关于压力等级那些事儿，你知道的可能并不全面！

常见的法兰（阀门）的压力等级体系有哪些？

欧洲体系

a.德国（DIN）

管法兰：欧式法兰（大外径接管）

压力等级：PN0.1、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、25.0、32.0、40.0   13个等级

公称直径：DN6～4000mm

b. 前苏联（ΓOCT）

管法兰：欧式法兰（小外径接管）

压力等级：PN 0.1、0.25、0.6、1.0、1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0、20.0  11个等级

公称直径：DN6~3000mm

德国管法兰标准DIN和前苏联管法兰标准ΓOCT在PN≤16.0的等级中可以配对使用,但已不能互换(因为接管尺寸系列不同)。随着前苏联解体,其应用标准体系ΓOCT目前在国际工程上已很少用。

美洲体系

美国国家标准ANSI B16.5《钢制管法兰及法兰管件》是一个比较完整、比较成熟同时也是国际上比较流行、比较通用的先进标准。

管法兰：美式法兰（接管外径为大外径）

压力等级：CL  150 300  400  600  900  1500  2500 Psi 7个等级

公称直径：DN15~600mm

美国应用标准体系ANSI中常用的标准有：

ASME/ANSI B16.5    管法兰和法兰管件

ASME/ANSI B16.47   大直径钢法兰

中国化工行业HG体系和SH体系

中国化工行业HG/T20592-20614体系本质上为欧标法兰（密封面/螺栓连接配对尺寸），接管外径分大外径和小外径系列。HG/T20615-20635体系本质上为美标法兰（密封面/螺栓连接配对尺寸，但无CL400系列），接管外径为大外径系列。

石化行业SH 3406体系本质上为美标法兰，接管外径为大外径系列。几乎等效于ASME体系。

日本JIS、国际标准化组织ISO、英国BS、法国NF、中国JB、GB法兰不太常用，本文不再赘述，但本质脱离不开上述两个体系。

决定压力等级选择的因素是哪些？

设计参数

主要是设计温度和设计压力

应用标准体系

不同的标准体系，其公称压力等级系列是不同的，对应的温度-压力表也不相同。或者说，相同的设计条件，而选用不同的应用标准，其公称压力等级是不同的。因此，在确定管道公称压力等级之前，应首先确定其应用标准体系。

材料

不同的材料，其机械性能是不同的，那么它们在标准中的温度-压力表上的对应值也是不相同的。因此在确定管道的公称压力之前应首先确定管道及其元件的材料。材料的选用是由设计温度、设计压力和操作介质确定的。

管道中各元件的材料标准往往是不同的，一般情况下，管子用管材，法兰用锻材，而阀门多用锻材、铸材。无论用什么材料标准，它们都应该是同等级的材料，即具有对操作条件的同等适应性和等强度；注意管材、板材、棒材、铸材的配伍。

操作介质

一般情况下，管道的公称压力在对应温度下的许用压力不得超出其设计压力。

对由于管子及其元件失效而将造成严重危害或易于产生重大事故的介质，在考虑其公称压力等级时，不应仅仅按温度-压力表来确定，应适当提高其公称压力等级，即提高其安全可靠系数。老版本的SH3059、SYJ1064标准对此都有详细的规定，例如：

对输送剧毒介质的管道，当采用SH标准体系时，无论介质的操作压力是多少，其公称压力等级应不低于PN5.0MPa；当采用JB标准体系时，应不低于PN4.0MPa；

对输送氢气、氨气、液态烃等介质的管道，当采用老版SH标准体系时，无论介质的操作压力是多少，其最低公称压力等级应不低于PN2.0MPa，当采用JB标准体系时，应不低于PN2.5MPa；

对输送一般可燃介质的管道，当采用老版本SH标准体系时，其公称压力等级应不低于PN2.0MPa，当采用JB标准体系时，应不低于PN1.6MPa。

介质温度及管系附加力

许多法兰标准都给出这样一个注释:其温度-压力表的对应值是指法兰不受冲击载荷的对应值。事实上，法兰遭受外部管道给予的弯曲、振动、温度循环等附加载荷时，都将影响其密封性，甚至影响到强度的可靠性，此时应将这些外部载荷折算成当量介质压力来确定管道所需的公称压力（特别重要，这也是很多设计院在根据法兰温度压力曲线选择法兰压力等级时，往往留有裕量的原因）。

给予法兰的外载荷主要是由管系的热胀冷缩引起的。一般情况下，对于PN2.0等级的法兰，当其工作温度大于200℃时，或PN5.0及以上等级的法兰在工作温度大于400℃时，均应考虑管系对法兰产生的附加载荷的影响，否则应提高管系的公称压力等级。

那我们选个法兰压力等级试试？

设计温度：300℃，设计压力：15MPa，材质A105，准备选择HG/T20615美标法兰，压力等级该怎么选？

查HG/T20615-4.0.1,材料类别1.1，

查HG/T20615-7.0.1-2,材料类别1.1，则法兰压力等级应选CL1500。

是否一定就是正确结果？不见得！在苛刻工况，我们还需要评估法兰承受外载情况，根据当量压力法等方法，将外载荷折算成当量压力，将外载当量压力与设计压力相加后，再与温度组合，根据材料和法兰标准选法兰。至于当量压力法如何使用，GB150、SH3041等标准非常清晰，不再赘述!

法兰标准上法兰的温度压力额定值是怎么来的？

对于HG法兰-2009标准，特定材质的欧标法兰，其不同工作温度下允许的最大工作压力可用下式计算：

p（bar）=（PN值X设计强度）/225。

设计强度按下值取得：

a当工作温度低于材料的蠕变温度时，取材料的屈服强度。

b蠕变温度时取材料许用应力的1.5倍。

c材料的设计强度高于225MPa时，取225MPa。

对于HG法兰-2009标准，特定材质的美标法兰，其不同工作温度下允许的最大工作压力可用下式计算：

p（bar）=（Class值X10X设计许用应力）/8750。

对于该公式，CLass150时，以115代入。

设计许用应力（MPa）按下值取得：

a常温或设定温度下材料屈服强度的60%（碳钢和低合金钢）或70%（不锈钢）。

b常温或设定温度下抗拉强度的25%的1.25倍。

c由高温长期强度决定的许用应力值。且p不能超过按照使用经验确定的最大工作压力限定值。

更重要的是，项目经验丰富的小伙伴可能会发现，有很多材料在各类法兰标准中找不到温度压力额定值，没办法选择法兰压力等级。这是问题吗？显然不是!

我们本节列举的法兰温度压力额定值公式就是为这个服务的！您可以根据上述材料的屈服强度、抗拉强度等参数，自行算出温度压力额定值！

CL150（PN20）的法兰是否对应PN2.5、PN6、PN10、PN16？

其实这个问题很常见，也很奇葩。首先，配对尺寸不同，再者，接管外径有可能是相同的，也有可能是不同的。更重要的是，CL150的法兰能否用在PN2.5、PN6、PN10、PN16的场合？那要查相应的法兰标准，看特定的温度压力额定值（特定材料的法兰在工作温度下允许的最大工作压力）能否满足要求。