클래스 300과 클래스 600 플랜지의 차이점은 무엇입니까? 압력 등급, 사양 및 응용 프로그램

플랜지는 파이프라인 시스템에서 중요한 구성 요소로, 파이프, 밸브 및 기타 장비의 안전한 연결을 가능하게 합니다. 클래스 300과 클래스 600 플랜지의 차이점을 이해하는 것은 엔지니어와 조달 전문가에게 필수적입니다. 

이 기사에서는 압력 정격, 사양 및 응용 프로그램을 기준으로 이 두 플랜지 클래스를 비교합니다. 이러한 정보는 귀하의 시스템이나 비즈니스에 적합한 선택을 안내하는 데 도움이 될 것입니다.

압력 등급 차이

플랜지의 압력 등급은 특정 온도에서 내부 압력을 견딜 수 있는 능력을 결정합니다. Class 300과 Class 600은 모두 ASME B16.5 플랜지 등급에 의해 관리됩니다. 이는 최대 허용 작동 압력 등급을 정의합니다.

최대 허용 작동 압력

• 300학년: 100°F에서 740psi
• 600학년: 100°F에서 1,480psi

이러한 등급은 각 플랜지가 압력을 관리할 수 있는 용량을 반영합니다. 표준 온도에서. ANSI 600의 더 높은 등급은 까다로운 응용 분야에 적합합니다.

ASME B16.5 플랜지의 자세한 치수>>>

온도 감소 계수

플랜지 압력-온도 한계는 온도 증가의 영향을 받습니다. 예를 들어:

• 클래스 300 플랜지는 실온에 비해 온도가 높을수록 압력이 낮아질 수 있습니다.
• ASME B16.5 플랜지 정격의 재료별 곡선은 엔지니어가 감소 영향을 추정하는 데 도움이 됩니다.

재료 등급 영향

플랜지 소재는 압력 등급에 상당한 영향을 미칩니다. 탄소강 플랜지 사양은 일반적이지만, 극한 조건에서는 고급 합금이 필요할 수 있습니다.

온도 효과

온도는 플랜지의 성능에 상당한 영향을 미치므로 신중한 고려가 필요합니다.

높은 온도에서의 압력 정격

클래스 300 플랜지는 중간 온도 시스템에 적합한 반면, 클래스 600 플랜지는 더 심각한 조건을 처리합니다. 이는 뛰어난 압력-온도 허용 오차 때문입니다.

최대 온도 한계

재료 구성은 플랜지의 상한 온도 한계를 결정합니다. 예를 들어, 탄소강은 대체 합금이 필요하기 전에 약 800°F까지의 온도를 견딥니다.

재료별 감쇠 곡선

클래스 300과 클래스 600 플랜지를 선택할 때 온도가 상승함에 따라 압력 정격이 어떻게 감소하는지 이해하는 것이 중요합니다. 

엔지니어는 다양한 온도에서 플랜지 성능을 예측하기 위해 디레이팅 곡선에 의존하여 안전한 작동을 보장합니다. 아래는 탄소강과 스테인리스강 316 플랜지의 압력 정격이 다양한 온도 범위에서 두 등급 간에 어떻게 다른지 보여주는 비교 차트입니다.

온도(°F)	클래스 300(탄소강)	600등급(탄소강)	300학년(SS316)	600급(SS316)
-20 ~ 100	740파운드	1480 피지	720파운드	1440 피지
200	680 피지	1360 피지	620파운드	1240파운드
400	580 피지	1160 피지	540파운드	1080 피지
600	425파운드	850 피지	410파운드	820 피지
800	추천하지 않음	추천하지 않음	260파운드	520파운드

물리적 특성

플랜지의 물리적 설계는 적용 및 호환성에 영향을 미칩니다.

차원의 차이

클래스 300과 클래스 600 플랜지 치수를 비교하는 주요 요인:

• 플랜지 두께: 플랜지 두께는 더 높은 압력을 처리하기 위해 등급 등급에 따라 증가합니다. ANSI/ASME 표준에 따르면 탄소강 플랜지의 대략적인 최소 두께는 다음과 같습니다. 등급 300: ~1.38인치, 등급 600: ~2.12인치
• 볼트 원 직경 및 볼트 구멍 수: 정격이 높은 플랜지는 응력을 효과적으로 분산하기 위해 더 많은 볼트와 더 큰 볼트 원이 필요합니다. 아래는 NPS 6 플랜지에 대한 예시 사양입니다.

