Sự khác biệt giữa mặt bích Class 300 và Class 600 là gì? Xếp hạng áp suất, thông số kỹ thuật và ứng dụng

Mặt bích là thành phần quan trọng trong hệ thống đường ống, cho phép kết nối an toàn các đường ống, van và các thiết bị khác. Hiểu được sự khác biệt giữa mặt bích loại 300 và loại 600 là điều cần thiết đối với các kỹ sư và chuyên gia mua sắm. 

Bài viết này so sánh hai loại mặt bích này dựa trên xếp hạng áp suất, thông số kỹ thuật và ứng dụng. Thông tin như vậy sẽ giúp hướng dẫn lựa chọn phù hợp cho hệ thống hoặc doanh nghiệp của bạn.

Sự khác biệt về mức áp suất

Xếp hạng áp suất của mặt bích xác định khả năng chịu áp suất bên trong ở nhiệt độ cụ thể. Cả Class 300 và Class 600 đều tuân theo xếp hạng mặt bích ASME B16.5. Những xếp hạng này xác định xếp hạng áp suất làm việc tối đa cho phép của chúng.

Áp suất làm việc tối đa cho phép

• Lớp 300: 740 psi ở 100°F
• Lớp 600: 1.480 psi ở 100°F

Các xếp hạng này phản ánh khả năng quản lý áp suất của từng mặt bích ở nhiệt độ tiêu chuẩn. Xếp hạng cao hơn cho ANSI 600 làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.

Kích thước chi tiết cho mặt bích ASME B16.5>>>

Các yếu tố giảm nhiệt độ

Giới hạn áp suất-nhiệt độ mặt bích bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng nhiệt độ. Ví dụ:

• Mặt bích loại 300 có thể chịu được áp suất giảm ở nhiệt độ cao so với nhiệt độ phòng.
• Đường cong đặc trưng cho vật liệu trong định mức mặt bích ASME B16.5 hướng dẫn kỹ sư ước tính tác động giảm định mức.

Ảnh hưởng của lớp vật liệu

Vật liệu mặt bích ảnh hưởng đáng kể đến mức áp suất. Thông số kỹ thuật mặt bích bằng thép cacbon là phổ biến, nhưng hợp kim cấp cao có thể cần thiết cho các điều kiện khắc nghiệt.

Hiệu ứng nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của mặt bích, đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận.

Xếp hạng áp suất ở nhiệt độ cao

Trong khi mặt bích loại 300 phù hợp với hệ thống nhiệt độ vừa phải, mặt bích loại 600 xử lý được các điều kiện khắc nghiệt hơn. Điều này là do khả năng chịu áp suất-nhiệt độ vượt trội của chúng.

Giới hạn nhiệt độ tối đa

Thành phần vật liệu quyết định giới hạn nhiệt độ trên của mặt bích. Ví dụ, thép cacbon chịu được nhiệt độ lên đến khoảng 800°F trước khi cần hợp kim thay thế.

Đường cong giảm tải theo vật liệu cụ thể

Khi lựa chọn giữa mặt bích Class 300 và Class 600, điều quan trọng là phải hiểu cách định mức áp suất giảm khi nhiệt độ tăng. 

Các kỹ sư dựa vào đường cong giảm tải để dự đoán hiệu suất của mặt bích ở các nhiệt độ khác nhau, đảm bảo hoạt động an toàn. Dưới đây là biểu đồ so sánh minh họa cách xếp hạng áp suất cho mặt bích thép cacbon và thép không gỉ 316 khác nhau giữa hai loại này ở các phạm vi nhiệt độ khác nhau.

Nhiệt độ (°F)	Lớp 300 (Thép cacbon)	Lớp 600 (Thép cacbon)	Lớp 300 (SS316)	Lớp 600 (SS316)
-20 đến 100	740 PSIG	1480 PSIG	720 PSIG	1440 PSIG
200	680 PSIG	1360 PSIG	620 PSIG	1240 PSIG
400	580 PSIG	1160 PSIG	540 PSIG	1080 PSIG
600	425 PSIG	850 PSIG	410 PSIG	820 PSIG
800	Không khuyến khích	Không khuyến khích	260 PSIG	520 PSIG

Đặc điểm vật lý

Thiết kế vật lý của mặt bích ảnh hưởng đến ứng dụng và khả năng tương thích của nó.

