S31803-Flansche: ASTM A182 Klasse F51 Spezifikation und Druck--Temperaturwerte

S31803-Flanschewerden nach ASTM A182 als Klasse F51 - hergestellt, ein geschmiedeter Duplex-Edelstahl (UNS S31803, die ursprüngliche „2205“-Chemie) mit etwa der doppelten Festigkeit von 316L und guter Chloridbeständigkeit. Ihre Druck--Temperaturwerte entsprechen den ASME B16.5-Materialgruppenregeln: Bei Umgebungstemperatur ist ein Flansch der Klasse 150 F51 für etwa 275 psi, Klasse 300 für etwa 720 psi und Klasse 600 für etwa 1.440 psi ausgelegt, wobei die Werte bei steigender Temperatur herabgesetzt werden.

In einem Satz: Ein S31803/F51-Flansch ist ein hoch{2}}fester, korrosionsbeständiger-geschmiedeter Duplexflansch, dessen Abmessungen aus ASME B16.5 stammen und dessen zulässiger Arbeitsdruck aus den ASME B16.5-Drucktemperaturtabellen für die Duplex-Materialgruppe stammt.

Wichtige Erkenntnisse

• S31803=UNS S31803; Die entsprechende Qualität für geschmiedete Flansche in ASTM A182 ist F51. Die neuere, dichtere Version ist UNS S32205 / A182 F60.
• ASTM A182 deckt geschmiedete oder gewalzte -Rohrflansche aus legiertem Stahl, geschmiedete Fittings und Ventile/Teile ab; F51 ist der Duplex-Eintrag in diesem Standard.
• Typical F51 properties: yield >= 450 MPa (65 ksi), tensile >= 620 MPa (90 ksi), Härte<= 290 HB, ferrite 35-65%.
• Die Abmessungen entsprechen ASME B16.5 (NPS 1/2-24) und ASME B16.47 (NPS 26-60); Druck-Temperatur-Nennwerte folgen ASME B16.5.
• Nennwerte (repräsentativ): Klasse 150 ~ 275 psi, Klasse 300 ~ 720 psi, Klasse 600 ~ 1.440 psi bei Umgebungstemperatur, Leistungsreduzierung nach oben mit der Temperatur.
• F51-Flansche erfordern Lösungsglühen (~1040 °C) + schnelles Abschrecken und passendes Duplexschweißen (ER2209), um Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten.

Was ist S31803 und ASTM A182 Klasse F51?

S31803 ist die UNS-Nummer für den ursprünglichen Duplex 2205-Edelstahl; Wenn diese Chemie als geschmiedeter Flansch, Fitting oder Ventilteil geliefert wird, wird sie als ASTM A182 Grade F51 bezeichnet. F60 ist die neuere, straffere Version (UNS S32205).

Duplex-Edelstahl besteht aus einer etwa 50/50-Mischung aus Austenit und Ferrit. S31803 war die erste weit verbreitete „2205“-Sorte; S32205 verschärfte die Stickstoff- und Molybdänbereiche für eine gleichmäßigere Korrosionsbeständigkeit. In Flanschform unterliegen beide ASTM A182 - F51 für S31803 und F60 für S32205. Die meisten Fabriken liefern heute F60 (S32205), aber „F51/S31803“ bleibt die übliche Beschaffungsbezeichnung.

Was deckt ASTM A182 ab?

ASTM A182 ist die Standardspezifikation für geschmiedete oder gewalzte -Rohrflansche aus legiertem Stahl, geschmiedete Fittings sowie Ventile und Teile für den Einsatz bei hohen Temperaturen. Güteklasse F51 ist der Eintrag für Duplex-Edelstahl und definiert Chemie, mechanische Eigenschaften, Wärmebehandlung, Abmessungen (unter Bezugnahme auf ASME B16.5 usw.), Kennzeichnung und Prüfung.

A182 legt die Flanschflächenabmessungen nicht selbst fest - diese stammen aus ASME B16.5 (und B16.47 für große Größen). A182 legt das Material fest: Woraus das Schmiedestück besteht und wie stark es sein muss. Für F51 bezieht es sich auf die Duplex-Chemie und die Mindeststreckgrenze/Zugfestigkeit von 450 MPa/620 MPa.