수업	볼트 원 직경(인치)	볼트 구멍 수
300학년	26.00	12
600학년	36	20

• 얼굴 크기: 대면 차원은 또한 성과 요구 사항에 맞춰 클래스 간에 약간씩 다릅니다. 예를 들어:

클래스 300(NPS 6): 1/16인치 

클래스 600(NPS 6): 1/4인치

재료 요구 사항

• 최소 재료 등급: 클래스 300 및 클래스 600 플랜지는 일반적으로 다음 소재로 만들어지며 특정 작동 조건을 견딜 수 있는 능력에 따라 선택됩니다.

1. 탄소강(예: ASTM A105)

• 압력 허용 오차: 주변 온도에서 클래스 600의 경우 최대 ~1480 PSIG.
• 온도 허용 범위: -20°F에서 ~800°F까지의 온도 범위에 적합합니다.
• 사용 이유: 비용 효율적이며 널리 사용 가능, 저온에서 중온, 고압 응용 분야에 적합함.

2. 스테인리스 스틸 316(예: ASTM A182 F316)

• 압력 허용 범위: 주변 온도에서 Class 300의 경우 최대 ~1440 PSIG, Class 600의 경우 최대 ~2750 PSIG.
• 온도 허용 범위: -150°F에서 ~1500°F까지의 온도 범위에서 좋은 성능을 발휘합니다.
• 사용 이유: 고온에서 부식 및 스케일링에 대한 뛰어난 저항성을 갖추고 있어 화학 및 고온 환경에 이상적입니다.

3. 합금강(예: ASTM A182 F22)

• 압력 허용 범위: 유사한 등급의 스테인리스 스틸과 유사함.
• 온도 내구성: 최대 1200°F까지의 극한 온도를 처리합니다.
• 사용 이유: 열 순환이 심한 환경을 포함한 까다로운 환경에서도 높은 강도와 내구성을 보장합니다.

• 야금학적 고려 사항

1. 화학성분 관리: 인장 강도, 항복 강도, 인성과 같은 균일한 기계적 특성을 제공하기 위해 일관된 합금 블렌드를 보장합니다. 예를 들어, 탄소강 플랜지는 용접성과 강도의 균형을 맞추기 위해 낮은 탄소 함량(<0.35%)을 유지하는 반면, 스테인리스강은 내식성을 위해 크롬(~16-18%)을 통합합니다.
2. 구조적 무결성: 주기적 하중 하에서 파손을 방지하기 위해 정밀한 열처리를 통해 달성된 입자 크기와 상 분포에 초점을 맞춥니다. 플랜지는 종종 정규화 또는 담금질 및 템퍼링을 거쳐 입자 구조를 정제하고 응력 및 열 팽창에 대한 회복력을 높입니다.

• 열처리 사양

플랜지의 열처리에는 정규화, 어닐링 또는 담금질 및 템퍼링이 포함됩니다. 공정은 재료에 따라 다릅니다. ASTM A105 플랜지는 인성을 개선하기 위해 ~1650°F에서 정규화됩니다. 

합금강 플랜지는 응력을 완화하기 위해 템퍼링됩니다. 엄격한 온도 제어는 휘거나 다른 결함을 방지합니다. 스테인리스강은 내식성을 회복하기 위해 ~1900°F에서 용액 어닐링이 필요할 수 있습니다.

• 재료 테스트 프로토콜

기계적 테스트는 플랜지가 예상 하중을 처리할 수 있는지 확인합니다. 테스트에는 인장 강도, 항복 강도 및 충격 테스트가 포함됩니다. 

예를 들어, Class 600 ASTM A182 F316 플랜지는 인장 강도가 최소 515MPa이고 항복 강도가 205MPa여야 합니다. 방사선 또는 초음파 방법과 같은 비파괴 검사(NDT)는 내부 결함을 감지합니다. 

경도 시험은 성공적인 열처리를 확인합니다. 제조업체는 재료 시험 인증서(MTC)를 제공하고 ASME B16.5 또는 API 6A 표준을 준수해야 합니다.

비용 의미

600등급과 같이 압력 등급이 높은 플랜지는 일반적으로 재료 수요와 제조 복잡성으로 인해 비용이 증가합니다.