Sự khác biệt về kích thước

Các yếu tố chính khi so sánh kích thước mặt bích Class 300 so với Class 600:

• Độ dày mặt bích: Độ dày mặt bích tăng theo cấp để xử lý áp suất cao hơn. Dựa trên tiêu chuẩn ANSI/ASME, sau đây là độ dày tối thiểu gần đúng cho mặt bích thép cacbon: Cấp 300: ~1,38 inch và Cấp 600: ~2,12 inch
• Đường kính vòng bu lông và số lượng lỗ bu lông: Mặt bích có định mức cao hơn yêu cầu nhiều bu lông hơn và vòng bu lông lớn hơn để phân phối ứng suất hiệu quả. Dưới đây là các thông số kỹ thuật ví dụ cho mặt bích NPS 6:

Lớp học	Đường kính vòng tròn bu lông (inch)	Số lượng lỗ bu lông
Lớp 300	26.00	12
Lớp 600	36	20

• Kích thước mặt đối mặt:Kích thước mặt đối mặt cũng thay đổi đôi chút giữa các lớp để phù hợp với yêu cầu về hiệu suất. Ví dụ:

Lớp 300 (NPS 6): 1/16 inch 

Lớp 600 (NPS 6): 1/4 inch

Yêu cầu về vật liệu

• Cấp vật liệu tối thiểu: Mặt bích loại 300 và loại 600 thường được làm từ các vật liệu sau, được lựa chọn dựa trên khả năng chịu được các điều kiện vận hành cụ thể:

1. Thép Cacbon (ví dụ: ASTM A105)

• Khả năng chịu áp suất: Lên đến ~1480 PSIG cho Lớp 600 ở nhiệt độ môi trường.
• Khả năng chịu nhiệt: Thích hợp cho nhiệt độ từ -20°F đến ~800°F.
• Lý do sử dụng: Tiết kiệm chi phí và phổ biến rộng rãi; phù hợp cho các ứng dụng có nhiệt độ và áp suất từ thấp đến trung bình.

2. Thép không gỉ 316 (ví dụ: ASTM A182 F316)

• Khả năng chịu áp suất: Lên đến ~1440 PSIG cho Lớp 300 và ~2750 PSIG cho Lớp 600 ở nhiệt độ môi trường.
• Khả năng chịu nhiệt: Hoạt động tốt ở nhiệt độ từ -150°F đến ~1500°F.
• Lý do sử dụng: Khả năng chống ăn mòn và đóng cặn ở nhiệt độ cao vượt trội, lý tưởng cho môi trường hóa chất và nhiệt độ cao.

3. Thép hợp kim (ví dụ: ASTM A182 F22)

• Khả năng chịu áp suất: Tương đương với thép không gỉ ở mức định mức tương tự.
• Khả năng chịu nhiệt: Chịu được nhiệt độ khắc nghiệt lên tới ~1200°F.
• Lý do sử dụng: Độ bền và độ bền cao cho môi trường khắc nghiệt, bao gồm cả môi trường có chu kỳ nhiệt cao.

• Những cân nhắc về luyện kim

1. Kiểm soát thành phần hóa học: Đảm bảo hỗn hợp hợp kim đồng nhất để cung cấp các đặc tính cơ học đồng nhất, chẳng hạn như độ bền kéo, độ bền chảy và độ dẻo dai. Ví dụ, mặt bích thép cacbon duy trì hàm lượng cacbon thấp (<0,35%) để cân bằng khả năng hàn và độ bền, trong khi thép không gỉ kết hợp crom (~16-18%) để chống ăn mòn.
2. Tính toàn vẹn về cấu trúc: Tập trung vào kích thước hạt và phân bố pha, đạt được thông qua xử lý nhiệt chính xác, để ngăn ngừa hỏng hóc dưới tải trọng tuần hoàn. Mặt bích thường trải qua quá trình chuẩn hóa hoặc làm nguội và tôi luyện để tinh chỉnh cấu trúc hạt, tăng khả năng phục hồi của chúng trước ứng suất và giãn nở nhiệt.

