Tre primære fremstillingsprocesser producerer de flanger, der bruges i rørsystemer: smedning, støbning og skæring fra plade. Hver metode producerer flanger med forskellige mekaniske egenskaber, indre soliditet og omkostningsegenskaber. At forstå disse forskelle hjælper købere og ingeniører med at specificere den passende fremstillingsmetode for hver applikation.
Oversigt over flangefremstilling
Fremstillingsmetoden påvirker flangens kornstruktur, porøsitet, indre soliditet og i sidste ende dens mekaniske ydeevne under drift. Smedning producerer overlegen kornstrøm på linje med flangekonturen, hvilket resulterer i den højeste styrke og udmattelsesmodstand. Støbning tillader komplekse former og store produktionsvolumener til lavere omkostninger pr.-enhed, men med højere risiko for interne defekter. Skæring fra plademateriale er økonomisk for store diametre, men mangler kornstrømmens fordel ved smedning. Kodekrav kræver ofte specifikke fremstillingsmetoder for visse tjenester, hvor smedede flanger er påkrævet til kritiske høj-tryk og høj-temperaturapplikationer.
Smedede flanger
Smedning er den mest almindelige fremstillingsmetode for ASME B16.5 flanger, især for størrelser op til NPS 24 og højere trykklasser. Processen involverer opvarmning af et stålstykke til smedningstemperatur (typisk 1900-2300 grader F) og formning af det til form ved hjælp af en smedehammer eller presse. Varmformningen producerer en kontinuerlig kornstrøm, der følger flangekonturen, hvilket resulterer i overlegne mekaniske egenskaber, herunder styrke, duktilitet og udmattelsesmodstand. Smedede flanger har minimal porøsitet og fremragende indre soliditet sammenlignet med støbegods. De fleste kritiske serviceflanger er smedet for at sikre maksimal pålidelighed.
| Ejendom | Smedet | Cast | Skåret plade |
|---|---|---|---|
| Korn flow | Kontinuerlig, følger kontur | Isotropisk, ingen kornorientering | Kun rulleretning |
| Indre Sundhed | Fremragende, minimal porøsitet | Variabel, risiko for porøsitet | God (pladekvalitet) |
| Mekanisk styrke | Højest | Moderat | Moderat |
| Træthedsmodstand | Fremragende | God | God |
| NDT resultater | Mest konsekvent | Mest varierende | Konsekvent |
| Max størrelse | Begrænset af smedekapacitet | Stort set ubegrænset | Ubegrænset (plade) |
| Relativ pris (lille antal) | Moderat | Høj (værktøj) | Lav |
| Relativ pris (stort antal) | Moderat | Laveste | Høj |
Støbte flanger
Støbning involverer at hælde smeltet metal i en form og lade det størkne i flangeformen. Processen er økonomisk for komplekse flangegeometrier og store produktionsmængder, fordi de oprindelige formværktøjsomkostninger er spredt over mange enheder. Imidlertid er den støbte kornstruktur isotrop og mangler den retningsbestemte orientering af smedegods. Støbte flanger har en højere risiko for indre defekter, herunder porøsitet, krympende hulrum og ikke-metalliske indeslutninger. De er acceptable for ikke-kritiske, lav-applikationer i henhold til gældende koder, men er forbudt af nogle koder for farlige tjenester.
Skær pladeflanger
Afskårne pladeflanger bearbejdes direkte fra valset stålplademateriale, typisk til store diametre ud over standard smedningskapaciteter (over NPS 24). Flangeprofilen skæres fra plade ved hjælp af plasma-, laser- eller vandstråleskæring og bearbejdes derefter til endelige dimensioner. Afskårne pladeflanger har ingen kornstrømsfordel, fordi pladens rulleretning kun giver styrke i pladens plan. De er begrænset til lavere trykklasser på grund af pladetykkelsesbegrænsninger og er mest almindelige til strukturelle og ikke-kritiske rørapplikationer, hvor omkostningerne ved store smedede eller støbte flanger ville være uoverkommelige.
Kvalitetssammenligning
Smedede flanger giver konsekvent den bedste kombination af mekaniske egenskaber, intern soliditet og pålidelighed. Kornstrømningsmønsteret i en smedet flange følger flangekonturen, hvilket giver maksimal styrke, hvor det er mest nødvendigt. Støbte flanger kan opnå acceptable egenskaber til mange anvendelser, men har de mest variable NDT-resultater på grund af støbeprocessens iboende variation. Afskårne pladeflanger har egenskaber, der matcher pladens rulleretning, som er mindre ensartet end de rundstrålende egenskaber for en smedning. Til cykliske og høje-belastningsapplikationer er smedede flanger det foretrukne valg.
Omkostningssammenligning
Smedning har moderate værktøjsomkostninger og er omkostningseffektivt- for moderate til store produktionsmængder. Støbning har høje initiale værktøjsomkostninger (mønsterfremstilling), men den laveste pr.-enhedspris ved store mængder. Skæreplade har ingen værktøjsomkostninger og er den mest økonomiske mulighed for små mængder i store størrelser. Bearbejdningsomkostningerne er ens på tværs af alle metoder, når først den ru form er fremstillet. Varmebehandlingsomkostninger varierer efter materiale og krævede mekaniske egenskaber, hvor nogle legeringskvaliteter kræver dyre varmebehandlingscyklusser efter-smedning.
Standardkrav
ASME B16.5 tillader flanger fremstillet ved smedning, støbning eller skæring fra plade, forudsat at materialespecifikationen og kravene til mekaniske egenskaber er opfyldt. Nogle materialespecifikationer kræver specifikt smedede produkter (f.eks. ASTM A182), mens andre tillader flere fremstillingsmetoder. Nogle anlægskoder og ejerspecifikationer forbyder støbte flanger til visse farlige tjenester på grund af den højere risiko for interne defekter. Krav til sporbarhed gælder uanset fremstillingsmetode, og krav til effekttest er metode-uafhængige. Det vigtigste er, at smedede flanger giver den bedste styrke og pålidelighed til kritisk service, mens støbte flanger og pladeflanger tjener specifikke ikke-kritiske applikationer.
Flangeprodukter
