Руководство по выбору фланцев из углеродистой стали, нержавеющей стали и легированной стали
2026-01-05
I. Ключевые моменты выбора фланцев из углеродистой стали
Применимые сценарии: Обычно используются в трубопроводных системах низкого давления и комнатной температуры для некоррозионных сред, таких как вода, пар и воздух, включая трубопроводы отопления, трубопроводы общего промышленного водоснабжения и трубопроводы сжатого воздуха. Они также широко используются в некоррозионных технологических трубопроводах в нефтехимической промышленности (например, в верхнем участке трубопроводов для транспортировки сырой нефти).
Соответствие эксплуатационным характеристикам: Их прочность и ударная вязкость соответствуют требованиям общих условий эксплуатации (обычно PN≤16 МПа) и температур (-20℃~425℃). Например, фланцы из углеродистой стали Q235 подходят для условий низкого давления и комнатной температуры ниже PN1,0 МПа и температур, не превышающих 300℃; Фланцы из стали 20# могут использоваться в условиях эксплуатации при давлении PN4,0 МПа и температурах ≤425℃.
Преимущества по стоимости: Низкие цены на сырье и простая технология обработки приводят к значительно более низким производственным затратам по сравнению с фланцами из нержавеющей и легированной стали. При условии соответствия условиям эксплуатации они могут существенно снизить общую стоимость проекта, что делает их особенно подходящими для крупномасштабных и недорогих проектов строительства трубопроводов.
Ограничения: Низкая коррозионная стойкость; склонность к ржавчине во влажной среде, в солевом тумане или в слабокоррозионных средах. Для наружных трубопроводов в прибрежных районах или промышленных условиях, содержащих небольшое количество коррозионных газов, требуется дополнительная антикоррозионная обработка (например, покраска или гальванизация), но срок службы все еще ограничен, обычно требуется замена каждые 3-5 лет.
II. Основные критерии выбора фланцев из нержавеющей стали
Сценарии коррозионной стойкости: Подходят для трубопроводных систем, транспортирующих агрессивные среды, такие как системы транспортировки кислотных и щелочных растворов в химической промышленности (трубопроводы с концентрацией серной кислоты ≤30%), трубопроводы для чистой воды и материалов в пищевой и фармацевтической промышленности (должны соответствовать гигиеническим стандартам), а также трубопроводы систем очистки морской воды. Фланцы из нержавеющей стали 304 выдерживают воздействие слабоагрессивных сред (таких как органические кислоты и щелочи низкой концентрации), в то время как фланцы из нержавеющей стали 316L подходят для сильноагрессивных сред (таких как морская вода, содержащая хлорид-ионы, высококонцентрированные кислотные и щелочные растворы).
Экологическая адаптивность: Отлично работают во влажных, высокотемпературных и высоковлажных условиях (температура ≤600℃) или на открытом воздухе. Например, в проектах наружных трубопроводов в прибрежных районах фланцы из нержавеющей стали 316L эффективно противостоят коррозии морской водой и имеют срок службы более 10 лет; В трубопроводах паровой стерилизации (температура 132℃, насыщенный пар) на фармацевтических заводах фланцы из нержавеющей стали 304 обеспечивают хорошую стабильность и не загрязняют материалы.
Экономические соображения: Цена в 3-5 раз выше, чем у фланцев из углеродистой стали. В условиях низкой коррозионной активности или некритических условиях фланцы из углеродистой стали с антикоррозионными мерами могут рассматриваться как альтернатива для снижения затрат. Однако в ситуациях с длительным использованием и высокими затратами на техническое обслуживание (например, соединения трубопроводов для оборудования глубоководной разведки) фланцы из нержавеющей стали обеспечивают лучшее соотношение цены и качества.
Требования к соединению: При монтаже следует избегать прямого контакта с углеродистой сталью (например, используя болты и прокладки из нержавеющей стали) для предотвращения электрохимической коррозии. Например, при переходе между фланцами из нержавеющей стали и трубопроводами из углеродистой стали следует использовать изоляционные прокладки для изоляции; в противном случае контакт двух металлов во влажной среде приведет к образованию гальванической ячейки, ускоряющей коррозию фланца из нержавеющей стали.
