Kovana prirubnica u odnosu na prirubnicu ploče: protok zrna, čvrstoća i usklađenost sa ASME kodom

Odabir između kovane prirubnice i pločaste prirubnice izgleda kao odluka o kupovini, ali to je zapravo odluka o materijalu i kodu. Akovana prirubnicase oblikuje stiskanjem gredice od vrućeg čelika ili legure nikla pod pritiskom u kalupima, tako da unutrašnja kristalna struktura metala prati konturu dijela. Aprirubnica pločese jednostavno seče - plazmom, laserom ili oksi-gorivom - sa ravnog valjanog pločastog diska i zatim se mašinski obrađuje na veličinu.

Dvije prirubnice mogu nositi identične ASME B16.5 dimenzije i izgledati isto pričvršćene u liniji. Interno, oni nisu isti dio. Ovaj vodič objašnjava razliku jednostavnim jezikom, kvantificira jaz u čvrstoći i – što je najvažnije – navodi kada ASME kod zapravo uopće dopušta prirubnicu ploče.

Kovane prirubnice imaju kontinuirani protok zrna koji prati konturu i podrazumevani su kod za spojeve sa glavčinama koji održavaju pritisak; pločaste prirubnice su jeftinije, ali su prema ASME B16.5 ograničene na slijepe prirubnice i određene male redukcijske prirubnice bez glavčina.

Šta je kovana prirubnica i kako se pravi?

Kovana prirubnica se oblikuje pritiskom i čekićem vrućeg metala u kalupe, a ne rezanjem iz ravne ploče.

Da bi se napravio, gredica od nerđajućeg čelika ili legure nikla se zagreva na temperaturu kovanja, a zatim se poremeti i pritisne ili zabije u kalup koji je približan gotovoj prirubnici. Dio je obrezan, mašinski obrađen na dimenziju B16.5/B16.47, termički obrađen (otopljenim žarenim za austenitne nerđajuće legure i legure nikla) ​​i pregledan - obično ultrazvučnim ispitivanjem, ispitivanjem penetrantima tečnosti ili magnetnim česticama - prije označavanja i žigosanja.

Kompresivna deformacija čini tri korisne stvari odjednom: zatvara unutrašnju poroznost i praznine ostale od topljenja, razbija grubo izliveno zrno u finu, ujednačenu veličinu zrna, i rasteže nečistoće u "žice" koje prate smjer u kojem je metal gurnut. Nehrđajuće kovane prirubnice se proizvode prema ASTM A182 (na primjer F304/L, F316/L, F51 duplex); Otkovci od legura nikla rade prema ASTM B564 (legura 600/600, legura 625, legura C276, legura 800, legura 400).

Šta je prirubnica ploče i kako se pravi?

Pločasta prirubnica je ravan disk izrezan od valjane metalne ploče i okrenut na strugu - nema kovanja i formirane glavčine.

Proizvodnja je jednostavna: odaberite ploču željene klase (nehrđajuća prema ASTM A240; ploča od legure nikla prema relevantnoj specifikaciji ploče B-serije), izrežite kružni zazor plazmom, oksi-gorivom ili laserom, izbušite krug zavrtnja i obradite površinu za zaptivanje. Budući da nema plastične deformacije, prazna ploča ne može formirati konus zavarenog vrata ili ojačanu glavčinu; dio ostaje ravan kao ploča iz koje je nastao.

Kompromis je očigledan: otpadni materijal je nizak, obrada je minimalna, a vrijeme isporuke je kratko. Ograničenje je jednako očigledno - gotovi disk nosi samo svojstva koja je već imala valjana ploča, u svakom smjeru. Pločaste prirubnice se stoga najčešće pojavljuju kao slijepe prirubnice, potporne prirubnice preklopnih spojeva velikog promjera i komunalne usluge niskog pritiska.

Šta je "protok zrna" i zašto je to važno?

Protok zrna je pravac u kojem se rastežu mikroskopski kristali metala i nečistoće; metal je jak duž zrna, a slab preko njega - na isti način na koji je drvena daska čvrsta duž svojih vlakana.

