탄소강 플랜지: 유형, 용도 및 재료 가이드

빠른 답변

탄소강 플랜지 철-탄소 합금으로 제작된 기계식 파이프 커넥터는 석유 및 가스, 석유화학, 수처리 및 구조 산업 전반의 배관 시스템에서 흐름을 연결, 밀봉 및 제어하는 데 사용됩니다. 높은 인장 강도, 내압성, 비용 효율성 및 기계 가공성을 고려하여 선택됩니다. 이는 동일한 가격대에서 스테인리스강과 합금 플랜지가 비교할 수 없는 특성입니다.

플랜지는 원주에 볼트 구멍이 있는 평평한 디스크 모양의 기계 구성 요소입니다. 파이프, 밸브, 펌프 또는 장비 노즐의 끝 부분에 용접, 나사 결합 또는 미끄러진 다음 결합 플랜지(일반적으로 그 사이에 개스킷이 장착됨)와 마주보게 볼트로 고정되어 밀봉된 내압 조인트를 형성합니다.

플랜지는 모든 배관 시스템에서 네 가지 핵심 기능을 수행합니다.

파이프 섹션 결합 영구 용접 없이 검사 또는 교체를 위해 분해 가능
파이프를 밸브, 펌프 및 기기에 연결 전환점에서
누출 방지 밀봉 볼트형 개스킷 압축을 통해 고압 및 고온에서
액세스 포인트 제공 파이프라인의 유지 관리, 청소 또는 수정을 위해

형상별로 가장 일반적인 플랜지 유형은 Weld Neck(WN), Slip-On(SO), Socket Weld(SW), Blind, Lap Joint 및 Threaded입니다. 각 유형은 ASME B16.5, ASME B16.47 및 EN 1092-1과 같은 표준에 의해 정의된 특정 압력 등급, 파이프 크기 및 설치 요구 사항에 맞게 설계되었습니다.

탄소강 플랜지 are specified wherever a piping system requires high mechanical strength without the premium cost of corrosion-resistant alloys. Their operating range typically covers temperatures from -29 degrees C to 425 degrees C and pressure classes from 150 to 2500 LB under ASME B16.5.

산업 및 표준별 탄소강 플랜지 적용
산업	일반적인 응용	공통표준
석유 및 가스	유정 파이프라인, 정유 공정 라인	ASME B16.5 / API 6A
석유화학	탄화수소 이송, 반응기 공급 라인	ASME B16.5
발전	증기 라인, 보일러 급수 시스템	ASME B16.47
수처리	배급 주전원, 펌프장	EN 1092-1 / AWWA
구조/건축	기둥 베이스 플레이트, 구조 보 연결부	ASTM A105 / A694
조선	밸러스트 시스템, 엔진룸 배관	DNV / 로이드

석유와 가스 분야에서만, 탄소강은 육상 파이프라인 시스템에 사용되는 모든 플랜지의 70% 이상을 차지합니다. , 업계 조달 조사에 따르면. ASTM A105(단조)와 ASTM A234 WPB(피팅 등급)의 조합은 전 세계적으로 가장 널리 지정된 탄소강 재료 지정으로 남아 있습니다.

중량 백분율로 표시되는 탄소 함량은 탄소강 성능을 정의하는 변수입니다. 플랜지는 단일 등급으로 만들어지지 않습니다. 적절한 탄소 수준은 필요한 기계적 요구 사항과 제조 방법에 따라 달라집니다.

구성 및 플랜지 적합성에 따른 탄소강 등급 비교
분류	탄소 함량	인장강도	용접성	플랜지 사용 사례
저탄소강	0.30% 미만	400 – 550MPa	우수	슬립온, 소켓 용접, 저압 시스템
중간 탄소강	0.30% – 0.60%	550 – 850MPa	양호(예열 필요)	웰드 넥, 고압 단조 플랜지(ASTM A105)
고탄소강	0.60% – 1.00%	850MPa	나쁨(깨지기 쉬움)	플랜지에는 거의 사용되지 않습니다. 특수 툴링으로 제한됨

지배적인 단조 탄소강 플랜지 소재인 ASTM A105는 중간 탄소 범위에 속합니다. 최대 탄소 함량은 0.35%이고 최소 인장 강도는 485MPa입니다. 강도와 용접성 사이의 이러한 균형은 클래스 150에서 클래스 2500까지 압력 등급 플랜지 조달을 지배하는 이유입니다.

ASTM A516 Gr.70과 같은 저탄소 등급은 용접이 빈번하고 용접 후 열처리를 최소화해야 하는 경우 선호됩니다. 이는 압력 용기 및 저장 탱크 플랜지 연결에서 일반적입니다. 고탄소강은 충격 하중에 따른 취성 및 용접 중 열 영향부 균열에 대한 높은 민감성으로 인해 표준 플랜지 사양에는 사실상 없습니다.

