Материалы для трубных фланцев (ASTM)

Наиболее распространенными материалами для фланцев труб (кованые марки) являются: ASTM A105 (высокотемпературная углеродистая сталь для труб A53 / A106 / API 5L), Марки A350 LF1 / 2/3 (низкотемпературная углеродистая сталь для труб A333), A694 Марки от F42 до F80 (высокопрочная углеродистая сталь, соответствующая маркам труб API 5L), ASTM A182 Марки от F5 до F91 (фланцы из легированной стали, соответствующие трубам A335), Марка A182 F304 / 316 (фланцы из нержавеющей стали, чтобы соответствовать трубам SS A312), A182 грамм F44 / F51 / F53 / F55 (дуплекс и супер-дуплекс для труб A790 / A928) и различные марки никелевого сплава (Inconel, Incoloy, Hastelloy, Monel).

Фланцы из углеродистой стали

Химический состав и механические свойства трех основных марок материала фланцев из углеродистой стали:

  • ASTM A105 (высокотемпературная углеродистая сталь) для труб A53, A106, API 5L из углеродистой стали
  • ASTM A350 LF1, LF2, LF3 (низкотемпературная углеродистая сталь) для труб ASTM A333
  • ASTM A694 F42, F52, F60, F65 (высокопрочная углеродистая сталь для соответствия стальным трубам API 5L X42, X52, X60 и X65


Химический состав ASTM A105, A350, A694

ASTM A105 (Высокотемпературный материал фланца из углеродистой стали)

C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo V
A105 - 0,60 - - 0,10 - - -
0,35 1,05 0,035 0,040 0,35 0,40 0,40 0,30 0,12 0,08

ASTM A350 (материал фланца из низкотемпературной углеродистой стали)

C% Mn% Si% S% P% Cr% Ni%
A350 LF1 0,30 max 0,6/1,35 0,15/0,30 0,040 max 0,035 max 0,30 max 0,40 max
A350 LF2 0,30 max 0,6/1,35 0,15/0,30 0,040 max 0,035 max 0,30 max 0,40 max
A350 LF3 0,20 max 0,9 0,20/0,35 0,040 max 0,035 max 0,30 max 3,3/3,7

ASTM A694 (Высокопрочные фланцы из углеродистой стали)

C Mn P S Si
ASTM A694 F42 0,26-0,265 1,60-1,64 0,025-0,030 0,025-0,030 0,15-0,35
ASTM A694 F52 0,26-0,265 1,60-1,64 0,025-0,030 0,025-0,030 0,15-0,35
ASTM A694 F60 0,26-0,265 1,60-1,64 0,025-0,030 0,025-0,030 0,15-0,35
ASTM A694 F65 0,26-0,265 1,60-1,64 0,025-0,030 0,025-0,030 0,15-0,35

Механические свойства А105, А350, А694

ASTM A105 (Высокотемпературный материал фланца из углеродистой стали)

Свойство ASTM A105 ASTM A350 LF2
Прочность при растяжение Мин, psi 70 000 70 000-95 000
Прочность при растяжение Мин, N/mm² 485 485-655
Предел прочности при разрыве Мин, psi 36 000 36 000
Предел прочности при разрыве Мин, N/mm² 250 250
Относительное удлинение при разрыве (%) 22 22
Относительная деформация (%) 30 30
Твердость, максимальная 187 15/12 фут-фунтов
CVN при -50 ℉ 20/16 джоулей

ASTM A694 (Высокопрочные фланцы из углеродистой стали)

Марка материала фланца ASTM A694 Мин. Предел текучести (смещение 0,2%), в ksi [МPа] Минимальная прочность при растяжении Удлинение в 2 дюйма или 50 мм, не менее%
A694 F42 42 [290] 60 [145] 20
A694 F46 46 [315] 60[415] 20
A694 F48 48 [330] 62 [425] 20
A694 F50 50 [345] 64 [440] 20
A694 F52 52 [360] 66 [455] 20
A694 F56 56 [385] 68 [470] 20
A694 F60 60 [415] 75 [515] 20
A694 F65 65 [450] 77 [530] 20
A694 F70 70 [485] 82 [565] 18

Фланцы из легированной стали

Фланцы из легированной стали (хром-молибден) имеют более высокое содержание хрома и молибдена, чем фланцы из углеродистой стали. Фланцевые материалы из легированной стали подходят для применения в условиях высоких температур и высокого давления и улучшенной коррозионной стойкости по сравнению с обычными марками из углеродистой стали.