• Thông số kỹ thuật xử lý nhiệt

Xử lý nhiệt cho mặt bích bao gồm chuẩn hóa, ủ hoặc làm nguội và tôi luyện. Quá trình này phụ thuộc vào vật liệu. Mặt bích ASTM A105 được chuẩn hóa ở ~1650°F để cải thiện độ dẻo dai. 

Mặt bích thép hợp kim được tôi luyện để giảm ứng suất. Kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt ngăn ngừa cong vênh hoặc các khuyết tật khác. Thép không gỉ có thể cần ủ dung dịch ở nhiệt độ ~1900°F để phục hồi khả năng chống ăn mòn.

• Giao thức thử nghiệm vật liệu

Kiểm tra cơ học đảm bảo mặt bích có thể chịu được tải trọng dự kiến. Các thử nghiệm bao gồm độ bền kéo, độ bền chảy và thử nghiệm va đập. 

Ví dụ, mặt bích Class 600 ASTM A182 F316 phải có độ bền kéo ít nhất là 515 MPa và độ bền chảy là 205 MPa. Kiểm tra không phá hủy (NDT), chẳng hạn như phương pháp chụp X-quang hoặc siêu âm, phát hiện ra các khuyết tật bên trong. 

Kiểm tra độ cứng xác nhận xử lý nhiệt thành công. Nhà sản xuất phải cung cấp chứng chỉ kiểm tra vật liệu (MTC) và tuân thủ tiêu chuẩn ASME B16.5 hoặc API 6A.

Ý nghĩa về chi phí

Mặt bích có mức áp suất cao hơn, chẳng hạn như loại 600, thường có chi phí cao hơn do nhu cầu về vật liệu và tính phức tạp trong sản xuất.

Mặt bích Class 600 có giá cao hơn do vật liệu cấp cao hơn, khối lượng vật liệu tăng và độ phức tạp trong sản xuất. Vật liệu cao cấp, như ASTM A182 F316, có thể đắt hơn 20–30% vì chúng có độ bền và khả năng chống ăn mòn cần thiết cho các ứng dụng áp suất cao. Mặt bích Class 600 yêu cầu thành dày hơn, đường kính ngoài lớn hơn và nhiều lỗ bu lông hơn, dẫn đến việc sử dụng vật liệu nhiều hơn tới 50% so với Class 300. 

Ngoài ra, tính sẵn có của vật liệu chặt chẽ hơn, thời gian giao hàng dài hơn và dung sai gia công chính xác làm tăng chi phí sản xuất. Xử lý nhiệt mở rộng và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt càng làm tăng thêm giá cao cấp của chúng.

Chi phí vật liệu

• Sự sẵn có của nguyên liệu thô:Vật liệu chất lượng cao ngày càng khan hiếm làm tăng chi phí.
• Yêu cầu về khối lượng:Việc sản xuất với số lượng lớn hơn có thể giúp giảm chi phí đơn vị nhưng ít phổ biến hơn đối với các loại sản phẩm chuyên biệt.

Những cân nhắc khi cài đặt

1. GYêu cầu giỏ hàng

Gioăng có sự khác biệt đáng kể giữa mặt bích Class 300 và Class 600 do nhu cầu về áp suất và nhiệt độ:

• Lớp 300:Thông thường sử dụng gioăng mềm, chẳng hạn như cao su hoặc vật liệu không phải kim loại, phù hợp với áp suất và nhiệt độ thấp.
• Lớp 600:Yêu cầu miếng đệm hiệu suất cao như miếng than chì nén có chèn bằng thép không gỉ hoặc miếng PTFE giãn nở, được thiết kế để chịu được áp suất và nhiệt độ cao hơn.

Hướng dẫn lắp đặt: Luôn sử dụng miếng đệm mới, đảm bảo miếng đệm được căn chỉnh chính xác giữa các mặt bích và đảm bảo miếng đệm sạch sẽ và không bị hư hỏng để tránh rò rỉ và duy trì độ kín thích hợp.

