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2025-04-22 15:40

以下是 升高法蘭鍛件(Raised Face Flange Forgings)圖紙設計要點 的系統性總結,涵蓋材料、結構、公差、檢測等關鍵環節,并附典型示例和標準依據:

鍛件


1. 材料與標準選擇

1.1 常用材料

碳鋼:ASTM A105(通用)、SA-266 Gr.2(低溫)

不銹鋼:ASTM A182 F304/F316(耐腐蝕)

合金鋼:ASTM A182 F11/F22(高溫高壓)

特殊要求:NACE MR0175(抗硫)、ASME III(核電)

1.2 鍛件材料關鍵參數

化學成分:S、P≤0.025%(抗氫脆要求)

力學性能:

抗拉強度≥485MPa(A105)

硬度≤187HB(NACE標準)

2. 結構設計核心要素

2.1 基本尺寸控制

參數設計公式/要求示例(Class 150 DN300)

法蘭外徑(OD) 按ASME B16.5表1 485mm ±1.5mm 

升高面高度(RF) 1/16"(≤DN600)或1/4"(>DN600) 1.6mm ±0.2mm 

螺栓孔中心圓(PCD) 按ASME B16.5表4 400mm ±0.5mm 

法蘭厚度(T) 計算值+腐蝕余量(通常≥B16.5標準值) 28mm +2mm(余量) 

2.2 密封面細節

升高面(RF):

表面粗糙度Ra≤3.2μm(水線加工或同心圓紋)

平面度≤0.1mm(全平面檢測)

環連接面(RTJ):

槽底角度23°±0.5°

槽深公差±0.05mm

2.3 過渡區設計

法蘭頸過渡:

圓角半徑R≥10mm(避免應力集中)

錐度比1:3(厚壁法蘭)

螺栓孔倒角:

標準倒角1.5×45°(防螺栓卡澀)

3. 公差與形位要求

3.1 關鍵公差

項目公差要求檢測方法

螺栓孔直徑 +0.5mm/-0mm(H12級) 通止規檢測 

法蘭密封面平面度 ≤0.05mm(DN≤300) 光學平晶檢測 

法蘭背面機加工面 平行度≤0.1mm/100mm 三坐標測量 

3.2 形位公差標注

plaintext

復制

下載

? | 0.05 | A   (密封面垂直度基準A)

◎ | Φ0.2 | B-C (螺栓孔位置度基準B/C)

4. 鍛造與熱處理

4.1 鍛造工藝

鍛造比:≥3:1(重要部位≥4:1)

流線方向:平行于法蘭軸向(圖紙需標注)

缺陷控制:不允許折疊、裂紋(MT/PT Ⅰ級)

4.2 熱處理

碳鋼:正火(A105)或淬火+回火(A182)

不銹鋼:固溶處理(1050℃水淬)

硬度控制:

普通法蘭:120-187HB

抗硫法蘭:≤22HRC(NACE要求)

5. 檢測與驗收

5.1 無損檢測(NDT)

檢測類型標準合格等級

超聲波(UT) ASTM A388 Class 3(φ3mm當量) 

磁粉(MT) ASTM A275 無線性缺陷 

滲透(PT) ASME V Art.6 點狀缺陷≤1.5mm 

5.2 尺寸檢測

密封面檢測:

使用專用環規驗證RTJ槽尺寸

紅丹接觸檢查(接觸面積≥90%)

螺栓孔匹配:

通孔率100%(通規通過)

6. 圖紙標注示例

6.1 技術要求

plaintext

復制

下載

【技術要求】

1. 鍛件按ASTM A105制造,Ⅲ級驗收;

2. 密封面Ra≤3.2μm,硬度140-187HB;

3. 100% MT檢測,符合ASME SA-275;

4. 法蘭背面機加工面平行度≤0.1mm;

5. 水壓試驗壓力2.5MPa,保壓10min。

6.2 典型標注

尺寸鏈:

外徑Φ485±1.5

螺栓孔18×Φ26.5H12(均布)

表面符號:

密封面標注"▽3.2"

非加工面標注"▽12.5(As forged)"

7. 特殊工況設計

7.1 高溫法蘭(>300℃)

材料升級至A182 F91(9Cr-1Mo-V)

考慮熱膨脹補償(柔性螺栓設計)

7.2 抗氫法蘭

硬度≤22HRC(NACE MR0175)

禁止尖銳過渡(所有R角≥5mm)

7.3 核電法蘭

增加UT檢測(ASME III要求)

材料需做輻照試驗

8. 常見設計錯誤與改進

問題點后果改進方案

未標注流線方向 力學性能不達標 增加"流線∥軸向"標注 

螺栓孔間距超差 安裝困難 采用PCD±0.3mm公差 

密封面粗糙度高 泄漏風險 改為Ra≤1.6μm精車 

9. 設計驗證流程

強度計算:

按ASME VIII Div.1附錄2計算最小厚度

螺栓載荷校核(防止密封失效)

工藝評審:

確認分模線與鍛造可行性

焊接端坡口設計(對接焊要求)

原型測試:

氣密性試驗(氦檢漏率≤1×10?? mbar·L/s)

循環壓力試驗(≥1000次)



鍛件

通過以上控制要點,可確保升高法蘭鍛件滿足 ASME B16.5、EN 1092-1 等標準要求。對于臨界工況(如氫能、核電),建議增加 FEA分析 和 材料晶間腐蝕試驗。



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