На соединительные фланцы ASTM разработало несколько стандартов. Международная организация ASTM со штаб-квартирой в Пенсильвании (США) занимается исключительно испытаниями материалов и стандартизаций их для различных отраслей промышленности.
Для трубных фланцев чаще применяются марки сталей ASTM A105, A350, F42 – F80, F5, F91, A182 F304/316, F44, F51, F53, F55, никелевые сплавы Monel, Hastelloy, Incoloy, Inconel. У каждого материала имеются аналоги ГОСТ, DIN, EN. При этом форма фланцев и его посадочных поверхностей чаще всего совпадают в Европе, Америке и РФ, а размеры отличаются.
Поэтому отечественные производители выпускают фланцы по стандартам Евросоюза, США, Канады для изготовления трубопроводов, аппаратов, резервуаров, прочего оборудования, в котором используется арматура или трубы размерного ряда, отличного от ГОСТ, ОСТ, ТУ.
В Соединенных Штатах действует несколько национальных и международных организаций, имеющих право разрабатывать стандарты. При этом их деятельность пересекается, а основной задачей является принятие другими странами этих нормативных документов в качестве, уже их национальных стандартов.
Поэтому следует понимать, что фланцы ASTM или AISI – это фитинги из конкретных марок сталей без учета размеров, назначения и прочих эксплуатационных характеристик. И наоборот, фланцы ANSI, ASME, ASCE, AIME обычно описывают конструкцию, размерный ряд, область применения самих фитингов, но со ссылками на стандарты, в которых указано их материальное исполнение.
Серийно выпускаются фланцы ASTM из углеродистой стали, никелевых сплавов, нержавейки, легированных сталей. Уплотнительные элементы могут изготавливаться из полимеров, эластомеров, композитных материалов и сталей.
Бюджетным вариантом традиционно являются стали углеродистые, так как в них нет легирующих добавок, некоторые из которых считаются стратегическим сырьем, и стоят, соответственно, дорого. В данной категории конструкционных материалов фланцы ASTM изготавливаются из следующих углеродистых сталей:
· А105 – высокотемпературная, для труб А106 и А53 API 5L;
· A350 LF1 – LF3 – низкотемпературная, для трубного проката А333;
· А694 F65, F60, F52, F42 – высокопрочная, для стальной трубы API 5L X65, X60, X52, X42.
Химический состав указанных марок сталей соответствует следующим значениям:
Сталь |
C |
S |
P |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Cu |
V |
Mo |
А105 |
0,35 |
0,04 |
0,035 |
0,35 |
1 |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,08 |
0,12 |
A350 LF1 |
0,03 |
0,04 |
0,035 |
0,3 |
1,35 |
0,3 |
0,4 |
– |
– |
– |
A350 LF2 |
0,03 |
0,04 |
0,035 |
0,3 |
1,35 |
0,3 |
0,4 |
– |
– |
– |
A350 LF3 |
0,02 |
0,04 |
0,035 |
0,35 |
0,9 |
0,3 |
3,7 |
– |
– |
– |
A694 F42 |
0,25 |
0,03 |
0,03 |
0,35 |
1,64 |
– |
– |
– |
– |
– |
A694 F52 |
0,25 |
0,03 |
0,03 |
0,35 |
1,64 |
– |
– |
– |
– |
– |
A694 F60 |
0,25 |
0,03 |
0,03 |
0,35 |
1,64 |
– |
– |
– |
– |
– |
A694 F65 |
0,25 |
0,025 |
0,025 |
0,35 |
1,6 |
– |
– |
– |
– |
– |
Свойства марки стали A105:
Механические характеристики |
|
Предел прочности (МПа) |
485 |
Твердость (HB) |
187 |
Относительное сужение (%) |
30 |
Относительное удлинение (%) |
22 |
Предел текучести (МПа) |
250 |
Физические свойства |
|
Плотность (г/см3) |
7,85 |
Технологические характеристики |
|
Свариваемость |
Без ограничений, группа 11.1 по ISO 15608 |
Пайка |
P-Number 101 |
Эксплуатационные свойства |
|
Температурный диапазон (°С) |
+425 |
Термообработка |
|
QT |
закалка + отпуск |
NT |
нормализация + отпуск |
N |
Нормализация |
А |
Отжиг |
Отечественным аналогом А105 является сталь 20. Конструкционный материал применяется для эксплуатации при повышенных температурах.
