고온 서비스에서의 티타늄 플랜지 신뢰성

고온 서비스에서의 티타늄 플랜지 신뢰성

열은 볼트 결합부에 네 가지 변화를 일으키며, 그중 하나만이 플랜지의 강도입니다. 부품이 팽창하고, 볼트가 느슨해지고, 개스킷이 변형되고, 파이프가 노즐을 누릅니다. 티타늄은 이 네 가지 측면 모두에서 강철과 다르게 작용하며, 대부분 유리하게 작용합니다. 팽창이 적고, 약 400도까지 강도를 유지하며, 낮은 열전도율은 개스킷에 도달하는 열을 늦춥니다. 이 페이지에서는 이 네 가지 효과를 수치로 제시하고, 고온 결합부를 밀봉 상태로 유지하는 설계 세부 사항을 설명합니다.

플랜지 데이터

열 거동 비교

팽창, 마이크로미터/m·K8.612.0200K 상승 시 1m 성장1.72mm2.40mm탄성 계수, GPa110207200K에서의 구속 열 응력약 189 MPa약 497 MPa열 전도율, W/m·K약 22약 50유효 강도 상한선약 300°C약 400°C (합금강)

기억할 만한 수치는 구속 응력입니다. 티타늄 스풀이 두 개의 앵커 사이에 고정되어 200 켈빈만큼 가열될 때, 팽창할 수 없다면 쌓이는 탄성 응력은 약 189 MPa이며, 이는 Gr2 플랜지가 온도에서 견딜 수 있는 값입니다. 탄소강으로 된 동일한 스풀은 약 497 MPa의 응력이 발생하며, 이는 항복점을 훨씬 초과하므로 강철 배관에는 팽창 루프가 필요하고 티타늄에는 종종 필요하지 않습니다. 반대로, 티타늄 라인은 구속될 경우 예상보다 단위 온도 상승당 더 적게 움직이지만 더 강하게 누르므로 앵커 하중은 여전히 추정보다는 계산됩니다.

볼트 풀림이 실제 위험입니다

온도가 올라가면 볼트가 크리프하고 개스킷이 압축되어 누출이 나타나기 전에 조인트의 예압이 손실됩니다. 이는 하중이 시트 요구 사항 아래로 떨어질 때까지 발생하지 않습니다. 두 가지 세부 사항이 이를 제어합니다. 플랜지와 유사한 팽창률을 가진 볼트 재질로 차이가 예압을 소모하지 않도록 하고, 너트 아래에 디스크 스프링 또는 벨빌 와셔 세트를 사용하여 이동 거리를 저장하고 개스킷이 안착되는 동안 하중을 유지합니다. 첫 번째 열 사이클 후 뜨거운 상태에서의 재토크는 고온 라인에서 일반적인 관행이며, 토크 값은 차가운 조립 시트가 아닌 작동 온도에 대한 개스킷 제조업체에서 가져옵니다.

온도에서의 개스킷

PTFE는 약 200도 이상에서는 사용할 수 없으며, 흑연 또는 흑연 충진 나선형 와운드 개스킷으로 선택이 제한됩니다. 흑연은 온도와 열 사이클을 견디지만 더 높은 시트 응력이 필요하며, 볼트는 이를 제공할 수 있어야 하고 강한 산화제로부터 멀리 떨어뜨려야 합니다. 링 조인트는 사이클링이 심하고 클래스가 높은 경우에 사용됩니다. 금속 링은 부드러운 개스킷처럼 변형되지 않기 때문입니다. 어떤 것을 선택하든, 개스킷 온도는 공정 유체의 온도가 아니라 플랜지 면의 온도이며, 이것이 플랜지 자체의 단열이 때때로 지정되는 이유입니다.

단열, 냉점 및 접촉 온도

티타늄은 탄소강의 약 절반 속도로 열을 전도하므로, 뜨거운 티타늄 플랜지는 강철 플랜지보다 외부 가장자리가 더 차갑게 유지되고 에너지 손실이 적습니다. 이는 장점이지만, 동일한 특성이 수화물 또는 결정화 온도 이상으로 유지되어야 하는 라인에 냉점을 생성할 때 문제가 됩니다. 양쪽 모두에 대해 탈착식 단열 상자가 사용되며, 티타늄 라인에서는 인체 측면도 보호합니다. 낮은 전도율은 단열되지 않은 플랜지의 외부 표면이 예상보다 오래 뜨겁게 유지된다는 것을 의미합니다.

고온 티타늄 플랜지가 사용되는 곳

일반적인 서비스는 과열 증기 및 응축수, 뜨거운 공정수, 열 전달 오일 회로, 건조기 및 오븐 덕트, 터빈 배기 및 담수화 플래시 시스템, 화학 반응기의 뜨거운 측면입니다. 각 경우에 티타늄이 선택되는 이유는 유체가 염소화되거나 산성이거나 염분이 많으며 뜨겁기 때문입니다. 이 조합은 스테인리스강을 배제합니다. 약 400도 이상에서는 Gr5로 선택이 변경되거나 티타늄을 완전히 벗어나게 됩니다. 산화막이 너무 빨리 성장하고 금속이 산소를 흡수하기 시작하기 때문입니다.

고온 플랜지 주문

표준, 압력, 크기, 면, 유형, 등급 및 보어로 주문하십시오. 예: DN 100, PN 16, EN 1092-1 유형 11, Gr2, 돌출면, 114.3 x 3.6mm 튜브에 맞는 보어, UT 시험, 흑연 개스킷 별도 공급. 설계 온도와 사이클 수를 명시하십시오. 등급, 개스킷 및 디스크 스프링이 필요한지 여부를 결정하기 때문입니다. 플랜지가 단열될 것인지 명시하십시오. 이는 마감 및 마킹을 변경하기 때문입니다. 응력 분석될 라인의 경우, 모델에 사용된 팽창 및 계수는 표준이 아닌 열에서 나오므로 실제 화학 성분 인증서를 요청하십시오.

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