Фланцы из сплава ASTM A182 чрезвычайно пластичны, прочны и прочны, легко свариваются и обладают стойкостью к окислению и образованию накипи. Эти марки соответствуют трубам из легированной стали ASTM A335.

Химический состав ASTM A182 F5, F9, F11, F22

Элемент и свойства Низколегированная сталь Среднелегированная сталь
F11 CL2 F22 CL3 F5 F9
Углерод 0,10-0,20 0,05-0,15 0,15 max 0,15 max
Марганец 0,30-0,80 0,30-0,60 0,30-0,60 0,30-0,60
Фосфор, max 0,040 0,040 0,03 0,030
Сера, max 0,040 0,040 0,03 0,030
Кремний 0,50-1,00 0,50 max 0,50 max 0,50-1,00
Никель, max - - 0,50 -
Хром 1,00-1,50 2,00-2,50 4,00-6,00 8,0-10,0
Молибден 0,44-0,65 0,87-1,13 0,44-0,65 0,90-1,10
Колумбий, max - - - -
Ванадий, max - - - -

Механические свойства A182

Элемент и свойства Низколегированная сталь Среднелегированная сталь
F11 CL2 F22 CL3 F5 F9
Прочность при растяжение PSI (MPA) 70 000 (485) 75 000 (515) 70 000 (485) 85 000 (585)
Предел прочности при разрыве PSI мин 40 000(275) 45 000 (310) 40 000 (275) 55 000 (380)
Удлинение 2” % мин 20 20 20 20
Относительное сужение % мин 30 30 35 40
Твёрдость (HB) макс* 143 ~ 207 156 ~ 207 143 ~ 217 179 ~ 217

Рекомендуемое применение для фланцевых материалов марки ASTM A182:

Фланцы из легированной стали ASTM A182 Торговое обозначение Рекомендуемое применение
A182 F1 C-1/2 Mo Низколегированная сталь Неагрессивные применения
Включая воду, масло и газы при температуре от -29 до 593ºC * (Не при длительном использовании> 470ºC).
A182 F2 0,75% Ni; Мо; 0,75% Cr низколегированная сталь Неагрессивные применение, включая воду, масло и газы при температурах F2: -29ºC ~ 538ºC, WC5: -29ºC ~ 575ºC
A182 F11 1 1/4% Хром; 1/2% Moly низколегированная сталь Неагрессивные  применение, включая воду, масло и газы при температуре от -30ºC (-20ºF) до + 593ºC (+ 1100ºF).
A182 F22 2 1/4% Хром; низколегированная сталь Неагрессивные  применение, включая воду, масло и газы при температуре от -30ºC (-20ºF) до + 593ºC (+ 1100ºF).
A182 F5/F5a 5% хром; 1/2% молибдена; V-N, среднелегированная сталь  Легкие коррозионные или эрозионные применения, а также неагрессивные применения при температурах от -30ºC (-20ºF) до + 650ºC (+ 1200ºF).
A182 F9 9% хром; 1% молибдена; V-N, среднелегированная сталь  Легкие коррозионные или эрозионные применения, а также неагрессивные применения при температурах от -30ºC (-20ºF) до + 650ºC (+ 1200ºF).
A182 F91 9% хром; 1% молибдена; V-N, среднелегированная сталь  Легкие коррозионные или эрозионные применения, а также неагрессивные применения при температурах от -30ºC (-20ºF) до + 650ºC (+ 1200ºF).

Фланцы из нержавеющей стали

Ключевыми элементами, которые отличают материалы из нержавеющей стали для фланцев по сравнению с другими марками, являются содержание никеля (Ni), хрома (Cr) и молибдена (Мо). Цена на эти металлы колеблется ежедневно на Лондонской бирже металлов (никель, молибден) и на рынке ферросплавов (феррохром).