Zamislite drvo. Zapiljite preko trupa i vidite koncentrične prstenove rasta - to je "krajnje zrno". Pila uz deblo i vlakna idu duž daske; ta ploča je otporna na savijanje duž vlakana i lako se cijepa po njima. Čelik se ponaša na isti način. Kada se metal obrađuje – valjan ili kovan – njegova zrna i sitne nemetalne inkluzije se razmazuju u dugačke „žice“ koje prate smjer rada. Teret koji se nosi paralelno sa tom stazom zrna nosi se dobro; opterećenje koje vuče preko zrna, ili koje otkriva odrezane krajeve zrna, stvara prirodnu stazu za pukotine.

Kako se protok zrna zapravo razlikuje između ta dva?

U kovanoj prirubnici zrno se neprekidno obavija oko provrta, glavčine i kruga vijka; u prirubnici ploče zrno ide ravno i naglo se završava na svakoj obrađenoj površini.

Kovanje gura materijal gredice prema van i prema gore u kalup, tako da deformisano zrno prati konturu prirubnice - poput prstenova za rast u izrezbarenoj posudi. Nema izložene površine poprečnog zrna na provrtu ili glavčini; glavna naprezanja (zatezanje vijaka, unutrašnji pritisak, savijanje glavčine) se odvijaju sa protočnim vodovima.

Prirubnica ploče je drugačija. Ploča je bila ravno valjana, tako da sve njene zrnaste linije idu vodoravno, paralelno s dvije velike strane. Kada dućan probuši centar i okrene vanjski prečnik, skraćuje to zrno i otkriva "krajnje zrno" na provrtu, prednjoj strani glavčine i zaptivnoj površini. Ti otvoreni krajevi su upravo tamo gdje se laminacije, inkluzivni stringeri i pukotine od zamora prvo otvaraju.

Što je jače - kovani ili pločasti?

Na objavljenom listu podataka sa minimalnim specifikacijama to dvoje može izgledati jednako; u eksploataciji kovanje je značajno čvršće, otpornije na zamor i zdravo kroz svoju debljinu.

Minimalni mehaničari su zapravo blizu. ASTM A182 F316 (kovano) i ASTM A240 Grade 316 (ploča) oba određuju minimalnu vlačnu čvrstoću od otprilike 515 MPa (75 ksi) i minimalnu snagu od otprilike 205 MPa (30 ksi). Dakle, uporedno poređenje sa specifikacijama samo po sebi ne otkriva inženjerski jaz.

Prednost kovanja se pojavljuje tamo gdje je minimalni brojevi ne obuhvataju:

• Čvrstoća.Vruća obrada rafinira grubo liveno zrno, podižući udarnu žilavost Charpy V-zareza - sposobnost apsorbiranja udara bez loma.
• Soundness.Pritisna sila zavari zatvara unutrašnje šupljine, cijevi i poroznost koji mogu ostati u ploči; ultrazvučni zvuk je daleko konzistentniji.
• Snaga u smjeru rada.Otkovci obično pokazuju otprilike 10-15% veću čvrstoću u smjeru rada od minimuma žarene ploče, jer je veličina zrna rafinirana i defekti su zatvoreni.
• Debljina.Ploča je najslabija kroz sopstvenu debljinu (smjer "Z") - točno u smjeru prednaprezanja vijka i pritiska zaptivke. Laminacije i uzice djeluju kao već postojeće pukotine pod tim opterećenjem.
• Umor.Termički ciklusi i ciklusi pritiska šire pukotine okomito na zrno. Neprekidne kovane protočne linije uklanjaju pukotine; zrno ploče im daje pravi put.

Da li ruta proizvodnje mijenja otpornost na koroziju?

Da - posebno kod legura od nerđajućeg čelika i nikla - jer prirubnice ploča ostavljaju vidljivo zrno na zaptivnoj površini i otvoru gde počinje korozija.

Valjanje rasteže sulfidne i oksidne inkluzije u strune koje leže otvorene na bilo kojoj strani reza. Izloženo zrno na kontaktnoj površini zaptivke i na provrtu je klasično inicijalno mjesto za udubljenje, koroziju u pukotinama i hloridno naponsko-korozivno pucanje - upravo s takvim načinima kvara se bore inženjeri u 304/316 i u legurama nikla koje rukuju morskom vodom, slanim rastvorom i kiselom procesnom hemijom. Kovana prirubnica obavija svoje zrno oko tih površina, tako da zaptivna površina nosi dugo zrno, a ne krajnje zrno.

