O número de classe em um flange é uma das informações mais mal interpretadas em tubulações. Classe 150 não significa 150 psi: para um flange inoxidável 316/316L significa 275 psi à temperatura ambiente e menos à medida que a temperatura aumenta. Os designers que presumem o contrário acabam sendo sub-avaliados ou pagando por muito mais flange do que a linha precisa. Este guia explica o que realmente é o sistema de classes, o que ele muda no desenho e como escolher 150, 300 ou 600 sem suposições.
Como funcionam as classes de pressão de flange
Uma classe designa uma curva de pressão-temperatura emASME B16.5, não uma pressão de trabalho. O número é um remanescente histórico - que já se aproximou da pressão do vapor saturado. Hoje a pressão permitida é definida por três coisas lidas em conjunto: a Classe, o grupo de materiais e a temperatura. Para flanges inoxidáveis o grupo relevante é 2.2 (A182 F316/F316L forjado, CF8M fundido). Suas classificações ambientais:
Classe 150, 300 ou 600 num relance
| Aula | F316 / F316L @ 100 graus F (38 graus) | Aprox. Equivalente a PN |
| Classe 150 | 275 psi (19,0 bar) | PN20 |
| Classe 300 | 720 psi (49,6 bar) | PN50 |
| Classe 400 | 960 psi (66,2 bar) | PN64 |
| Classe 600 | 1.440 psi (99,3 bar) | PN100 |
| Classe 900 | 2.160 psi (149 bar) | PN150 |
| Classe 1500 | 3.600 psi (248 bar) | PN250 |
| Classe 2500 | 6.000 psi (414 bar) | PN420 |
Esses valores são para o grupo de materiais 2.2. O aço carbono (A105, grupo 1.1) possui tabela própria - à temperatura ambiente, Classe 150 é 285 psi e Classe 300 é 740 psi. Nunca misture grupos de materiais ao ler uma classificação.
A temperatura é metade da classificação
Cada classe é reduzida conforme a temperatura sobe. Duas colunas da tabela B16.5 para o grupo 2.2 afirmam:
| Temperatura | Classe 150 - F316 (psi) | Classe 300 - F316 (psi) |
| 100 graus F (38 graus) | 275 | 720 |
| 200 graus F (93 graus) | 235 | 620 |
| 300 graus F (149 graus) | 215 | 560 |
| 400 graus F (204 graus) | 195 | 515 |
| 500 graus F (260 graus) | 170 | 480 |
| 600 graus F (316 graus) | 140 | 450 |
| 800 graus F (427 graus) | 80 | 420 |
| 1.000 graus F (538 graus) | 20 | 365 |
Um flange Classe 150 que é adequado para 275 psi em uma linha fria é adequado para apenas 80 psi a 800 graus F. Uma linha dimensionada apenas com base na pressão ambiente é a clássica sob-especificação.
Aço inoxidável vs aço carbono na mesma classe
À temperatura ambiente, A105 e F316 são quase iguais. A diferença aparece na temperatura: o aço carbono perde resistência mais rapidamente e as duas curvas cruzam acima de 750 graus F.
| Temperatura | Classe 300 - A105 (psi) | Classe 300 - F316 (psi) |
| 100 graus F | 740 | 720 |
| 300 graus F | 655 | 560 |
| 600 graus F | 570 | 450 |
| 800 graus F | 410 | 420 |
| 1.000 graus F | 85 | 365 |
Abaixo de 800 graus F os materiais são comparáveis e o aço carbono é geralmente a escolha mais barata. Acima de 800 graus F, o aço carbono entra em colapso - a 1.000 graus F, ele carrega 85 psi contra os 365 psi do flange inoxidável. O serviço-de alta temperatura é onde um flange de aço inoxidável deixa de ser um item premium e se torna um requisito estrutural.
Uma estrutura de seleção-em quatro etapas
- Obtenha os números do projeto. Pressão máxima de operação e temperatura máxima de operação no mesmo ponto da linha.
- Leia a classificação à temperatura, não à ambiente. Use a tabela do grupo 2.2 (ou grupo 1.1) para o seu material na temperatura real de projeto.
- Aplique a regra prática. Abaixo de 200 psi em temperatura, a Classe 150 cobre isso. Entre 200 e 500 psi, a Classe 300 é a etapa mais segura. Acima de 500 psi, o preço da classe 600 e superior - torna-se secundário em relação à segurança.
- Verifique o sistema. Picos de pressão, carregamento cíclico, serviço de hidrogênio ou uma futura reclassificação defendem um aumento de classe. Lembre-se do custo físico: no NPS 4, um flange com pescoço soldado Classe 150 pesa cerca de 7,7 kg e um Classe 300 cerca de 12,7 kg - a classe mais alta também significa parafusos maiores, suportes mais pesados e mais frete.
Três erros que custam dinheiro
- Lendo "150" como 150 psi. É 275 psi à temperatura ambiente para aço inoxidável e o erro aumenta à medida que a temperatura aumenta.
- Dimensionamento de acordo com a classificação ambiente. Uma linha "300 psi a 150 graus F" parece segura na Classe 150 -, mas não é; A classe 150 tem classificação de 215 psi nessa temperatura.
- Misturando aulas em uma junta. Para o mesmo NPS, classes diferentes têm diâmetros externos, círculos e tamanhos de parafusos diferentes. No NPS 4 o círculo do parafuso cresce de 190,5 mm (Classe 150) para 200,2 mm (Classe 300) para 215,9 mm (Classe 600) - os furos não se alinham entre as Classes. Dentro da mesma classe, todos os tipos de flange compartilham o mesmo parafuso e se encaixam corretamente.
O que especificar no pedido de compra
- Material: ASTM A182 F316/F316L - nunca apenas "aço inoxidável"
- Classe e revestimento: por exemplo, Classe 300 RF (face elevada; RTJ para Classe 600 e superior em serviços exigentes)
- Tipo: pescoço de solda, deslizamento-, solda de soquete, roscada, junta cega ou sobreposta
- Padrão: ASME B16.5 (NPS 1/2"-24"; ASME B16.47 acima disso)
- Parafusos, porcas e juntas conforme B16.5 / B16.20
- Documentação: relatório MTC e PMI; NACE MR0175 onde o serviço ácido se aplica
A classe decide o padrão do parafuso, a junta, o comprimento do pino e o preço, portanto é a decisão de engenharia mais barata no pedido de flange. Se a tabela de classificação ainda deixar dúvidas, envie a pressão de projeto, temperatura e NPS paramarket@htpipe.compara uma recomendação de classe.
