在氫氣管路系統中，法蘭接頭的設計和安裝有著非常嚴格的要求，因為氫氣具有極高的易燃易爆性和小分子特性，容易洩漏。為了確保氫氣管路系統的安全性和密封性，法蘭接頭的選擇、設計和安裝必須符合特定標準。
法蘭接頭的設計要求
材料選擇：
- 抗氫脆材料：氫氣會導致某些材料發生氫脆，因此法蘭接頭應選擇抗氫脆性好的材料，常用不銹鋼（如 316L 不銹鋼）或經過特殊處理的合金鋼。
- 耐腐蝕性：因氫氣在一些環境中可能與材料發生反應，法蘭應選擇耐腐蝕的材料，並且表面應進行處理，以減少氫氣的吸附和滲透。
法蘭結構設計：
- 設計規範：法蘭接頭應遵循 ASME B16.5 或 B16.47 標準，這些標準規範了工業用法蘭的尺寸、材料和設計要求。
- 密封面設計：應考慮使用帶有特殊密封墊片的法蘭接頭，並且密封面需要具有一定的精度，以確保氫氣不會洩漏。常用的密封設計包括 O 型圈密封和鍛鋼法蘭的凹凸面密封。
- 螺栓材料及扭矩設計：應使用高強度、耐腐蝕的螺栓（如不銹鋼螺栓），並確保在緊固時施加合適的扭矩。螺栓預緊力需要足夠，但避免過度緊固導致法蘭變形或墊片損壞。
墊片選擇：
- 非滲透性材料：氫氣法蘭接頭中的墊片應使用具有極低滲透性的材料，如 PTFE（聚四氟乙烯）、石墨墊片或其他耐高溫和耐腐蝕的材料。
- 墊片標準：墊片的選擇應符合 ASME B16.20 和 EN 1514-1 等標準，這些標準涵蓋了法蘭接頭的密封要求和材料選擇。
安裝要求
清潔度要求：
- 氫氣管道的清潔度：安裝氫氣法蘭接頭時，必須保持所有密封面、墊片和螺栓的清潔。法蘭接頭安裝前應進行脫脂處理，避免任何油脂、灰塵或其他污染物進入系統，因為這些物質可能導致洩漏或安全隱患。
扭矩控制：
- 均勻擰緊：在安裝法蘭接頭時，必須使用扭矩扳手，並遵循交叉擰緊的順序，確保每個螺栓均勻受力。這有助於避免法蘭變形和墊片損壞，從而確保接頭的氣密性。
- 扭矩要求：根據法蘭尺寸和螺栓材料，應遵循制造商或設計標準中的具體扭矩要求。通常，這些要求會列在 ASME PCC-1 標準中，該標準規範了法蘭螺栓連接的擰緊程序。
檢漏測試：
- 氦氣檢漏：法蘭接頭安裝完成後，應進行氦氣檢漏測試，以確保無微小的洩漏點。氦氣檢漏是一種高靈敏度的檢測方法，能夠檢測到極小的洩漏，特別適合用於氫氣系統。
- 壓力測試：根據 ASME B31.12 氫氣管道系統標準，安裝完成後應進行壓力測試，通常使用氮氣或氦氣進行測試，確保法蘭接頭在操作壓力下不會洩漏。
引用或參考標準
- ASME B31.12：氫氣管道和管路系統的設計、材料、安裝和檢測的具體要求。
- ASME B16.5：工業用鋼管法蘭和法蘭件的設計、尺寸、耐壓性能等標準。
- ASME B16.20：法蘭接頭用墊片的材料選擇和設計要求。
- EN 1514-1：關於法蘭墊片的歐洲標準，規定了法蘭系統中墊片的尺寸和材料要求。
- ASME PCC-1：螺栓法蘭接頭組裝的扭矩控制和擰緊程序。
- ISO 14687：氫氣質量標準，特別針對燃料電池應用，確保系統無洩漏以保持氫氣純度。
總結
氫氣管路的法蘭接頭設計和安裝要求高度嚴格，需要考慮材料的抗氫脆性、密封面的設計、清潔度以及螺栓擰緊等多個因素。安裝過程中還必須進行壓力和氣密性測試，以確保系統運行的安全性和穩定性。
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