2	31.6	42.2	63.2	94.9	158.1	263.5
325	9.3	30.9	41.2	61.8	92.7	154.4	257.4
350	8.4	30.3	40.4	60.7	91.0	151.6	252.7
375	7.4	29.9	39.8	59.8	89.6	149.4	249.0
400	6.5	29.4	39.3	58.9	88.3	147.2	245.3
425	5.5	29.1	38.9	58.3	87.4	145.7	242.9
450	4.6	28.8	38.5	57.7	86.5	144.2	240.4
475	3.7	28.7	38.2	57.3	86.0	143.4	238.9
500	2.8	28.2	37.6	56.5	84.7	140.9	235.0
538	1.4	25.2	33.4	50.0	75.2	125.5	208.9

Materiale per flange

Flangia in acciaio al carbonio
ASTM A105, ASTM A350 LF1, LF2 CL1/CL2, LF3 CL1/CL2
ASTM A694 F42% 2c F46% 2c F48% 2c F50% 2c F52% 2c F56% 2c F60% 2c F65% 2c F70

Flangia in acciaio inossidabile
ASTM A182 F304/304L, F316/316L, F316H, F310, F321
F44 (UNS S31254)

Flangia in acciaio legato
ASTM A182 F1, F5a, F9, F11, F12, F22, F91

Requisiti chimici (composizione, %, max)
Simbolo materiale	C	Mn	P	S	Sì	Ni	Cr	Mo	Cu	N	V	Co
ASTM A105	0.35	0.60-1.05	0.035	0.040	0.10-0.35	0.40	0.30	0.12	0.40		0.08
ASTM A350LF2	0.30	0.60-1.35	0.035	0.040	0.15-0.30	0.40	0.30	0.12	0.40		0.08	0.02
ASTM A182 F304	0.08	2.00	0.045	0.030	1.00	8.0-11.0	18.0-20.0
ASTM A182 F304L	0.03	2.00	0.045	0.030	1.00	8.0-13.0	18.0-20.0
ASTM A182 F316	0.08	2.00	0.045	0.030	1.00	10.0-14.0	16.0-18.0	2.00-3.00
ASTM A182 F316L	0.03	2.00	0.045	0.030	1.00	10.0-15.0	16.0-18.0	2.00-3.00
ASTM A182 F321	0.08	2.00	0.045	0.030	1.00	9.0-12.0	17.0-19.0
EN10025 S235JR	0.20	1.40	0.045	0.045						0.009
20Mn	0.17-0.23	0.70-1.00	0.035	0.035	0.17-0.37	0.30	0.25		0.25
20	0.17-0.23	0.60-1.00	0.030	0.020	0.17-0.37	0.25	0.25		0.25
16Mn	0.13-0.19	1.20-1.60	0.030	0.020	0.20-0.60	0.30	0.30		0.25

 

Requisiti meccanici
Simbolo materiale	Resistenza alla trazione, min, MPa	Punto di snervamento, minimo, Mpa	Allungamento, minimo,%	Riduzione dell'area, min, %	Durezza, massima, HB	minimo Impatto Medio, J	Test Temp, laurea
ASTM A105	485	250	22	30	187
ASTM A350LF2	485-655	250	22	30		20	-46
ASTM A182 F304	515	205	30	50
ASTM A182 F304L	485	170	30	50
ASTM A182 F316	515	205	30	50
ASTM A182 F316L	485	170	30	50
ASTM A182 F321	515	205	30	50
20Mn	450	275	24	50	197
20	410	245	25	55	156

Nella tabella seguente è possibile trovare le specifiche dei materiali di riferimento incrociato ASTM di raccordi, flange, raccordi e valvole fuse e forgiate:

Materiale	Forgiati	Getti	Raccordi lavorati
Acciaio al carbonio Servizio a temperatura fredda	A105 A350-LF2	Un216-WCB	Un234-WPB Un420-WPL6
Acciaio legato al carbonio-1/2 molibdeno Servizio ad alta temperatura	A182-F1	A217-WC1 A352-LC1	Un234-WP1
3-1/2 Acciaio legato al nichel Servizio a bassa temperatura	A350-LF3	A352-LC3	Un420-WPL3
Acciaio legato 1/2 Cr-1/2 Mo Lega 1/2 Cr-1/2 Mo-1 Ni Acciaio legato 3/4 Cr-1 Mo-3/4 Ni Acciaio legato 1 Cr-1/2 Mo	A182-F2 A182-F12 CL2	A217-WC4 Un217-WC5	A234-WP12 CL2
Acciaio legato 1-1/4 Cr-1/2 Mo Acciaio legato 2-1/4 Cr-1 Mo Acciaio legato 5 Cr-1/2 Mo Acciaio legato 5 Cr-1/2 Mo Acciaio legato 9 Cr-1 Mo Acciaio legato 13 Cr	A182-F11 CL2 A182-F22 CL3 A182-F5 A182-F5a A182-F9 A182-F6	Un217-WC6 A217-WC9 A217-C5 A217-C12 A743-CA15	A234-WP11 CL2 A234-WP22 CL3 Un234-WP5 Un234-WP9
Acciaio inossidabile tipo 304 (18 Cr-8 Ni) Standard Poco contenuto di carbone Servizio ad alta temperatura	A182-F304 A182-F304L A182-F304H	Un351-CF3 A351-CF8	A403-WP304 A403-WP304L A403-WP304H
Acciaio inossidabile tipo 310 (25 Cr-20 Ni) Acciaio inossidabile tipo 316 (16 Cr-12 Ni-2 Mo) Standard Poco contenuto di carbone Alta temperatura	A182-F310H A182-F316 A182-F316L A182-F316H	A351-CK20 Un351-CF3M A351-CF8M	A403-WP310 A403-WP316 A403-WP316L A403-WP316H
Acciaio inossidabile tipo 317 (18 Cr-13 Ni-3 Mo) Acciaio inossidabile tipo 321 (18 Cr-10 Ni-Ti) Standard Servizio ad alta temperatura	A182-F321 A182-F321H		A403-WP317 A403-WP321 A403-WP321H
Acciaio inossidabile tipo 347 (18 Cr-10 Ni-Cb) Standard Servizio ad alta temperatura	A182-F347 A182-F347H	A351-CF8C	A403-WP347 A403-WP347H
Acciaio inossidabile tipo 348 (18 Cr-10 Ni-Cb) Standard Servizio ad alta temperatura	A182-F348 A182-F348H		A403-WP348 A403-WP438H