2. Thông số kỹ thuật bu lông

Yêu cầu về bu lông khác nhau đáng kể giữa mặt bích Class 300 và Class 600 để phù hợp với mức áp suất cao hơn:

• Số lượng bu lông: Mặt bích loại 600 thường yêu cầu nhiều bu lông hơn để phân bổ đều ứng suất cao hơn.
• Đường kính bu lông: Đường kính bu lông lớn hơn thường được chỉ định cho mặt bích Lớp 600 để xử lý tải trọng tăng thêm.
• Cấp độ bu lông:Bu lông loại 600 sử dụng loại đã qua xử lý nhiệt, có độ bền cao hơn, chẳng hạn như ASTM A193 Loại B7, so với bu lông loại thấp hơn được sử dụng cho Loại 300.

3. Yêu cầu mô-men xoắn

Yêu cầu về mô-men xoắn tăng lên với các loại mặt bích cao hơn do mặt bích dày hơn và miếng đệm chắc hơn. Áp dụng mô-men xoắn thích hợp đảm bảo độ kín không bị rò rỉ:

• Quy trình ứng dụng mô-men xoắn: Siết chặt bu lông theo hình sao hoặc hình chữ thập, tăng dần mô-men xoắn theo từng mức để đảm bảo áp suất đồng đều.
• Giá trị mô-men xoắn cụ thể: Mặt bích loại 600 thường yêu cầu mô-men xoắn lớn hơn 25–50% so với mặt bích loại 300, tùy thuộc vào kích thước bu lông và loại gioăng.
• Sau khi cài đặt: Kiểm tra lại và siết chặt lại bu lông sau khi hệ thống đạt đến nhiệt độ vận hành để xử lý bất kỳ hiện tượng giãn nở hoặc nén gioăng nào.

Hướng dẫn nộp đơn

Việc lựa chọn giữa loại 300 và loại 600 phụ thuộc vào điều kiện vận hành.

Đơn xin nhập học lớp 300

• Hệ thống áp suất vừa phải
• Quy trình đường ống tiêu chuẩn
• Sử dụng công nghiệp nói chung
• Điều kiện dịch vụ chung

Đơn xin nhập học lớp 600

• Hệ thống áp suất cao
• Dịch vụ quy trình quan trọng
• Điều kiện vận hành khắc nghiệt
• Yêu cầu dịch vụ đặc biệt

Tại sao nên chọn LONGAN cho nhu cầu mặt bích của bạn?

LONGAN là tên tuổi đáng tin cậy trong sản xuất mặt bích, cung cấp tay nghề thủ công vô song và công nghệ tiên tiến để đáp ứng các yêu cầu đa dạng về đường ống.

Ưu điểm sản xuất của chúng tôi

• Sản xuất linh hoạt điều chỉnh quy trình để đạt hiệu quả và giao hàng nhanh chóng.
• Hệ thống quản lý 6S duy trì các tiêu chuẩn hàng đầu trong ngành về chất lượng và môi trường làm việc.
• Các cuộc họp tiền sản xuất được tối ưu hóa đảm bảo thực hiện hoàn hảo, nâng cao chất lượng, năng suất và sự hài lòng của khách hàng.

Đáp ứng mọi nhu cầu về mặt bích loại 150, loại 300 hoặc ANSI 600 của bạn, LONGAN đảm bảo các giải pháp đáng tin cậy, chất lượng cao. Cho dù là các thành phần tiêu chuẩn hay yêu cầu tùy chỉnh, chúng tôi đều cung cấp các kết nối ổn định phù hợp với hệ thống đường ống của bạn.

Hãy để LONGAN trở thành đối tác của bạn trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng đường ống an toàn và hiệu quả!

Thẩm quyền giải quyết

1. Kiểm tra rò rỉ thực nghiệm của mặt bích RFWN Class 300 16 inch có và không có mô men uốn bên ngoài; George Bibel, T. Fath, và W. Palmer; 2001 (https://www.researchgate.net/publication/291440904)
2. Phân tích phần tử hữu hạn về ứng suất tiếp xúc của mối nối mặt bích loại 600; Min-Young Lee, Doo-Hyung Jeong và Byung-Tak Kim; 2017 (https://www.researchgate.net/publication/312078397)