Свойства марки стали А350:
|
A350 LF1 |
A350 LF2 |
A350 LF3 |
Твердость (HB) |
197 |
197 |
197 |
Относительное сужение (%) |
38 |
30 |
35 |
Относительное удлинение (%) |
25 |
22 |
22 |
Предел текучести (МПа) |
205 |
250 |
260 |
Предел прочности (МПа) |
415 – 585 |
485 – 655 |
485 – 655 |
Плотность (г/см3) |
7,85 |
7,85 |
7,85 |
Свариваемость |
неограниченная |
без ограничений |
Неограниченная |
Диапазон температур (°С) |
-60… +425 |
-60 … +425 |
-60 … +345 |
Аналог ГОСТ |
13Н5А |
13Н5А |
05Н6 |
Сталь А350 может использоваться при низких температурах.
Свойства марки стали А694:
|
A694 F42 |
A694 F52 |
A694 F60 |
A694 F65 |
Плотность (г/см3) |
7,85 |
7,85 |
7,85 |
7,85 |
Относительное удлинение (%) |
20 |
20 |
20 |
20 |
Предел текучести (МПа) |
290 |
360 |
415 |
450 |
Предел прочности (МПа) |
415 |
455 |
515 |
530 |
Свариваемость |
неограниченная |
неограниченная |
неограниченная |
неограниченная |
Марка А694 относится к высокопрочным конструкционным сталям.
В категории низколегированных сталей фланцы ASTM A182 изготавливаются по стандарту ASME B16.11. Вторая спецификация ASME B 16 11 регламентирует размеры и тип уплотнительной поверхности. В спецификации ASTM A182 указаны следующие марки сталей для трубопроводных фланцев:
Сталь |
С |
S |
P |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Cb |
UNS |
F1 |
0,28 |
0,045 |
0,045 |
0,6 – 0,9 |
0,15 – 0,35 |
– |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К12822 |
F2 |
0,05 – 0,21 |
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,8 |
0,1 – 0,6 |
0,5 – 0,81 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К12122 |
F5 |
0,15 |
0,03 |
0,03 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
4 – 6 |
0,5 |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К41545 |
F5a |
0,25 |
0,03 |
0,04 |
0,6 |
0,5 |
4 – 6 |
0,5 |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К42544 |
9 |
0,15 |
0,03 |
0,03 |
0,3 – 0,6 |
0,5 – 1 |
8 – 10 |
– |
0,9 – 1 |
– |
– |
К90941 |
F10 |
0,1 – 0,2 |
0,03 |
0,04 |
0,5 – 0,8 |
1 – 1,4 |
7 – 9 |
19 – 22 |
– |
– |
– |
S33100 |
F91 |
0,08 – 0,12 |
0,02 |
0,02 |
0,3 – 0,6 |
0,2 – 0,5 |
8 – 9,5 |
0,4 |
0,85 – 1,05 |
– |
0,06 – 0,1 |
К90901 |
F92 |
0,07 – 0,13 |
0,02 |
0,02 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
8,5 – 9,5 |
0,4 |
0,3 – 0,6 |
– |
0,04 – 0,09 |
К92460 |
F93 |
0,05 – 0,1 |
0,008 |
0,02 |
0,2 – 0,7 |
0,05 – 0,5 |
8,5 – 9,5 |
0,2 |
– |
– |
– |
К91350 |
F122 |
0,07 – 0,14 |
0,01 |
0,02 |
0,7 |
0,5 |
10 – 11,5 |
0,5 |
0,25 – 0,6 |
– |
0,04 – 0,1 |
К91271 |
F911 |
|
0,01 |
0,02 |
0,3 – 0,6 |
0,1 – 0,5 |
8,5 – 9,5 |
0,4 |
0,9 – 1,1 |
– |
0,06 – 0,1 |
К91061 |
F11 CL1 |
|
0,03 |
0,03 |
0,3 – 0,6 |
0,5 – 1 |
1 – 1,5 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К11597 |
F11 CL2 |
|
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,8 |
0,5 – 1 |
1 – 1,5 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К11572 |
F11 CL3 |
|
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,8 |
0,5 – 1 |
1 – 1,5 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К11572 |