합금강 플랜지에는 기본 철-탄소 구성 외에 추가 합금 원소(크롬, 몰리브덴, 바나듐, 니켈)가 포함되어 있습니다. 이러한 추가 사항은 미용적인 것이 아닙니다. 탄소강이 도달할 수 없는 성능 한계를 열어줍니다.

탄소강 플랜지

작동 온도 최대 425°C(ASTM A105)
낮은 재료 비용 - 일반적으로 동급 합금보다 40% ~ 60% 저렴
우수 machinability and weldability
보호 코팅 없이 산화 및 부식에 취약함
대부분의 주변 온도 및 중간 온도 서비스에 적합

합금강 플랜지

작동 온도 최대 650°C(ASTM A182 F11, F22와 같은 Cr-Mo 등급)
장기간 상승된 온도에서 더 높은 크리프 저항성
정유 서비스에서 수소 취성에 대한 저항력 향상
훨씬 더 높은 비용과 더 긴 리드 타임
고온 보일러, 수소처리기, 촉매 개질기에 필요

엔지니어링 조달의 실제 규칙: 최대 425°C 및 클래스 2500의 탄소강 플랜지를 사용합니다. 온도나 공정 화학이 요구하는 경우에만 합금강을 지정하십시오. 탄소강으로 충분한 곳에서 합금강을 대체하면 엔지니어링 이점 없이 비용이 추가되고 용접 절차 인증 프로세스가 복잡해집니다.

이는 비교 엔지니어와 조달 팀이 가장 자주 논의하는 사항입니다. 스테인레스강 플랜지는 동등한 탄소강 플랜지에 비해 3~5배의 가격 프리미엄을 요구합니다. 이는 대규모 프로젝트에서 상당한 비용 절감 요인입니다. 해당 프리미엄이 정당화되는 부분을 이해하면 과도한 사양과 비용이 많이 드는 실패를 모두 방지할 수 있습니다.

엔지니어링 선택을 위한 탄소강과 스테인레스강 플랜지 특성
재산	탄소강 (A105)	스테인레스 스틸(316L)
부식 저항	낮음 - 코팅 또는 음극 보호가 필요합니다.	높음 - 수동 산화 크롬 층이 자가 치유됩니다.
인장강도	최소 485MPa	최소 485MPa (similar)
최대 서비스 온도	섭씨 425도	870°C(간헐적)
상대 비용	기본 참조(1x)	탄소강 비용의 3~5배
용접성	우수	양호(용가재 매칭 필요)
위생적 적합성	적합하지 않음	FDA/3A 준수 등급 사용 가능
염화물 저항	매우 낮음	중간(316L); 높음(이중 등급)
자기적 성질	자기	오스테나이트 등급 비자성

탄소강 플랜지를 선택하세요 공정 유체가 비부식성(탄화수소, 건조 가스, 증기, 중성수)인 경우 환경이 제어되거나 코팅되며 비용 최적화가 프로젝트 우선순위입니다. 스테인레스 스틸 플랜지를 선택하세요 프로세스에 산, 염화물, 해수, 식품 등급 또는 제약 유체가 포함되는 경우 또는 외부 대기 부식이 불가피하고 유지 관리 접근이 제한되는 경우.

일반적인 엔지니어링 실수는 유체 자체가 부식성이 없는 바다를 향한 실외 배관에 스테인리스강을 지정하는 것입니다. 수증기 장벽과 탄소강 플랜지가 있는 외부 단열재는 적은 비용으로 동일한 서비스 수명을 달성합니다.

지정할 때 탄소강 플랜지 , 구매 주문서의 자재 지정은 일반 설명과 호환되지 않습니다. 각 ASTM 등급에는 특정 화학 조성 창, 최소 기계적 특성 요구 사항 및 허용된 열처리 방법이 적용됩니다.

ASTM A105 — 주변 온도 ~ 425°C에서 사용할 수 있는 단조 탄소강. 용접 넥, 슬립온, 블라인드 및 소켓 용접 플랜지에 가장 일반적인 등급입니다. 최소 항복 250MPa, 최소 인장 485MPa.
ASTM A350 LF2 — 저온 탄소강, -46°C까지 충격 테스트를 거쳤습니다. 극저온 및 북극 서비스 응용 분야에 필요합니다.
ASTM A694 F65 / F70 — 파이프라인 플랜지용 고장력 탄소강. 벽 두께 감소가 중요한 고압 송전 파이프라인에 사용됩니다.
ASTM A181 Cl.70 — 저압, 중간 온도 서비스를 위한 범용 단조 탄소강. 현대 프로젝트에서는 A105보다 덜 일반적으로 지정됩니다.
EN 1092-1 P250GH — 유럽 공정 플랜트 설계에서 일반적으로 사용되는 압력 용기 등급 탄소강 플랜지와 동등한 유럽 제품입니다.