ASTM A105 炭素鋼フランジの完全なガイド: 仕様、評価、購入のヒント

配管仕様で炭素鋼フランジが必要な場合、材料ラインにはほとんどの場合 ASTM A105 と表示されます。これは、フランジ、バルブ、その他の圧力がかかるコンポーネント用のデフォルトの鍛造炭素鋼グレードであり、石油とガス、化学薬品、電力、および一般的なプロセス配管に使用されています。理由は簡単です。A105 は、他に負けない価格で、強度、延性、機械加工性の信頼できる組み合わせを提供します。忘れがちなのが、「A105」は完全購入仕様ではないということ。さらに、圧力クラス、面タイプ、寸法規格、および文書要件を選択する必要があります。このガイドでは、グレードが実際に何を保証するのか、その限界はどこにあるのか、フランジの注文が現場に届く前に何を検証する必要があるのか​​について説明します。

ASTM A105 鍛造炭素鋼とは何ですか?

ASTM A105 は、圧力システムにおける常温および高温での使用を目的とした鍛造炭素鋼配管部品の仕様です。鋳造グレードでも構造プレートグレードでもありません。熱間鍛造によって成形され、最終寸法に機械加工される鍛造品 (フランジ、継手、バルブ本体) が対象となります。材料が鍛造されているため、鍛流線がコンポーネントの形状に追従し、プレートやバーから単純に切り出した部品よりもフランジの衝撃や疲労に対する耐性が向上します。

これはほとんどのカタログの後ろのグレードでもあります A105 炭素鋼フランジ 溶接ネックやスリップオンスタイルからブラインド溶接やソケット溶接タイプまで、プラント建設に使用されます。システムが水圧試験が可能で、コードスタンプが押され、圧力サービスで信頼できるフランジを必要とする場合、通常の出発点は A105 です。

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化学組成

A105 の化学的性質は、鋼の鍛造性と溶接性を維持しながら、高温でも予測可能であるように十分に厳密に制御されています。

機械的性質

A105 鍛造品は、最小の張力と硬度の要件を満たさなければなりません。これらの数値は、合金鋼の規格からすると驚くべきものではありませんが、大部分の炭素鋼配管サービスには十分以上です。

実際の限界は温度です。 A105 のフランジ付きジョイントは、通常、約 -20°F (-29°C) に 1000°F (538°C) 。それを超えると炭素鋼は急速に強度を失うため、仕様の決定はステンレスまたは合金グレードに移行する必要があります。

規格と圧力温度定格

材質グレードは、フランジの材質を定義します。規格はその形状、公差、および定格を定義します。ほとんどの A105 フランジは ASME B16.5 に準拠して製造されており、クラス 150 ～ 2500 の NPS 1/2 から NPS 24 までのパイプ フランジをカバーしています。より大きなサイズは ASME B16.47 に該当します。北米以外のプロジェクトでは、購入者が ASTM 材料を指定する場合、A105 材料は EN 1092-1、JIS B2220、GB、または DIN 寸法規格に準拠したフランジの製造にも使用されます。

ASME B16.5 A105 評価グループ

ASME B16.5 の圧力温度表では、A105 は以下にリストされています。 グループ1.1 。プロセス配管で使用されるほとんどの炭素鋼フランジはこのグループに属しており、設計をレビューするときに柱検査官が最初にチェックします。

温度における使用圧力

圧力定格は単一の数値ではありません。許容作動圧力は温度が上昇するにつれて着実に低下するため、「クラス 300」とタグ付けされたフランジは、使用温度が許容する強度のみとなります。

これらの数字は、実際の設計上の決定を説明しています。クラス 150 A105 フランジは、周囲温度での冷却水システムには完全に合理的ですが、600°F の蒸気ラインでは通常、許容可能なマージンを維持するためにクラス 300 以上が必要です。特定のパイプ サイズのクラスを比較している場合、 ANSI 圧力クラス選択ガイド トレードオフについて詳しく説明します。

一般的な A105 フランジ タイプ

A105 はマテリアルであり、ジオメトリではありません。すべての一般的なフランジ タイプの製造には同じ鍛造仕様が使用されており、正しい選択はパイプのサイズ、圧力、周期的荷重、およびジョイントを開く必要がある頻度によって異なります。各ジオメトリには独自の溶接、位置合わせ、およびコスト プロファイルがあり、最も一般的な 3 つのスタイルの違いについては、「 ウェルドネック、スリップオン、ブラインドフランジの比較 .