Фланцы из нержавеющей стали ASTM A182

Химический состав ASTM A182 F304 / F316 / F321

ASTM A182 Фланцы из нержавеющей стали. Состав материалов,%
ASTM A182 Grade C Mn P S Si Ni Cr Mo Nb Ti Прочее
F304 (1) 0,08 2,0
0,045 0,030 1,0 8,0-11,0 18,0-20,0
F304H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 8,0-11,0 18,0-20,0
F304L(1) 0,030 2,0 0,045
0,030
1,0
8,0-13,0 18,0-20,0
F304N(2) 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 8,0-10,5 18,0-20,0
F304LN(2) 0,030 2,0 0,045 0,030 1,0 8,0-15,0 18,0-20,0
F309H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 12,0-15,0 22,0-24,0
F310 0,25 2,0 0,045 0,030 1,0 19,0-22,0 24,0-26,0
F310H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 19,0-22,0 24,0-26,0
F310MoLN 0,030 2,0 0,030 0,015 0,40 21,0-23,0 24,0-6,0 2,0-3,0 N 0,10-0,16
F316 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 10,0-14,0 16,0-18,0 2,0-3,0
F316H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 10,0-14,0 16,0-18,0 2,0-3,0
F316L(1) 0,030 2,0 0,045 0,030 1,0 10,0-15,0 16,0-18,0 2,0-3,0
F316N(2) 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 11,0-14,0 16,0-18,0 2,0-3,0
F316LN(2) 0,030 2,0 0,045 0,030 1,0 11,0-14,0 16,0-18,0 2,0-3,0
F316Ti 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 10,0-14,0 16,0-18,0 2,0-3,0 (3) N 0,10 max
F317 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 11,0-15,0
18,0-20,0 3,0-4,0
F317L 0,030 2,0 0,045 0,030 1,0 11,0-15,0 18,0-20,0 3,0-4,0
F321 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-12,0 17,0-19,0 (4)
F321H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-12,0 17,0-19,0 (5)
F347 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-13,0 17,0-20,0 (6)
F347H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-13,0 17,0-20,0 (7)
F348 0,08 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-13,0 17,0-20,0 (6) Co 0,20
Ta 0,10
F348H 0,04-0,10 2,0 0,045 0,030 1,0 9,0-13,0 17,0-20,0 (7) Co 0,20
Ta 0,10

Примечания:

  1. Марки F304, F304L, F316 и F316L должны иметь максимальное содержание азот 0,10%.
  2. Марки F304N, F316N, F304LN и F316LN должны содержать азот от 0,10 до 0,16%.
  3. Марка F316Ti должна иметь содержание титана в пять раз выше содержания углерода и азота и не более 0,70%.
  4. Марка F321 должна содержать титан в пять раз выше содержания углерода и не более 0,70%.
  5. Содержание  титана вF321H должно быть четыре раза выше содержания углерода и не более 0,70%.
  6. Марки F347 и F348 должны содержать ниобий в десять раз выше содержания углерода и не более 1,10%.
  7. Марки F347H и F348H должны содержать ниобий, превышающий содержание углерода в восемь раз, и не более 1,10%.

Механические свойства A182 F304 / F316 / F321

ASTM A182 Grade Минимальная прочность на растяжение в MPa Минимальный условный предел текучести в MPa Минимальное удлинение в % Минимальное сокращение в мин,%
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

Рекомендуемые применения для фланцев из нержавеющей стали:

Материал Группа материала Рекомендуемые применения
A182-F304 18% Cr, 8% Ni Stainless Steel Коррозионные воздействия и атмосфера от -450 ° F до 1000 ° F (от -268 ° C до 537 ° C)
A182-F316 18% Cr, 8% Ni, 2% Mo Stainless Steel Высокая устойчивость к коррозии от -450 ° F до 1000 ° F (от -268 ° C до 537 ° C).