III. Ключевые моменты при выборе фланцев из легированной стали
Высокотемпературные и высоконапорные условия: В основном используются в высокотемпературных и высоконапорных трубопроводных системах в энергетической и нефтехимической промышленности. Фланцы из легированной стали 15CrMo подходят для паропроводов с температурами ниже 510℃ и давлениями PN10-32 МПа (например, магистральные паропроводы тепловых электростанций); фланцы из легированной стали WC6/WC9 выдерживают температуры выше 600℃ и даже более высокие давления (PN≥42 МПа) и широко используются в выходных трубопроводах реакторов крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов.
Особые требования к эксплуатационным характеристикам: Фланцы обладают такими характеристиками, как высокая прочность, высокая ударная вязкость или износостойкость. Например, фланцы из легированной стали 12Cr1MoV сохраняют высокую ползучесть при высоких температурах, что делает их подходящими для трубопроводов, работающих при длительных высоких температурах; Фланцы из никельсодержащих сплавов могут использоваться в условиях низких температур (-196℃), например, для соединений трубопроводов сжиженного природного газа (СПГ).
Стоимость и техническое обслуживание: Цены выше, чем у углеродистой стали, но немного ниже, чем у нержавеющей стали (примерно в 2-3 раза выше, чем у углеродистой стали). Требуются регулярные проверки на ползучесть и окисление при высоких температурах, что приводит к увеличению затрат на техническое обслуживание. Например, для фланцев трубопроводов пароперегревателей в тепловых электростанциях (рабочая температура 540℃, давление 16 МПа) каждые 3 года требуется проверка твердости и измерение толщины стенки для оценки изменений характеристик.
Подбор материала: Необходимо выбрать соответствующий марку стали, исходя из конкретных параметров температуры и давления. Например, для трубопровода реакции гидрирования с давлением 25 МПа и температурой 550℃ следует выбирать фланцы из легированной стали Cr5Mo. Использование обычных фланцев из углеродистой стали может привести к поломке фланцев из-за недостаточной прочности, что может стать причиной аварии.
IV. Комплексный процесс принятия решения о выборе
1. Анализ среды: Уточните свойства транспортируемой среды (коррозионная активность, наличие частиц, гигиенические требования и т. д.). Например, для транспортировки 98% серной кислоты следует выбирать фланцы из нержавеющей стали 316L; для транспортировки обычной промышленной воды можно выбрать фланцы из углеродистой стали Q235.
2. Подтверждение рабочих параметров: Определите расчетное давление (значение PN) и диапазон температур. Например, для паропровода с давлением 8 МПа и температурой 450℃ следует использовать фланцы из легированной стали 15CrMo; для воздухопровода с давлением 1,6 МПа и температурой 200℃ достаточно фланца из углеродистой стали Q235.
3. Оценка условий окружающей среды: Учитывайте условия установки (внутри/снаружи помещения, влажность, наличие коррозионных газов и т. д.). Для прибрежных районов предпочтительны фланцы из нержавеющей стали 316L; Фланцы из углеродистой стали подходят для сухих помещений при нормальной температуре.
4. Расчет стоимости: Сравните первоначальные затраты и долгосрочные затраты на техническое обслуживание, соблюдая при этом требования к эксплуатационным характеристикам. Например, в трубопроводе химического завода для слабокоррозионных сточных вод (pH=6-9) использование фланцев из углеродистой стали (стоимость 100 юаней/шт.) требует замены каждые 2 года, что приводит к общим затратам в размере 500 юаней за 10 лет; использование фланцев из нержавеющей стали марки 304 (стоимость 300 юаней/шт.) не требует замены в течение 10 лет, что приводит к общим затратам в размере 300 юаней. В этом случае следует выбрать фланцы из нержавеющей стали.
5. Стандарты и технические условия: Соблюдайте отраслевые стандарты (например, GB/T 9112-2010, HG/T 20592-2009). В ответственных областях применения требуется тестирование материалов (например, спектральный анализ для подтверждения состава нержавеющей стали). Например, фланцы для трубопроводов внутри защитной оболочки атомной электростанции должны соответствовать стандартам ASME, а также должны быть предоставлены сертификаты качества материалов и протоколы испытаний сторонних организаций.
Благодаря описанным выше шагам можно точно выбрать наиболее подходящий тип фланца, обеспечив безопасную, экономичную и эффективную работу трубопроводной системы.