F12 CL1 |
0,05 – 0,18 |
0,045 |
0,045 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
0,8 – 1,25 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К11562 |
F12 CL2 |
0,1 – 0,15 |
0,04 |
0,04 |
0,3 –0,8 |
0,1 – 0,6 |
0,8 – 1,25 |
– |
0,44 – 0,65 |
– |
– |
К11564 |
F21 |
0,05 – 0,15 |
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
2,7 – 3,3 |
– |
0,8 – 1,06 |
– |
– |
К31545 |
F3V |
0,05 – 0,18 |
0,02 |
0,02 |
0,6 |
0,1 |
2,8 – 3,2 |
– |
0,9 – 1,1 |
0,015 – 0,035 |
– |
К31830 |
F3VCb |
0,1 – 0,15 |
0,01 |
0,02 |
0,3 –0,6 |
0,1 |
2,7 – 3,3 |
0,25 |
0,9 – 1,1 |
0,015 |
0,015 – 0,07 |
К31390 |
F22 CL1 |
0,05 – 015 |
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
2 – 2,5 |
– |
0,87 – 1,13 |
– |
– |
К21590 |
F22 CL3 |
0,05 – 0,15 |
0,04 |
0,04 |
0,3 – 0,6 |
0,5 |
2 – 2,5 |
– |
0,87 – 1,13 |
– |
– |
К41590 |
F222V |
0,11 – 0,15 |
0,01 |
0,015 |
0,3 – 0,6 |
0,1 |
2 – 2,5 |
0,25 |
0,9 – 1,1 |
0,03 |
0,07 |
К31835 |
F23 |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,03 |
0,1 – 0,6 |
0,5 |
1,9 – 2,6 |
0,4 |
0,05 – 0,3 |
0,005 – 0,06 |
0,02 – 0,08 |
К41650 |
F24 |
0,05 – 0,1 |
0,01 |
0,02 |
0,3 – 0,7 |
0,15 – 0,45 |
2,2 –2,6 |
– |
0,9 – 1,1 |
0,06 –0,1 |
– |
К30736 |
FR |
0,2 |
0,05 |
0,045 |
0,4 – 1,06 |
– |
– |
1,6 – 2,24 |
– |
– |
– |
К22035 |
F36 |
0,1 – 0,17 |
0,025 |
0,03 |
0,8 – 1,2 |
0,25 – 0,5 |
0,3 |
1 – 1,3 |
0,25 – 0,5 |
– |
0,015 – 0,045 |
К21001 |
Сталь |
С |
S |
P |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Cb |
UNS |
Стали содержат хром, никель, но в недостаточных количествах для обеспечения коррозионной стойкости, поэтому е являются нержавеющими. Зато, не возникает проблем со сваркой, швы можно не обрабатывать после нее.
Изготавливаются фланцы ASTM 182/182М из нержавеющих сталей ферритного, мартенситного, аустенитного класса, дуплексных и никелевых сплавов следующих типов:
Сталь |
С |
S |
P |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Cb |
UNS |
Мартенситная группа |
|||||||||||
F6a |
0,15 |
0,03 |
0,04 |
1 |
1 |
11,5 – 13,5 |
0,5 |
– |
– |
– |
S41000 |
F6b |
0,15 |
0,02 |
0,02 |
1 |
1 |
11,5 – 13,5 |
1 – 2 |
0,4 – 0,6 |
– |
– |
S41026 |
F6NM |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,5 – 1 |
0,6 |
11,5 – 14 |
3,5 – 5,5 |
0,5 – 1 |
– |
– |
S41500 |
Ферритная группа |
|||||||||||
FXM-27Cb |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,4 |
0,4 |
25 – 27,5 |
0,5 |
0,75 – 1,5 |
– |
0,05 – 0,2 |
S44627 |
F429 |
0,12 |
0,03 |
0,04 |
1 |
0,75 |
14 – 16 |
0,5 |
– |
– |
– |
S42900 |
F430 |
0,12 |
0,03 |
0,04 |
1 |
0,75 |
16 – 18 |
0,5 |
– |
– |
– |
S43000 |
Аустенитная группа |
|||||||||||
F304 |
0.08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
8 – 11 |
– |
– |
– |
S30400 |
F304H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
8 – 11 |
– |
– |
– |
S30409 |
F304L |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
8 – 13 |
– |
– |
– |
S30403 |
F304N |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
8 – 10,5 |
– |
– |
– |
S30451 |
F304LN |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
8 – 10,5 |