ウェルドネックフランジ

溶接ネック フランジはパイプに突合せ溶接され、接続部に曲げ応力が追加されない完全強度の接合部が作成されます。テーパーハブはフランジリングからパイプへ応力をスムーズに分散するため、高圧、高温、周期的または振動の使用に適したタイプです。

スリップオンおよびソケットウェルドフランジ

スリップオン フランジはパイプの外側にフィットし、前面と背面の両方が隅肉溶接されています。溶接ネック フランジよりも位置決めが簡単で、設置コストが低いため、低圧および中圧の配管で一般的です。小口径ラインの場合、ソケット溶接フランジは、座ぐり穴に挿入されたパイプと同様の役割を果たします。低圧水道および公共サービスでは、 クラス 150 スリップオン フランジ は最も経済的なオプションの 1 つです。

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ブラインドフランジ

ブラインド フランジは、ライン、容器ノズル、またはバルブ端を閉じるために使用されます。完全な内圧が平板に作用するため、特定のクラスのブラインド フランジは通常、同様のボア フランジよりも厚くなります。また、ラインを再開するオプションを付けてラインを隔離する必要がある場合には、これが正しい選択となります。

重ね継手およびねじ付きフランジ

ラップ ジョイント フランジがスタブ エンドの後ろにあるため、フランジが回転してボルトの位置合わせが容易になり、分解が簡単になります。配管を頻繁に並べる必要がある場合やスペースが狭い場合に便利です。ねじ付きフランジは現在、主に小口径、低圧、非溶接接続に限定されていますが、依然としてニッチな用途向けに A105 で製造されています。

A105 対 A36 対 Q235B: 同等とみなされるもの

特に規格外の製品では代替品が市場に出回っているため、どの材料が同等ではないのかを知ることは価値があります。の 炭素鋼フランジの種類、用途、材質ガイド 炭素鋼が配管システムのどこに適合するかを説明します。以下の比較では、最も混同されやすい 3 つのグレードを取り上げています。

A105 対 A36

A36 は、板、棒、形材として販売される構造用炭素鋼です。圧力級鍛造仕様ではありません。 A36 プレートから機械加工されたフランジは、同様の室温降伏強度を示すことができますが、ASTM A105 が要求する制御された鍛造プロセス、熱処理要件、材料トレーサビリティが欠けています。コードスタンプ付き圧力サービスの場合、A36 は同等ではないため、代替する必要はありません。

A105 対 Q235B

Q235B は中国の構造用炭素鋼で、低コストのフランジ供給に時々登場します。非圧力構造コンポーネントには機能しますが、フランジ圧力サービス用に設計またはテストされていません。 ASME B16.5 評価表は、A105 などのグループ 1.1 材料を前提としています。 Q235B フランジには、これらの表に定義された場所がありません。圧力境界で使用すると、フランジ自体だけでなく、ジョイント全体にリスクが生じます。

A105 対 ステンレス鋼フランジ

A105 はあらゆる長所を備えていますが、依然として炭素鋼です。保護せずに放置すると錆びてしまうため、腐食性の強い媒体、塩化物が豊富な環境、または極低温での使用には適していません。これらの条件により、仕様は F304 や F316 などのステンレス グレードに向けられますが、これらのグレードには独自の圧力定格があり、コストが大幅に高くなります。材料の選択は、フランジの価格ではなく、流体によって決定される必要があります。

A105フランジご注文前の確認事項

間違ったフランジによる実際のコストは、フランジそのものではありません。ラインが止まったり、ガスケットが漏れたり、水圧試験が失敗したりするのです。次のチェックにより、これらのリスクが低く抑えられます。

• 材料証明書とトレーサビリティ。 EN 10204 3.1 証明書、または各ヒート番号と実際に納品された鍛造品を結び付けるミルテストレポートが必要です。
• マーキング。フランジには、MSS SP-25 に準拠したメーカーの ID、材料グレード (ASTM A105)、圧力クラス、サイズ、および熱コードが記載されている必要があります。
• フェイスタイプと仕上がり。上げられた面がデフォルトです。標準ガスケットの鋸歯状仕上げが 125 ～ 250 µin AARH の範囲にあることを確認し、鋳鉄製機器の場合は平面を指定し、リング ジョイント サービスの場合は RTJ を指定します。
• 低温靭性。 -20°F 未満で使用する場合は、ASTM A961 に準拠した正規化 A105 (A105N) またはシャルピー衝撃試験を指定してください。
• 寸法確認。穴、外径、厚さ、ボルト円、面を ASME B16.5 公差に照らして確認してください。ほんの数ミリメートルのずれでも、現場でボルトの位置合わせに問題が発生します。
• 補足テスト。フランジが重要な圧力または高圧で使用される場合には、静水圧、PMI、超音波、または磁粉検査を指定できます。
• 保管とコーティング。炭素鋼フランジは湿気の多い条件では急速に錆びやすいため、コーティング、ネジ部の保護、および梱包方法は計画された保管期間に適合する必要があります。

標準カタログは需要の大部分をカバーしていますが、プロジェクトでは依然として、在庫品が一致しない特殊なボア、カスタム フェーシング、または寸法が使用されることになります。柔軟な生産を行う鍛造ベースのメーカーは、これらのケースをカバーできます。私たちの 非標準鍛造フランジ カタログの形状がラインに適合しない場合、顧客の図面に基づいて作成されます。

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結論

ASTM A105 は、依然として圧力サービスにおける炭素鋼フランジの最も実用的でコスト効率の高い出発点です。鍛造性が高く、溶接が容易で、その圧力と温度の挙動は、エンジニアや検査官がすでに信頼している ASME B16.5 評価表に文書化されています。 A105 を略記ではなく完全な仕様の一部として扱います。圧力クラスを使用温度に合わせ、適切なフランジ タイプと面仕上げを選択し、材料証明書を要求し、マーキングを確認します。これらの詳細が適切に配置されると、炭素鋼フランジ ジョイントは図面どおりに機能します。