클래스 600 플랜지는 고급 소재, 증가된 소재 양, 제조 복잡성으로 인해 비용이 더 많이 듭니다. ASTM A182 F316과 같은 프리미엄 소재는 고압 응용 분야에 필요한 강도와 내식성을 제공하므로 20~30% 더 비쌀 수 있습니다. 클래스 600 플랜지는 더 두꺼운 벽, 더 큰 외경, 더 많은 볼트 구멍이 필요하여 클래스 300보다 최대 50% 더 많은 소재를 사용합니다. 

또한, 더 엄격한 재료 가용성, 더 긴 리드 타임, 정밀한 가공 허용 오차로 인해 생산 비용이 증가합니다. 광범위한 열처리와 엄격한 품질 관리로 인해 프리미엄 가격이 더욱 높아집니다.

재료비

• 원자재 가용성: 고급 재료의 부족으로 비용이 증가합니다.
• 볼륨 요구 사항: 대량 생산으로 단위 비용은 줄어들 수 있지만 특수 분야의 경우 덜 일반적입니다.

설치 고려 사항

1. Gasket 요구 사항

가스킷은 압력 및 온도 요구 사항으로 인해 클래스 300 및 클래스 600 플랜지 간에 상당한 차이가 있습니다.

• 300학년: 일반적으로 낮은 압력과 온도에 적합한 고무나 비금속 재료와 같은 부드러운 개스킷을 사용합니다.
• 600학년: 스테인리스 스틸 삽입형 압축 흑연이나 더 높은 압력과 온도를 처리하도록 설계된 확장 PTFE와 같은 고성능 개스킷이 필요합니다.

설치 지침: 항상 새 개스킷을 사용하고 플랜지 사이의 적절한 중앙에 위치했는지 확인하고 누출을 방지하고 적절한 밀봉을 유지하기 위해 깨끗하고 손상이 없는지 확인하십시오.

2. 볼팅 사양

클래스 300 및 클래스 600 플랜지 사이의 볼트 요구 사항은 더 높은 압력 등급을 수용하기 위해 상당히 다릅니다.

• 볼트의 수: 클래스 600 플랜지는 더 높은 응력을 균등하게 분산하기 위해 더 많은 볼트가 필요한 경우가 많습니다.
• 볼트 직경: 클래스 600 플랜지에는 일반적으로 더 큰 볼트 직경이 지정되어 증가된 하중을 처리합니다.
• 볼트 등급: 클래스 600 볼트는 클래스 300에 사용되는 낮은 등급의 볼트에 비해 ASTM A193 등급 B7과 같이 더 강하고 열처리된 등급을 사용합니다.

3. 토크 요구 사항

플랜지가 두껍고 개스킷이 더 강하기 때문에 플랜지 등급이 높을수록 토크 요구 사항이 증가합니다. 적절한 토크 적용은 누출 없는 씰을 보장합니다.

• 토크 적용 프로세스: 볼트를 별모양이나 십자가 모양으로 조이고, 균일한 압력을 보장하기 위해 토크를 점차 높이세요.
• 특정 토크 값: 클래스 600 플랜지는 볼트 크기와 개스킷 유형에 따라 클래스 300 플랜지보다 25~50% 더 많은 토크가 필요한 경우가 많습니다.
• 설치 후: 시스템이 작동 온도에 도달하면 볼트를 다시 점검하고 조여 이완이나 개스킷 압축을 해결합니다.

신청 지침

클래스 300과 클래스 600 중에서 선택하는 것은 작동 조건에 따라 달라집니다.

300학년 응용 프로그램

• 중간 압력 시스템
• 표준 공정 파이핑
• 일반 산업용
• 일반적인 서비스 조건

600학년 응용 프로그램

• 고압 시스템
• 중요 프로세스 서비스
• 심각한 작동 조건
• 특별 서비스 요구 사항

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참조

1. 외부 굽힘 모멘트가 있는 경우와 없는 경우 16인치 Class 300 RFWN 플랜지의 실험적 누출 테스트; George Bibel, T. Fath 및 W. Palmer; 2001 (https://www.researchgate.net/publication/291440904)
2. 클래스 600 플랜지 조인트의 접촉 응력에 대한 유한 요소 분석; 이민영, 정두형, 김병탁; 2017 (https://www.researchgate.net/publication/312078397)