– |
– |
– |
S30453 |
F309H |
0,04 –1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
22 – 24 |
12 – 15 |
– |
– |
|
S30909 |
F310 |
0,25 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
24 – 26 |
19 – 22 |
– |
– |
– |
S31000 |
F310H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
24 – 26 |
19 – 22 |
– |
– |
– |
S31009 |
F310MoLN |
0,03 |
0,015 |
0,03 |
2 |
0,4 |
24 – 26 |
21 – 23 |
2 – 3 |
– |
– |
S31050 |
F316 |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
10 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31600 |
F316H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
10 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31609 |
F316L |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
10 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31603 |
F316N |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
11 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31651 |
F316LN |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
11 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31653 |
F316Ti |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
16 – 18 |
10 – 14 |
2 – 3 |
– |
– |
S31635 |
F317 |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
11 – 15 |
3 – 4 |
– |
– |
S31700 |
F317L |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
18 – 20 |
11 – 15 |
3 – 4 |
– |
– |
S31703 |
F70 |
0,03 |
0,01 |
0,04 |
2 |
1 |
17 – 19 |
11 – 15 |
3 – 4 |
– |
– |
S31730 |
F72 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
1 |
1 |
17,5 – 19 |
15 – 16,5 |
3,8 – 4,5 |
– |
– |
S31727 |
F73 |
0,03 |
0,01 |
0,03 |
1 |
1 |
22 – 24 |
14,5 – 16,5 |
5 – 6 |
– |
– |
S32053 |
F321 |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
24 – 28 |
– |
– |
– |
S32100 |
F321H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
9 – 12 |
– |
– |
– |
S32109 |
F347 |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
9 – 12 |
– |
– |
– |
S34700 |
F347H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
9 – 13 |
– |
– |
– |
S34709 |
F347LN |
0,005 – 0,02 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 19 |
9 – 13 |
– |
– |
0,2 – 0,5 |
S34751 |
F348 |
0,08 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
9 – 13 |
– |
– |
– |
S34800 |
F348H |
0,04 – 0,1 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
17 – 20 |
9 – 13 |
– |
– |
– |
S34809 |
FXM-11 |
0,04 |
0,03 |
0,06 |
8 – 10 |
1 |
19 – 21,5 |
5,5 – 7,5 |
– |
– |
– |
S21904 |
FXM-19 |
0,06 |
0,03 |
0,04 |
4 – 6 |
1 |
20,5 – 23,5 |
11,5 – 13,5 |
1,5 –3 |
– |
0,1 – 0,3 |
S20910 |
F20 |
0,07 |
0,035 |
0,045 |
2 |
1 |
19 – 21 |
32 – 38 |
2 – 3 |
– |
1 |
N08020 |
F44 |
0,02 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
19,5 – 20,5 |
17,5 – 18,5 |
6 – 6,5 |
– |
– |
S31254 |
F45 |
0,05 – 0,1 |
0,03 |
0,04 |
0,8 |
1,4 – 2 |
20 – 22 |
10 – 12 |
– |
– |
– |
S30815 |
46 |
0,018 |
0,02 |
0,02 |
2 |
3,7 – 4,3 |
17 – 18,5 |
14 – 15,5 |
0,2 |
– |
– |
S30600 |
F47 |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
0,75 |
18 – 20 |
13 – 17,5 |
4 – 5 |
– |
– |
S31725 |