Сравнение нержавеющих сталей для фланцев по ASTM vs. EN 

Марки материалов фланцев: сравнение европейских и американских стандартов
Номер материала EN ASTM
Фланцевые материалы из нержавеющей стали
1.4541 X 6 CrNiTi 18 10
X6CrNiTi18-10
A 182 Grade F321
1.4571 X 6 CrNiMoTi 17 12 2
X6CrNiMoTi17-12-2
A 182 Grade F316Ti
1.4301 X 5 CrNi 18 10
X5CrNi18-10
A 182 Grade F304
1.4306 X 2 CrNi 19 11
- A 182 Grade F304L
1.4307 –
X2CrNi18-9
A 182 Grade F304L
1.4401 X 5 CrNiMo 17 12 2
X5CrNiMo17-12-2
A 182 Grade F316
1.4404 X 2 CrNiMo 17 13 2
X2CrNiMo17-12-2
A 182 Grade F316L
1.4462 X 2 CrNiMoN 22 5 3
X2CrNiMoN22-5-3
A 182 Grade F51 (Duplex)
1.4529 X 1 NiCrMoCuN 25 20 6
X1NiCrMoCuN25-20-7
UNS N 08926
1.4539 X 1 NiCrMoCuN 25 20 5
X1NiCrMoCu25-20-5
A 182 Grade F904L
1.4547 –
X1CrNiMoCuN20-18-7
UNS S 3125

Фланцы из дуплексных сплавов

Дуплексная сталь (ASTM A182 2205) представляет собой чрезвычайно стойкую к коррозии, закаливаемую нержавеющую сталь, микроструктура которой состоит из смеси аустенитной и ферритовой фаз.


Фланцы из дуплексных сплавов по ASTM A182 UNS S31803 UNS S32205

Благодаря этому особому химическому и физическому составу дуплексная нержавеющая сталь UNS S31803 обладает свойствами, характерными для обоих типов материалов из нержавеющей стали (ферритной и аустенитной).

Вообще говоря, дуплексная нержавеющая сталь намного прочнее ферритных нержавеющих сталей, имеет более высокую прочность, чем аустенитные стали (серии 300 и 400), и обладает превосходной устойчивостью к коррозии по сравнению с SS304 и SS316 (высокая внутризеренная коррозия, также в хлоридных и сульфидных средах).

В то время как аустенитные нержавеющие стали являются немагнитными, дуплексная нержавеющая сталь обладает магнитными свойствами.

Дуплексные и супердуплексные фланцы соответствуют бесшовным трубам ASTM A790 (или сварным дуплексным трубам A928).

Химический состав дуплексных и супер дуплексных сплавов ASTM A182

% Duplex 2205
(ASTM A182 UNS S31803 – UNS S32205)
Super Duplex
ASTM A182 UNS S32750 – 32760)
C 0-0,03 0,03 max
Mn 2,0 1,5
Si 1,0 0,8
P 0-0,03 0,035
S 0-0,02 0,02
Cr 21-23 24-26
Mo 2,5-3,5 3,0-5,0
Ni 4,5-6,5 5,5-8,0
N 0,08-0,2 0,2-0,35
Cu - 0,5-3,0

Наиболее широко используемая марка для фланца из дуплексного сплава - 2205, благодаря его превосходной устойчивости к коррозии и механической прочности.

Обозначение «2205» связано с химическим составом этого материала, который содержит 22% хрома и 5% никеля.

Фланец из сплава супер дуплекса демонстрирует даже более высокую прочность и более высокую коррозионную стойкость, чем стандартная дуплексная сталь (и, конечно, аустенитные марки).

Основное различие между дуплексной и супердуплексной маркой заключается в добавлении меди в сплав (в дополнение к увеличению количества хрома, молибдена и никеля).

Добавление меди дает супер дуплексу из нержавеющей стали улучшенную стойкость к горячим хлоридам и сильным восстанавливающим кислотам, таким как серная кислота, по сравнению со стандартной маркой дуплекса.

В то время как UNS S31803, UNS 32205 (дуплекс) и UNS S32750, UNS S32760 являются стандартными обозначениями, большинство производителей суперсплавов присваивают фирменные названия этим сталям (например, UR52N + - это супердуплексная сталь Usinor / Arcelor, Ferralium, Zeron, Sandvik SAF 2205 22Cr, и т.д).

