Kovaný vs. odlievaný vs. rezaný plech: Porovnanie procesu výroby príruby

Tri základné výrobné procesy vyrábajú príruby používané v potrubných systémoch: kovanie, odlievanie a rezanie z plechu. Každá metóda produkuje príruby s rôznymi mechanickými vlastnosťami, vnútornou pevnosťou a nákladovými charakteristikami. Pochopenie týchto rozdielov pomáha kupujúcim a inžinierom špecifikovať vhodnú výrobnú metódu pre každú aplikáciu.

Spôsob výroby ovplyvňuje štruktúru zŕn príruby, pórovitosť, vnútornú neporušenosť a v konečnom dôsledku aj jej mechanický výkon v prevádzke. Kovanie vytvára vynikajúci tok zrna zarovnaný s obrysom príruby, čo vedie k najvyššej pevnosti a odolnosti proti únave. Odlievanie umožňuje zložité tvary a veľké objemy výroby pri nižších-jednotkových nákladoch, ale s vyšším rizikom vnútorných chýb. Rezanie z plechu je ekonomické pre veľké priemery, ale chýba mu výhoda toku zrna pri kovaní. Požiadavky kódov často vyžadujú špecifické výrobné metódy pre určité služby, pričom kované príruby sú potrebné pre kritické vysoko-tlakové a-aplikácie.

Kovanie je najbežnejšou výrobnou metódou pre príruby ASME B16.5, najmä pre veľkosti do NPS 24 a vyšších tlakových tried. Proces zahŕňa zahriatie oceľového predvalku na kovaciu teplotu (zvyčajne 1900-2300 stupňov F) a jeho tvarovanie do tvaru pomocou kovacieho kladiva alebo lisu. Tvarovanie za tepla vytvára kontinuálny tok zrna, ktorý sleduje obrys príruby, čo má za následok vynikajúce mechanické vlastnosti vrátane pevnosti, ťažnosti a odolnosti proti únave. Kované príruby majú v porovnaní s odliatkami minimálnu pórovitosť a výbornú vnútornú pevnosť. Najkritickejšie servisné príruby sú kované, aby sa zabezpečila maximálna spoľahlivosť.

Nehnuteľnosť	Kované	Obsadenie	Rezaný tanier
Grain Flow	Nepretržitý, sleduje obrys	Izotropný, bez orientácie zŕn	Iba smer otáčania
Vnútorná spoľahlivosť	Výborná, minimálna pórovitosť	Variabilné, riziko pórovitosti	Dobrá (kvalita taniera)
Mechanická pevnosť	Najvyššie	Mierne	Mierne
Odolnosť proti únave	Výborne	Dobre	Dobre
Výsledky NDT	Najviac konzistentné	Najviac variabilné	Dôsledné
Maximálna veľkosť	Obmedzené kapacitou kovania	Prakticky neobmedzene	Neobmedzené (doska)
Relatívne náklady (malé množstvo)	Mierne	Vysoká (nástroje)	Nízka
Relatívne náklady (veľké množstvo)	Mierne	Najnižšia	Vysoká

Odlievanie zahŕňa naliatie roztaveného kovu do formy a jej umožnenie stuhnúť do tvaru príruby. Tento proces je ekonomický pre zložité geometrie prírub a veľké výrobné množstvá, pretože počiatočné náklady na nástroje sú rozložené na mnoho jednotiek. Štruktúra liateho zrna je však izotropná a chýba jej smerová orientácia výkovkov. Liatinové príruby majú vyššie riziko vnútorných defektov vrátane pórovitosti, zmršťovacích dutín a nekovových inklúzií. Sú prijateľné pre -kritické, nízkotlakové- aplikácie podľa príslušných kódov, ale niektoré kódy pre nebezpečné služby ich zakazujú.

Rezané plechové príruby sú obrábané priamo z valcovaného oceľového plechu, typicky pre veľké priemery nad rámec štandardných kovacích možností (nad NPS 24). Profil príruby je vyrezaný z plechu pomocou rezania plazmou, laserom alebo vodným lúčom a následne opracovaný na konečné rozmery. Rezané doskové príruby nemajú žiadnu výhodu toku zrna, pretože smer valcovania dosky poskytuje pevnosť iba v rovine dosky. Sú obmedzené na nižšie tlakové triedy v dôsledku obmedzení hrúbky plechu a sú najbežnejšie pre štrukturálne a -nekritické potrubné aplikácie, kde by náklady na veľké kované alebo liate príruby boli príliš vysoké.

Kované príruby neustále poskytujú najlepšiu kombináciu mechanických vlastností, vnútornej spoľahlivosti a spoľahlivosti. Vzor toku zrna v kovanej prírube sleduje obrys príruby a poskytuje maximálnu pevnosť tam, kde je to najviac potrebné. Liate príruby môžu dosiahnuť prijateľné vlastnosti pre mnohé aplikácie, ale majú najvariabilnejšie výsledky NDT v dôsledku prirodzenej variability procesu odlievania. Príruby narezaného plechu majú vlastnosti, ktoré zodpovedajú smeru valcovania plechu, ktorý je menej rovnomerný ako všesmerové vlastnosti výkovku. Pre cyklické aplikácie a aplikácie s vysokým{4}}namáhaním sú preferovanou voľbou kované príruby.

Kovanie má mierne náklady na nástroje a je nákladovo{0}}efektívne pre stredné až veľké množstvá výroby. Odlievanie má vysoké počiatočné náklady na nástroje (tvorba vzoru), ale najnižšie-jednotkové náklady pri veľkých objemoch. Rezaná doska nemá žiadne náklady na nástroje a je najekonomickejšou možnosťou pre malé množstvá vo veľkých veľkostiach. Po vytvorení hrubého tvaru sú náklady na obrábanie pri všetkých metódach podobné. Náklady na tepelné spracovanie sa líšia podľa materiálu a požadovaných mechanických vlastností, pričom niektoré druhy zliatin vyžadujú nákladné cykly tepelného spracovania po-kovaní.

ASME B16.5 povoľuje príruby vyrobené kovaním, odlievaním alebo rezaním z plechu za predpokladu, že sú splnené požiadavky na špecifikáciu materiálu a mechanické vlastnosti. Niektoré materiálové špecifikácie špecificky vyžadujú kované výrobky (napr. ASTM A182), zatiaľ čo iné umožňujú viacero výrobných metód. Niektoré výrobné kódy a špecifikácie vlastníka zakazujú liate príruby pre určité nebezpečné služby kvôli vyššiemu riziku vnútorných defektov. Požiadavky na sledovateľnosť platia bez ohľadu na výrobnú metódu a požiadavky na testovanie vplyvu sú nezávislé od metódy-. Kľúčovým poznatkom je, že kované príruby poskytujú najlepšiu pevnosť a spoľahlivosť pre kritické služby, zatiaľ čo liate a doskové príruby slúžia na špecifické ne-kritické aplikácie.