Ovo je jedan od razloga zašto specifikacije za kisele usluge (NACE MR0175 / ISO 15156), offshore i podmorske specifikacije gotovo univerzalno zahtijevaju kovanje. U korozivnom radu razlika u troškovima nije samo materijal - to je rizik od curenja kod okretnog vijčanog spoja.

Jesu li prirubnice ploča čak i legalne prema ASME B16.5?

Za skoro svaki tip prirubnice koji se zapravo spaja na cijev, ASME B16.5 zahtijeva liveni ili kovani materijal; ploča je dopuštena samo za slijepe prirubnice i određene male reducirne prirubnice bez glavčina.

ASME B16.5 opseg je izričit. Standard pokriva "prirubnice i prirubničke armature napravljene od livenog ili kovanog materijala", a odvojeno dozvoljava "slijepe prirubnice i određene redukcijske prirubnice izrađene od livenih, kovanih ili pločastih materijala." Druga rečenica je cijeli pravni univerzum za ploču. U praktičnom smislu:

• Slijepe prirubnice:poklopac koji zatvara kraj linije - tu se ploča rutinski i pravilno koristi.
• Redukcione prirubnice bez glavčina:oni čiji manji izlaz pada ispod praga veličine u B16.5 Tablica 6, tako da kod ne zahtijeva čvorište.
• Nije dozvoljeno sa tanjira:Vrat za zavarivanje (WN), navojni (THD), utični zavar (SW), prirubnice sa kliznim spojem (SO) i prirubnice sa glavčinama su "prirubnički spojevi" i moraju biti liveni ili kovani. "Plota slip-on" izrađena od diska nije usklađena sa B16.5 kao fiting za zadržavanje pritiska, čak i ako se njegove dimenzije poklapaju.

Legure nikla podležu strožim očitanjima. ASME B16 slučajevi (na primjer B16 Slučaj 21 za UNS N06674) navode da se, osim slijepih prirubnica i reduciranih prirubnica bez glavčina, prirubnice izrađuju samo od otkovaka prema ASTM B564. Za velike prečnike, ASME B16.47 (NPS 26 do NPS 60; Serija A usklađena sa MSS SP-44, Serija B sa API 605) takođe favorizuje otkovke za rad sa glavčinama, iako su velike prirubnice ploča uobičajene za niskotlačne, nekritične kanale i vodu.

Inženjerska napomena: proizvođač može obraditi ploču "specijalnu", ali to čini dio izvan B16.5 i zahtijeva dokumentirano inženjersko odobrenje prema primjenjivom kodu cijevi (ASME B31.3) ili kodu posude pod pritiskom (ASME BPVC odjeljak VIII). Nije zamjena za spuštanje.

Koje se specifikacije ASTM materijala zapravo primjenjuju?

Za nerđajuće, kovane prirubnice prema ASTM A182 i ploča prema ASTM A240; za legure nikla, otkovci su prema ASTM B564 i ploča prema odgovarajućim specifikacijama ploča B-serije - ne možete certificirati kovanje ploče.

• Nerđajući otkovci:ASTM A182 - kovane/valjane prirubnice, fitinzi i dijelovi ventila za rad na visokim temperaturama: F304/L, F316/L, F321, F347, F51/F55 duplex.
• Nerđajuća ploča:ASTM A240 - hrom i hrom-nikl nerđajuća ploča, lim i traka za posude pod pritiskom: Gr 304/L, Gr 316/L.
• Otkovci od legure nikla:ASTM B564 - otkovci od legure nikla: UNS N06600 (Legura 600), N06625 (Legura 625), N10276 (Legura C276), N08800 (Legura 800), N04400 (Legura 400).
• Ploča od legure nikla:npr. ASTM B424 (ploča od legure 800), B575 (ploča od legure C276), B463 (ploča od legure 20). Obrazac proizvoda mora odgovarati specifikaciji. Kovanje klase B564 ne može se proizvesti rezanjem ploče B575 i potom žigosanim kao kovanje; izvještaj o ispitivanju mlina mora pokazati ispravan oblik i ispravnu termičku obradu.