Механические свойства дуплексных и супер дуплексных сплавов А182

Механические свойства Duplex 2205
(ASTM A182 UNS S31803 – UNS S32205)
Super Duplex
ASTM A182 UNS S32750 – 32760)
Прочность при растяжении (в MPa) 620 770
Условный предел текучести 0.2% (в MPa) 450 550

Физические свойства Duplex 2205
(ASTM A182 UNS S31803 – UNS S32205)
Super Duplex
ASTM A182 UNS S32750 – 32760)
Плотность (g.cm3) 7,805 7,810
Модуль упругости (GPa) 200 205
Удельное электросопротивление (Ω.m) 0,085х10-6 0,085х10-6
Теплопроводность (W/m.K) от 19 до 100°C от 17 до 100 °C
Температурное удлинение (m/m.K) 13,7×10-6 to 100°C 13,5×10-6 to 200°C

Значительное добавление хрома в дуплексные марки стали, которое защищает сплав от коррозии, является источником охрупчивания стали при температуре свыше 300 ° C. Однако при более низких температурах дуплексные стали проявляют лучшие пластические свойства, чем ферритные и мартенситные нержавеющие стали (их легко использовать при температуре ниже -50 ° С).

Фланцы из никелевых сплавов

Технические характеристики ASTM для фланцев их никелевых сплавов

ASTM B160
Nickel 200 Flange
ASTM B166 Inconel 600 Flange
ASTM B564 Inconel 625 Flange
ASTM B425 Incoloy 800 Flange
ASTM B564 Incoloy 825 Flange
ASTM B564 Monel K400 Flange
ASTM B564 Hastelloy C276 Flange

Химический состав фланцев из никелевых сплавов

Марка суперсплава Аналог по UNS Cостав сплава
C Mn S Si Cr Ni Mo Cu Ti Fe
Nickel 200 N02200 0,08 0,18 0,005 0,18 ... 99,5(а) ... 0,13 ... 0,2
Nickel 201 N02201 0,01 0,18 0,005 0,18 ... 99,6(а) ... 0,13 ... 0,2
Monel 400 N04400 0,15 1 0,012 0,25 ... 66,5(а) ... 31,5 ... 1,25
Monel K-500 N05500 0,13 0,75 0,005 0,25 ... 66,5(а) ... 29,5 0,6 1
Hastelloy B N10665 0,05 max 1 ... 1 1 61 28 ... ... 5
Hastelloy D - 0,12 0,9 ... 9,25 1 82 ... 3 ... 2
Inconel 600 N06600 0,08 0,5 0,008 0,25 15,5 76,0(а) ... 0,25 ... 8
Inconel 800 N08800 0,05 0,75 0,008 0,25 21 32,5 ... 0,38 0,38 46
Hastelloy C-276 N10276 0,01 0,5 0,02 0,03 15,5 57 16 ... ... 5,5
Inconel 625 N06025 0,05 0,25 0,008 0,25 21,5 61,0(а) 9 ... 0,2 2,5
Inconel 825 N08825 0,03 0,5 0,015 0,25 21,5 42 3 2,25 0,9 30
Hastelloy G
N06030 0,03 1,5 0,02 0,5 22,25 44 6,5 2 ... 19,5
20Cb-3
N08020 0,04 1 0,02 0,5 20 34 2,5 3,5 ... ...

Механические свойства фланцев из никелевых сплавов

Марка суперсплава Аналог по UNS Предел прочности при разрыве (в ksi) Прочность при растяжение (в ksi) Удлинение % Роквелл Бринель
Nickel 200 N02200 15 55 35 - 90-120
Nickel 201 N02201 12 50 35 - 90-120
Monel 400 N04400 25 70 35 - 110-149
Monel K-500 N05500 100 140 17 - 265-346
Hastelloy B-2 N10665 51 110 40 C22 -
Hastelloy D-205 - 49 114 57 C30-39 -
Inconel 600 N06600 30 80 35 - 120-170
Inconel 800 N08800 30 75 30 120-184
Hastelloy C-276 N10276 60 115 50 184
Inconel 625 N06025 39 98 30 - 180
Incoloy 825 N08825 35 85 30 - 120-180
Hastelloy G-30 N06030 51 100 56 - -
20Cb-3 N08020 35 80 30 B84-90 160
Другие материалы
Сталь S890QL1 - 1.8925
Сталь C66D - 1.0612
Сталь DX51D+ZA - 1.0226
Сталь Aluchrom I - 1.4767
Сталь SSL 90 - 1.3346
Сталь SSFh - 1.1744
ANSI / ASME B18.22.1
AISI 409 и AISI 430 сравнение сталей