Szénacél karimák: típusok, felhasználások és anyagútmutató

A karima lapos, korong alakú mechanikai alkatrész, amelynek kerülete körül csavarlyukak vannak. Egy cső, szelep, szivattyú vagy berendezés fúvóka végére hegesztik, menetesek vagy rácsúsztatják, majd szembecsavarozzák egy csatlakozó karimával – jellemzően közéjük helyezve a tömítést –, hogy tömített, nyomásálló kötést képezzenek.

A karimák négy alapvető funkciót látnak el bármely csőrendszerben:

• Joining sections of pipe állandó hegesztés nélkül, lehetővé téve a szétszerelést ellenőrzés vagy csere céljából
• Csövek csatlakoztatása szelepekhez, szivattyúkhoz és műszerekhez átmeneti pontokon
• Sealing against leaks nagy nyomáson és hőmérsékleten a csavaros tömítés összenyomásával
• Hozzáférési pontok biztosítása csővezetékek karbantartásához, tisztításához vagy módosításához

A leggyakoribb karimatípusok geometria szerint: hegesztett nyak (WN), csúszós (SO), dugós hegesztés (SW), vak, lapos csatlakozás és menetes. Mindegyik típust az ASME B16.5, ASME B16.47 és az EN 1092-1 szabványok által meghatározott meghatározott nyomásértékekre, csőméretekre és beépítési követelményekre tervezték.

Szénacél karimák 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.

Csak az olajban és a gázban, A szénacél a szárazföldi csővezetékrendszerekben használt összes karima több mint 70%-át teszi ki , az iparági beszerzési felmérések szerint. Az ASTM A105 (kovácsolt) és az ASTM A234 WPB (fittings-grade) kombinációja továbbra is a legszélesebb körben meghatározott szénacél anyagmegjelölés világszerte.

A széntartalom – tömegszázalékban kifejezve – a szénacél teljesítményének meghatározó változója. A karimák nem egyetlen minőségből készülnek; a megfelelő széntartalom a mechanikai követelményektől és a szükséges gyártási módszertől függ.

Az ASTM A105, a domináns kovácsolt szénacél karimaanyag, a közepes széntartalmú tartományba esik legfeljebb 0,35% széntartalommal és 485 MPa minimális szakítószilárdsággal. Ez az egyensúly a szilárdság és a hegeszthetőség között éppen ezért uralja a nyomásosztályú karimabeszerzést a 150-es osztálytól a 2500-as osztályig.

Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású minőségek, például az ASTM A516 Gr.70 előnyösek ott, ahol gyakori a hegesztés, és a hegesztés utáni hőkezelést minimálisra kell csökkenteni – ez gyakori a nyomástartó edények és a tárolótartály karimás csatlakozásainál. A magas széntartalmú acél gyakorlatilag hiányzik a szabványos karima-specifikációkból, mivel ütési terhelés alatti rideg, és nagy érzékenysége a hegesztés során a hőhatás által okozott zónarepedésre.

Az ötvözött acél karimák további ötvözőelemeket – krómot, molibdént, vanádiumot, nikkelt – tartalmaznak az alap vas-szén összetételen túl. Ezek a kiegészítések nem kozmetikai jellegűek; olyan teljesítmény-borítékokat nyitnak meg, amelyeket a szénacél nem ér el.

A mérnöki beszerzés gyakorlati szabálya: szénacél karimákat használjon 425 °C-ig és 2500 osztályú; csak akkor adjon meg ötvözött acélt, ha a hőmérséklet vagy a folyamatkémia megköveteli. Az ötvözött acél helyettesítése ott, ahol elegendő a szénacél, mérnöki előnyök nélkül növeli a költségeket, és megnehezíti a hegesztési eljárás minősítési folyamatát.

Ez az összehasonlító mérnökök és beszerzési csapatok leggyakrabban vitája. A rozsdamentes acél karimák 3-5-szörös árprémiumot képviselnek, mint az egyenértékű szénacél karimák – ez jelentős költségtényező a nagy projekteknél. Annak megértése, hogy ez a prémium hol indokolt, megakadályozza a túlzott specifikációt és a költséges hibákat.

Válasszon szénacél karimákat ha a technológiai folyadék nem korrozív (szénhidrogének, száraz gáz, gőz, semleges víz), a környezetet szabályozzák vagy bevonják, és a költségoptimalizálás a projekt prioritása. Válasszon rozsdamentes acél karimákat ha a folyamat savakat, kloridokat, tengervizet, élelmiszer-minőségű vagy gyógyszerészeti folyadékokat tartalmaz, vagy ha a külső légköri korrózió elkerülhetetlen és a karbantartáshoz való hozzáférés korlátozott.

Gyakori mérnöki hiba, hogy rozsdamentes acélt használnak a tengerre néző kültéri csővezetékekhez, ahol maga a folyadék nem korrozív – a külső szigetelés párazáróval és szénacél karimákkal azonos élettartamot ér el a költségek töredékéért.

Megadáskor szénacél karimák , a beszerzési rendelésen szereplő anyagmegjelölés nem cserélhető fel általános leírással. Minden ASTM-fokozat rendelkezik egy meghatározott kémiai összetételű ablakkal, minimális mechanikai tulajdonságokkal és megengedett hőkezelési módszerrel.

• ASTM A105 — Kovácsolt szénacél 425°C-os környezeti hőmérsékleten történő használatra. A legelterjedtebb minőség a hegesztési nyak-, csúszó-, vak- és hüvelyes hegesztési karimákhoz. Minimális hozam 250 MPa, min szakítószilárdság 485 MPa.
• ASTM A350 LF2 – Alacsony hőmérsékletű szénacél, -46°C-ig ütésálló. Kriogén és sarkvidéki szolgáltatási alkalmazásokhoz szükséges.
• ASTM A694 F65 / F70 — Nagy hozamú szénacél csővezeték-peremekhez. Nagynyomású átviteli csővezetékekben használják, ahol a falvastagság csökkentése kritikus.
• ASTM A181 Cl.70 — Általános célú kovácsolt szénacél alacsonyabb nyomáson, közepes hőmérsékleten. A modern projektekben kevésbé általánosan meghatározott, mint az A105.
• EN 1092-1 P250GH — Európai megfelelője a nyomástartó edényes szénacél karimáknak, általános az európai feldolgozóüzemek tervezésében.