Kako se upoređuju cijena i vrijeme isporuke?

Pločaste prirubnice su jeftinije i brže se prodaju; kovane prirubnice koštaju više unapred, ali su jedina opcija usklađena sa kodom za glavčine, pod visokim pritiskom ili kritične usluge.

Prazan lim se izrezuje iz lima sa skoro mrežastim oblikom i sa malom mašinskom obradom, tako da su jedinični troškovi niski, a olovni dani kratki - prednost koja raste u velikim, tankim prečnikima. Za kovanje je potrebno vrijeme za gredice, presu i kalupe, termičku obradu i ispitivanje bez razaranja, tako da je cijena komada viša, a isporuka duža, iako cijena po jedinici opada u količini kako se alat amortizira.

Pogled na ukupne troškove je ono što obično rješava argument. Prirubnica ploče koja nije usklađena s kodom, ili koja curi ili puca u ranoj fazi cikličkog ili korozivnog rada, nosi troškove zamjene, isključivanja i sigurnosti koji su manji od početne uštede. Određivanje najjeftinije opcije po komadu je stoga racionalno samo tamo gdje to dozvoljavaju i kod i obaveza.

Dakle, kada biste trebali odrediti kovane ili ploče?

Navedite kovani kad god je uključen pritisak, temperatura, ciklično opterećenje, korozivni rad ili tip prirubnice sa glavčinom; rezervna ploča za kodom dozvoljene slijepe i nekritične radnje pod niskim pritiskom.

Odaberite kovani kada:

• tip prirubnice je zavareni vrat, klizna, navojna, zavarena utičnica ili preklopna spojnica sa glavčinom - B16.5 to ionako zahtijeva;
• ocjena je klasa 300 i više, ili je usluga visokotemperaturna, kriogena ili termički/pritiskom;
• dužnost je kisela usluga (NACE MR0175), morska, podmorska ili nuklearna;
• zavarite procesne cijevi od legure nikla (B564) u hloridnoj ili kiseloj upotrebi;
• površina zaptivača mora izdržati napad krajnjeg zrna na kritični spoj sa malim propuštanjem.

Odaberite ploču (unutar ograničenja koda) kada:

• potrebna vam je slijepa prirubnica za pregled ili slijepi kraj u klasi 150, neopasna usluga;
• posao je veliki prečnik, vazduh, voda ili kanali pod niskim pritiskom (na primer B16.47 slepa podloga);
• ovo je privremena ili komunalna usluga u kojoj bi kovanje bilo previše specificirano;
• svako odstupanje od B16.5 pokriveno je dokumentovanim inženjerskim odobrenjem prema B31.3 ili BPVC Odjeljku VIII.

Side-by-Side sažetak

Tabela 1 daje poređenje za direktnu upotrebu specifikacija.

Tabela 1 - Poređenje kovanih i pločastih prirubnica u proizvodnji, kodu, performansama i cijeni.

Često postavljana pitanja

Koja je razlika između kovane i pločaste prirubnice?

Kovana prirubnica je vruća oblikovana od gredice tako da metalno zrno prati konturu prirubnice; prirubnica ploče je izrezana od ravne valjane ploče. Kovane prirubnice su čvršće, otpornije na zamor i zahtevane su kodovima za rad pod pritiskom sa glavčinom; pločaste prirubnice su jeftinije, ali ih ASME B16.5 ograničava na slijepe i određene redukcijske prirubnice bez glavčine.

Da li su prirubnice ploča usklađene sa ASME B16.5?

Samo za slijepe prirubnice i reducirne prirubnice bez glavčina ispod praga veličine B16.5. Sve ostale prirubnice sa glavčinama - zavareni vrat, navojne, navojne, utičnice - moraju biti izrađene od livenog ili kovanog materijala.

Što je jače, kovana ili pločasta prirubnica?

Za istu leguru (na primjer 316), objavljena minimalna zatezna čvrstoća i čvrstoća tečenja mogu biti jednake, ali kovanje daje veću udarnu žilavost, duži vijek trajanja zamora i pouzdanu čvrstoću kroz debljinu jer vruća obrada rafinira zrno i zatvara unutrašnje šupljine.