F48 |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
0,75 |
17 – 20 |
13,5 – 17,5 |
4 – 5 |
– |
– |
S31726 |
F49 |
0,03 |
0,01 |
0,03 |
5 – 7 |
1 |
23 – 25 |
16 – 18 |
4 – 5 |
– |
0,1 |
S34565 |
F56 |
0,04 – 0,08 |
0,015 |
0,02 |
1 |
0,3 |
26 – 28 |
31 – 33 |
– |
– |
0,6 – 1 |
S33228 |
F58 |
0,03 |
0,02 |
0,035 |
2 – 4 |
1 |
23 – 25 |
21 – 24 |
5,2 – 6,2 |
– |
– |
S31266 |
F62 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
2 |
1 |
20 – 22 |
23,5 – 25,5 |
6 – 7 |
– |
– |
N08367 |
F63 |
0,07 |
0,03 |
0,045 |
2 |
4,8 – 6 |
16,5 – 19,5 |
19 – 22 |
0,3 – 1,5 |
– |
– |
S32615 |
F64 |
0,015 |
0,013 |
0,03 |
0,5 – 0,8 |
5 – 5,6 |
17 – 18 |
17 – 18 |
0,2 |
– |
– |
S30601 |
F904L |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
2 |
1 |
19 – 23 |
23 – 28 |
4 – 5 |
– |
– |
N08904 |
Ферритно-аустенитная группа (дуплексная сталь) |
|||||||||||
F50 |
0,03 |
0,03 |
0,045 |
2 |
1 |
24 – 26 |
5,5 – 6,5 |
1,2 – 2 |
– |
– |
S31200 |
F51 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
2 |
1 |
21 – 23 |
4,5 – 6,5 |
2,5 – 3,5 |
– |
– |
S31803 |
F52 |
0,03 |
0,01 |
0,035 |
2 |
0,6 |
26 – 29 |
3,5 – 5,2 |
1 – 2,5 |
– |
– |
S32950 |
F53 |
0,03 |
0,02 |
0,035 |
1,2 |
0,8 |
24 – 26 |
6 – 8 |
3 – 5 |
– |
– |
S32750 |
F54 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
1 |
0,8 |
24 – 26 |
6 – 8 |
2,5 – 3,5 |
– |
– |
S39274 |
F55 |
0,03 |
0,01 |
0,03 |
1 |
1 |
24 – 26 |
6 – 8 |
3 – 4 |
– |
– |
S32760 |
F57 |
0,025 |
0,02 |
0,025 |
0,8 |
0,8 |
24 – 26 |
6,5 – 8 |
3 – 4 |
– |
– |
S39277 |
F59 |
0,03 |
0,02 |
0,035 |
1,5 |
0,8 |
24 – 26 |
5,5 – 8 |
3 – 5 |
– |
– |
S32520 |
F60 |
0,03 |
0,02 |
0,03 |
2 |
1 |
22 – 23 |
4,5 – 6,5 |
3 – 3,5 |
– |
– |
S32205 |
F61 |
0,04 |
0,03 |
0,04 |
1,5 |
1 |
24 – 27 |
4,5 – 6,5 |
2,9 – 3,9 |
– |
– |
S32550 |
F65 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,8 – 1,5 |
0,8 |
28 – 30 |
5,8 – 7,5 |
1,5 – 2,6 |
– |
– |
S32906 |
F66 |
0,03 |
0,01 |
0,04 |
2 |
1 |
21,5 – 24 |
1 – 2,8 |
0,45 |
– |
– |
S32202 |
F67 |
0,03 |
0,015 |
0,04 |
1 |
0,9 |
24 – 26 |
5,5 – 7,2 |
3 – 3,5 |
– |
– |
S32506 |
F68 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
2,5 |
1 |
21,5 – 24,5 |
3 – 5 |
0,05 – 0,6 |
– |
– |
S32304 |
F69 |
0,04 |
0,03 |
0,04 |
4 – 6 |
1 |
21 – 22 |
1,35 – 1,7 |
0,1 – 0,8 |
– |
– |
S32101 |
F71 |
0,03 |
0,01 |
0,03 |
1,1 |
0,5 |
27 – 27,9 |
7 – 8,2 |
0,8 – 1,2 |
– |
– |
S32808 |
Сталь |
С |
S |
P |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Mo |
Ti |
Cb |
UNS |
Таким образом, типовые фланцы ASTM из низколегированной стали A182 F1 используются в не агрессивных средах – газы, масла, вода при температуре +470°С (длительная эксплуатация) или -30°С … +593°С (краткосрочный режим).
Низколегированная сталь A182 F2 применяется при +538°С … +575°С для тех же рабочих сред. Хромистая сталь A182 F11 пригодна для температур +593°С максимум. Марки стали A182 F5/F5a, F9, F91 используются в условиях легкой эрозии, коррозии в диапазоне -30°С … +650°С.
Реализуем фланцы для труб, запорной и фонтанной арматуры из марок сталей ASTM по расценкам производителей в любом объеме.