F51 Anforderungen an die chemische Zusammensetzung (ASTM A182)

F51 (S31803) muss laut Schmelzanalyse etwa 21-23 % Chrom, 4,5–6,5 % Nickel, 2,5–3,5 % Molybdän und 0,08–0,20 % Stickstoff aufweisen, wobei der Kohlenstoffgehalt bei 0,030 % liegt – Molybdän und Stickstoff verleihen Duplex seine Festigkeit und Chloridbeständigkeit.

Hinweis: F60 (S32205) verschärft Mo auf 3,0–3,5 % und N auf 0,14–0,20 % und erhöht so den Mindest-PREN. Vergleichen Sie immer die tatsächliche MTR mit der bestellten Sorte.

F51 Mechanische Eigenschaften (ASTM A182)

Mindestmechanische Eigenschaften für F51-Schmiedeteile: Zugfestigkeit 620 MPa (90 ksi), Streckgrenze 450 MPa (65 ksi), Dehnung 25 % und Härte nicht mehr als 290 HB -, etwa das Doppelte der Streckgrenze von 316L.

Wärmebehandlung und Ferritbalance

F51-Flansche werden lösungsgeglüht bei mindestens etwa 1040 °C (1900 °F) geliefert, gefolgt von einem schnellen Abschrecken; Dadurch werden schädliche Phasen aufgelöst und das Ferrit-/Austenit-Gleichgewicht von 35–65 % gesichert, das Duplex seine Eigenschaften verleiht.

Lösungsglühen ist obligatorisch - Es verhindert Sigma-Phasen- und 475-Grad-C-Versprödung und stellt die Korrosionsbeständigkeit nach dem Schmieden wieder her. Der Ferritgehalt muss im Bereich von 35–65 % bleiben; Zu viel Ferrit verringert die Zähigkeit und Schweißbarkeit, zu wenig verringert die Festigkeit und die SCC-Beständigkeit. Bei der Eingangskontrolle mit einem Ferrit-Oszilloskop und einem PMI überprüfen.

Flanschabmessungen (ASME B16.5)

S31803-/F51-Flansche sind genauso dimensioniert wie alle ASME B16.5-Flansche. - Die Materialqualität ändert nichts an der Geometrie, sondern nur an der Druck--Temperaturklasse und der Legierung. Gängige Gesichtstypen sind RF, FF und RTJ in den Klassen 150, 300, 600, 900, 1500 und 2500.

Da die Abmessungen ASME B16.5 entsprechen, ist ein F51-Flansch ein direkter maßlicher Ersatz für einen Flansch aus Kohlenstoffstahl oder 316 mit demselben NPS, derselben Klasse und demselben Flächentyp. - Sie ändern lediglich das Material und den zulässigen Druck. (Siehe die WN-Flanschabmessungstabellen in unserem Begleithandbuch für NPS 1/2-24.)

Druck-Temperaturwerte (ASME B16.5)

Der zulässige Betriebsdruck eines F51-Flansches wird aus der ASME B16.5-Druck---Temperaturtabelle für die Duplex-Materialgruppe abgelesen; Repräsentative Werte sind etwa 275 psi (Klasse 150), 720 psi (Klasse 300) und 1.440 psi (Klasse 600) bei Umgebungstemperatur und nehmen mit steigender Temperatur ab.

Diese Nennwerte gelten nur für den Flansch und setzen eine einwandfreie Konstruktion voraus (korrekte Dichtung, Verschraubung und Montage). Die folgenden Werte sind repräsentativ für die Duplex-Materialgruppe ASME B16.5 und sollten anhand der aktuellen ASME B16.5-Ausgabe und den Herstellerdaten für die spezifische Klasse und Temperatur bestätigt werden.

