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In der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie und der Prozessindustrie ist die Druckfestigkeit ein grundlegendes Konzept für die Auslegung und Auswahl von Anlagen. Bei Flanschen, Ventilen und Druckbehältern stößt man häufig auf Bezeichnungen wie „Klasse 150“, „Klasse 300“ und „Klasse 600“ . Viele angehende Ingenieure und auch Anwender in der Industrie fragen sich,
was Klasse 150 bedeutet und wie viel Prozent des angegebenen Drucks die Anlage aushält.
In diesem Artikel werden wir das Konzept der Druckfestigkeit, die äquivalente Last (bar) für jede Druckfestigkeit und die zugehörigen Konstruktionsmerkmale analysieren.
Das Konzept des Druckniveaus
Die Druckfestigkeit bzw. der Druckindex ist ein Maß für die mechanische Fähigkeit eines Bauteils , dem Innendruck von Flüssigkeiten standzuhalten . Dieser Wert wird üblicherweise gemäß ASME B16.5 für Flansche und ASME B16.34 für Ventile ermittelt.
Vereinfacht gesagt: Je höher die Druckfestigkeit, desto größer sind der Druck und die Temperatur, denen ein Flansch oder ein Ventil standhalten kann.
Was ist Kategorie 150?
Klasse 150 ist die niedrigste Standarddruckklasse in der ASME-Klassifizierung und wird typischerweise für Niederdruck- und Tiefkühlsysteme verwendet.
Bei Raumtemperatur (ca. 38 °C oder 100 °F ) hält ein Flansch der Klasse 150 einem Druck von ca. 285 psi stand, was etwa 19,6 bar entspricht .
Es ist jedoch zu beachten, dass der zulässige Druck mit steigender Temperatur abnimmt. Beispielsweise beträgt der zulässige Druck für die Klasse 150 bei einer Temperatur von etwa 200 °C etwa 140 psi (etwa 9,6 bar ).
Wie oft kommt Level 150 vor?
Für eine genauere Antwort konsultieren Sie bitte die folgende Tabelle (basierend auf den Kohlenstoffstahlsorten ASTM A105 und den ASME B16.5-Normen):
| Temperatur (°C) | Zulässiger Druck (psi) | Äquivalenter Druck (bar) |
|---|---|---|
| 38 Grad Celsius (100 Grad Fahrenheit) | 285 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 19,6 bar |
| 93 Grad Celsius (200 Grad Fahrenheit) | 260 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 17,9 bar |
| 150 Grad Celsius | 235 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 16,2 bar |
| 200 Grad Celsius | 200 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 13,8 bar |
| 300 Grad Celsius | 170 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 11,7 bar |
| 400 Grad Celsius | 140 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 9,6 bar |
Daher entspricht ein Nenndruck von 150 typischerweise 19–20 bar bei Raumtemperatur.
Das fortschrittliche hydrostatische Prüfsystem von MacArtney Pressure Vessels
Vergleich der Kategorie 150 mit anderen Kategorien
| Druckniveau | Druck (psi) bei 38°C | Äquivalenter Druck (bar) | allgemeiner Zweck |
|---|---|---|---|
| Klasse 150 | 285 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 19,6 bar | Niederdrucksystem , Wasser, Luft, leichter Dampf |
| Modell 300 | 740 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 51 bar | Mitteldruckleitungen, Industriedampf |
| Modell 600 | 1480 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 102 bar | Gasleitungen und Hochdrucksysteme |
| Modell 900 | 2220 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 153 bar | Ölraffinerien und Spezialoperationen |
| Modell 1500 | 3705 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 255 bar | Druckbehälter |
| Modell 2500 | 6170 Pfund pro Quadratzoll | ≈ 425 bar | Spezielle Anwendungen für Hochspannung |
Zusammenhang zwischen Nenndruck, Temperatur und Material
Der entscheidende Punkt ist, dass die Druckfestigkeit nicht nur vom Druck, sondern auch von der Betriebstemperatur und dem Material des Randes bzw. des Behälters abhängt .
Zum Beispiel:
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Wenn der Rand aus Edelstahl besteht , kann er höheren Drücken und höheren Temperaturen standhalten als Kohlenstoffstahl.
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Gusseisen hingegen besitzt eine geringe Druckfestigkeit und ist nicht geeignet, hohen Drücken standzuhalten.
Deshalb berücksichtigen Ingenieure bei der Planung von Rohrleitungen nicht nur den Nenndruck, sondern auch das Fluidmaterial und die Betriebstemperatur.
Anbringen einer 150-Grad-Fase
Kantenprofile der Serie 150 werden aufgrund ihrer geringen Kosten und einfachen Montage am häufigsten in industriellen Anwendungen eingesetzt . Anwendungsbereiche:
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Wasserversorgung und Abwassersysteme
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Druckluftschlauch
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Niederdruckdampf
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Lebensmittel- und Pharmaindustrie
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Kühlleitungen des Kraftwerks
Im Gegensatz dazu werden für Hochdruck – Öl- und Gaspipelines typischerweise Rohre der Klasse 300 und höher verwendet.
Relevante Standards
Die wichtigsten Kriterien zur Bestimmung der Nenndruckwerte sind:
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ASME B16.5 : Gilt für Lippen
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ASME B16.34 : Anwendbare Ventile
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ASME Band 8 : Druckbehälterkonstruktion
Diese Normen enthalten detaillierte Tabellen mit zulässigen Drücken für jede Temperatur und jedes Material.
Design- und Sicherheitstipps
Bei der Auswahl von Flanschen oder Tanks sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:
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Der Auslegungsdruck muss stets höher sein als der Betriebsdruck des Systems.
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Bei der Auslegungstemperatur muss die maximale Umgebungs- oder Flüssigkeitstemperatur berücksichtigt werden.
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Die Verwendung minderwertiger Flansche in Hochdrucksystemen kann zu Leckagen oder Brüchen führen .
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Bei Dampf- oder Ölkreisläufen muss der durch hohe Temperaturen verursachte Druckabfall bei den Berechnungen berücksichtigt werden.
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Verwenden Sie unbedingt das Materialzertifikat und die Konformitätsbescheinigungen des Herstellers.
Abschließend
Die Druckklasse 150 zählt zu den gängigsten und wirtschaftlichsten Druckklassen in der Industrie.
Bei Raumtemperatur hält sie Drücken von etwa 19–20 bar stand , ihre Druckbeständigkeit nimmt jedoch mit steigender Temperatur ab.
Die Wahl des richtigen Flansches oder Behälters hat direkten Einfluss auf die Sicherheit, die Lebensdauer der Anlagen und die Wartungskosten. Für Niederdruck- und Tieftemperatursysteme ist die Klasse 150 eine ideale und kostengünstige Wahl; für anspruchsvollere Anwendungen sollten jedoch Flansche mit höherer Nennleistung verwendet werden.