저온-플랜지는 표준 탄소강 범위 이하로 연성 및 파괴 인성을 유지하기 위해 특별히 선택된 충격 테스트를 거친-재료로 제조됩니다. 온도가 -20°F 아래로 떨어지면 표준 ASTM A105 탄소강은 내충격성을 잃고 취성 파괴가 발생하기 쉽습니다. 저온 등급은 취성 파괴로 인한 파손을 피해야 하는 LNG, 극저온 및 북극 파이프라인 응용 분야에 필수적입니다.
저온 플랜지란 무엇입니까?
저온-플랜지는 최소 설계 온도에서 파괴 인성을 검증하기 위해 충격 테스트를 거친-재료로 제조된 플랜지입니다. 표준 탄소강(ASTM A105)은 온도가 감소함에 따라 연성-에서-취성 전이를 겪게 되어 균열 없이 충격 에너지를 흡수하는 능력을 상실합니다. 저온-온도 소재 등급은 영하의 온도에서 연성을 유지하기 위해 제어된 화학 및 열처리를 통해 제조됩니다.- 이러한 플랜지는 해당 코드(공정 배관의 경우 ASME B31.3) 및 재료 표준 자체에 지정된 추가 재료 요구 사항과 함께 ASME B16.5의 적용을 받습니다.
재료 옵션
다음 표에는 가장 일반적인 저온-플랜지 재료와 최소 사용 온도가 요약되어 있습니다.
| 재료 표준 | 등급 | 최소 설계 온도 | 주요 특징 | 일반적인 응용 |
|---|---|---|---|---|
| ASTM A350 | LF2 | -50도 F | 가장 일반적인 저온-탄소강 | LNG, 냉장 서비스 |
| ASTM A350 | LF3 | -150도 F | 강화된 저온-온도 인성 | 극저온 가스 처리 |
| ASTM A182 | F304L | -425도 F | 오스테나이트계 스테인리스, 우수한 극저온 특성 | LNG, 액체질소 |
| ASTM A182 | F316L | -425도 F | 저-탄소, 내부식성-극저온 | 부식성 극저온 서비스 |
| ASTM A182 | F51 (2205) | -50도 F | 이중, 제한된 저온-사용 | 산성 가스, 저온-해양 |
A350 LF2는 A105에 비해 적당한 가격 프리미엄으로 -50°F까지 우수한 인성을 제공하는 대표적인 저온-탄소강 등급입니다. 화씨 -150도까지 추운 환경에서 니켈 함량이 높은 A350 LF3은 향상된 인성을 제공합니다. -150°F 미만의 극저온 온도에서는 F304L 및 F316L과 같은 오스테나이트계 스테인리스강이 필요합니다. 그 이유는 면심 입방형 결정 구조가 어떤 온도에서도 연성을 유지하기 때문입니다.
압력-온도 등급
저온 플랜지의 압력{0}}온도 등급은-각 재료 그룹에 대한 표준 ASME B16.5 표를 따릅니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 극저온에서 기계적 특성을 매우 잘 유지하며 실제로 온도가 낮아질수록 강해집니다. 탄소강 등급은 저온에서 크게 감소하며 일부 재료 등급은 특정 온도 이하로 감소될 수 있습니다. 각 재료의 최소 설계 온도는 임의의 한계가 아닌 재료의 충격 시험 자격 온도에 따라 결정됩니다.
충격 테스트 요구 사항
샤르피 V-노치(CVN) 충격 테스트는 저온 인성을 확인하는 표준 방법입니다.- ASME B31.3 및 ASME B16.5는 -20°F 미만에서 사용되는 모든 탄소강 및 저{5}}합금강 플랜지에 대한 충격 시험을 요구합니다. 이 시험은 완성된 플랜지 또는 동일한 열처리를 받은 대표적인 시험편에서 채취한 시편에 대해 수행됩니다. 최소 에너지 값은 재료 표준에 지정되어 있으며 재료 등급 및 최소 설계 온도에 따라 다릅니다. 시험 온도는 최소 설계 온도 이하이어야 합니다. 용접 금속 및 용접 제작물의 열 영향부에 대한 충격 시험도 필요합니다.
응용
저온-플랜지는 온도가 화씨 -260도에 도달할 수 있는 LNG 처리, 저장 및 운송 시설에서 중요한 구성 요소입니다. 극저온 가스 분리 및 공기 액화 플랜트는 극저온에서 공기를 산소, 질소 및 아르곤으로 분리합니다. 화학 공장의 냉동 및 콜드박스 시스템은 낮은 온도에서 작동합니다. 북극 및 아북극 파이프라인 시설은 시스템 전체에 저인성 재료가 필요한 주변 온도에 직면해 있습니다. 액체 질소 및 액체 산소 처리 시스템에는 보관 온도에서 연성을 유지하는 재료가 필요합니다.
인증 및 추적성
저온-플랜지의 재료 테스트 보고서(MTR)에는 각 테스트 표본의 흡수 에너지 값을 보여주는 충격 테스트 결과가 포함되어야 합니다. 강철 용융물부터 완성된 플랜지까지 완전한 추적성이 필요하며, 식별을 위해 각 플랜지에 열 번호가 찍혀 있습니다. 재료 특성에 대한 독립적인 검증을 제공하기 위해 중요한 저온-서비스에 대해 제3자 검사가 종종 지정됩니다. 설치 전 재료 화학에 대한 PMI(Positive Material Identification) 테스트를 통해 추가적인 품질 보증이 제공됩니다.
중요한 점은 화씨 -20도 이하의 모든 플랜지 연결에 항상 충격-테스트를 거친 저온-재료를 지정해야 한다는 것입니다. 충격 전이 온도 이하에서 표준 탄소강을 사용하면 치명적인 취성 파손의 위험이 발생하므로 어떻게 해서든 피해야 합니다.
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