Praktische Obergrenze: Duplexflansche sind normalerweise auf etwa 300 °C (570 °F) im Dauerbetrieb begrenzt, um die Bildung einer Sigma--Phase zu vermeiden; Betrachten Sie darüber hinaus eine austenitische Hochtemperatur- oder Nickellegierung. Unter etwa -40 °C prüfen Sie, ob das Material für den Einsatz stoßgeprüft ist.

F51 vs. F60 vs. 316L-Flansche

Für Flansche: F51/F60 (Duplex) bietet etwa die doppelte Ausbeute von 316L und eine bessere Chloridbeständigkeit bei moderatem Kostenaufschlag; F60 wird F51 vorgezogen, wenn ein maximaler Korrosionsspielraum erforderlich ist. 316L bleibt die Wahl, wenn Formbarkeit und niedrigste Kosten Vorrang vor Festigkeit haben.

Schweißen und Fertigung von F51-Flanschen

Schweißen Sie F51-Flansche mit passendem Duplex-Füllstoff (ER2209 für die 2205-Familie), kontrollieren Sie die Wärmezufuhr auf 0,5–2,5 kJ/mm, halten Sie die Zwischenlagen unter 150 °C und beizen/passivieren Sie nach dem Schweißen, um den Korrosionsrand zu bewahren.

1. Füllstoff: ER2209 (passender Duplex) sorgt für PREN und Phasengleichgewicht.
2. Wärmeeintrag: 0,5-2,5 kJ/mm; Zu heiß bildet Sigma, zu kalt hinterlässt überschüssiges Ferrit.
3. Zwischenlage: unter 150 °C; Vermeiden Sie es, dieselbe Zone wiederholt aufzuheizen.
4. Nach-Schweißen: Beizen + Passivierung stellt den Passivfilm wieder her; Mahlen allein reicht nicht aus.
5. Machen Sie niemals Stress-im Temperaturbereich von 600–900 °C; nur vollständiges Lösungsglühen + Abschrecken, falls erforderlich.

Häufig gestellte Fragen

F: Ist S31803 dasselbe wie F51?

A: S31803 ist die UNS-Legierungsnummer; F51 ist die geschmiedete Produktklasse ASTM A182-für dieselbe Chemie. Bei der Flanschbeschaffung bedeuten „S31803-Flansch“ und „A182 F51-Flansch“ dasselbe Duplex-2205-Material.

F: Was ist der Unterschied zwischen F51 und F60?

A: Bei beiden handelt es sich um geschmiedete Duplex 2205-Sorten. F51=UNS S31803 (ursprüngliche Chemie); F60=UNS S32205 (festerer Stickstoff und Molybdän für höhere PREN und bessere Korrosionsbeständigkeit). F60 wird im Allgemeinen bei Neubeschaffungen bevorzugt.

F: Welchem ​​Druck kann ein Flansch der Klasse 300 F51 standhalten?

A: Bei Umgebungstemperatur ist ein Duplexflansch der Klasse 300 für einen Arbeitsdruck von etwa 720 psi gemäß ASME B16.5 ausgelegt. Die Nennleistung nimmt mit steigender Temperatur ab (ca. 605 psi bei 149 °C, 485 psi bei 315 °C). Bestätigen Sie mit dem aktuellen Code.

F: Können F51-Flansche in Meerwasser verwendet werden?

A: Ja für kühles, fließendes Meerwasser unter etwa 30-35 °C in Spaltzonen und unter etwa 60 °C für Spannungs-Korrosionsgrenzen; Für warmes oder chloridreiches Meerwasser sollten Sie auf Super Duplex 2507 (F53/F55) umsteigen.

F: Was ist die maximale Betriebstemperatur für F51-Flansche?

A: Normalerweise kontinuierlich etwa 300 °C (570 °F), um Sigma-Phasenversprödung zu vermeiden. Die ASME B16.5-Bewertungstabellen gehen darüber hinaus, aber die Materialgrenze sollte den Duplex-Service regeln.

F: Müssen F51-Flansche entspannt werden?

A: No. Never stress-relieve in the 600-900 deg C band (it causes sigma). Only a full solution anneal (>= 1040 °C) plus schnelles Abschrecken ist geeignet, wenn eine Wärmebehandlung erforderlich ist.