شفة مزورة مقابل شفة لوحة: تدفق الحبوب، والقوة، والامتثال لرمز ASME

يبدو الاختيار بين الفلنجة المطروقة والفلنجة اللوحية وكأنه قرار شراء، لكنه في الواقع قرار يتعلق بالمواد والكود. أشفة مزورةيتم تشكيلها عن طريق ضغط الفولاذ الساخن أو قطع سبائك النيكل تحت الضغط في القوالب، وبالتالي فإن البنية البلورية الداخلية للمعدن تتبع محيط الجزء. أشفة اللوحةيتم قطعها ببساطة - بواسطة البلازما أو الليزر أو وقود الأكسجين - من قرص مسطح ملفوف ثم يتم تشكيلها حسب الحجم.

يمكن أن تحمل شفتان أبعاد ASME B16.5 متطابقة وتبدو بنفس الشكل مثبتة بمسامير في خط واحد. داخليا، ليسوا نفس الجزء. يشرح هذا الدليل الفرق في اللغة البسيطة، ويحدد فجوة القوة، والأهم من ذلك - يوضح متى يسمح كود ASME فعليًا بشفة اللوحة على الإطلاق.

تتمتع الفلنجات المطروقة بتدفق حبيبي مستمر يتبع الكفاف وهي الرمز الافتراضي للمفاصل المحورية التي تحافظ على الضغط؛ تعتبر الفلنجات اللوحية أرخص، ولكن بموجب ASME B16.5، تقتصر على الفلنجات العمياء وبعض الفلنجات المختزلة الصغيرة بدون محاور.

ما هي الفلنجة المزورة وكيف يتم تصنيعها؟

يتم تشكيل الحافة المطروقة بالضغط على المعدن الساخن وطرقه في القوالب، بدلاً من قطعه من لوح مسطح.

لتصنيع واحدة، يتم تسخين قطعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل إلى درجة حرارة الحدادة، ثم يتم قلبها وضغطها أو طرقها في قالب يقارب الحافة النهائية. يتم تشذيب الجزء، وتشكيله إلى البعد B16.5/B16.47، ومعالجته بالحرارة (محلول صلب للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وسبائك النيكل)، وفحصه - عادةً عن طريق فحص الموجات فوق الصوتية أو الاختراق السائل أو فحص الجسيمات المغناطيسية - قبل وضع علامة عليه وختمه.

يقوم التشوه الانضغاطي بثلاثة أشياء مفيدة في وقت واحد: فهو يغلق المسامية الداخلية والفراغات المتبقية من الذوبان، ويكسر الحبوب الخشنة المصبوبة إلى حجم حبيبي ناعم وموحد، ويمد الشوائب إلى "أوتار" تتبع الاتجاه الذي تم دفع المعدن فيه. يتم إنتاج الشفاه المطروقة غير القابل للصدأ وفقًا لمعيار ASTM A182 (على سبيل المثال F304/L، F316/L، F51 مزدوج)؛ تعمل المطروقات المصنوعة من سبائك النيكل وفقًا لمعيار ASTM B564 (سبيكة 600/600، سبيكة 625، سبيكة C276، سبيكة 800، سبيكة 400).

ما هي شفة اللوحة وكيف يتم تصنيعها؟

شفة اللوحة عبارة عن قرص مسطح مقطوع من لوحة معدنية ملفوفة وموجهة على مخرطة - لا يوجد تزوير أو محور مُشكل.

الإنتاج بسيط: حدد لوحة من الدرجة المطلوبة (غير قابلة للصدأ وفقًا لمعيار ASTM A240؛ لوحة من سبائك النيكل وفقًا لمواصفات لوحة السلسلة B ذات الصلة)، وقم بقطع قطعة دائرية فارغة بواسطة البلازما، أو وقود الأوكسي، أو الليزر، وحفر دائرة الترباس، وآلة وجه الختم. نظرًا لعدم وجود أي تشوه بلاستيكي، لا يمكن للوحة الفارغة أن تشكل استدقاق عنق اللحام أو محورًا معززًا؛ يبقى الجزء مسطحًا مثل اللوحة التي جاء منها.

إن المقايضة واضحة: خردة المواد منخفضة، والتصنيع في حده الأدنى، والمهلة الزمنية قصيرة. والقيد واضح تمامًا - فالقرص النهائي يحمل فقط الخصائص التي كانت تمتلكها اللوحة المدلفنة بالفعل، في كل اتجاه. لذلك تظهر حواف اللوحة في أغلب الأحيان على شكل حواف عمياء، وفلنجات دعم ذات مفاصل حضنية ذات قطر كبير، وخدمة المرافق ذات الضغط المنخفض.

ما هو "تدفق الحبوب" ولماذا هو مهم؟

تدفق الحبوب هو الاتجاه الذي تتمدد فيه بلورات المعدن المجهرية وأوتار الشوائب. المعدن قوي في حبيباته وضعيف عبره - بنفس الطريقة التي يكون بها اللوح الخشبي قويًا في أليافه.

فكر في شجرة. إذا رأيت عبر الجذع ورأيت حلقات نمو متحدة المركز - تلك هي "الحبوب النهائية". المنشار على طول الجذع والألياف تمتد على طول اللوحة؛ يقاوم هذا اللوح الانحناء على طول الألياف وينقسم بسهولة عبرها. يتصرف الفولاذ بنفس الطريقة. عندما يتم تشكيل المعدن - سواءً كان ملفوفًا أو مشكلًا - يتم تلطيخ حبيباته والشوائب الصغيرة غير المعدنية إلى "أوتار" طويلة تتبع اتجاه العمل. يتم حمل الحمولة الموازية لمسار الحبوب بشكل جيد؛ إن الحمولة التي تسحب عبر الحبوب، أو التي تكشف أطراف الحبوب المقطوعة، تخلق ممرًا طبيعيًا للشقوق.

كيف يختلف تدفق الحبوب فعليًا بين الاثنين؟

في الحافة المطروقة، تلتف الحبوب بشكل مستمر حول التجويف، والمحور، ودائرة الترباس؛ في شفة الصفيحة تكون الحبوب مسطحة وتنتهي فجأة عند كل سطح مُشكل آليًا.

يؤدي التشكيل إلى دفع مادة الخام للخارج وللأعلى داخل القالب، وبالتالي تتبع الحبوب المشوهة محيط الحافة - مثل حلقات النمو في وعاء منحوت. لا يوجد سطح مكشوف متقاطع عند التجويف أو المحور؛ تعمل الضغوط الرئيسية (شد الترباس، الضغط الداخلي، ثني المحور) مع خطوط التدفق.

شفة اللوحة مختلفة. تم لف اللوحة بشكل مسطح، بحيث تكون جميع خطوط الحبوب الخاصة بها أفقية، بالتوازي مع الوجهين الكبيرين. عندما يقوم الورشة بحفر المركز وتحويل القطر الخارجي، فإنه يقطع تلك الحبوب ويكشف "الحبيبات النهائية" على التجويف، ووجه المحور، ووجه الختم. تلك الأطراف المكشوفة هي على وجه التحديد حيث يتم فتح التصفيحات والمراسلين المتضمنين وشقوق التعب أولاً.

ما هو أقوى - مزورة أو لوحة؟

في ورقة بيانات الحد الأدنى من المواصفات المنشورة، يمكن أن يبدو الاثنان متساويين؛ في الخدمة، تكون عملية الحدادة أكثر صرامة، وأكثر مقاومة للتعب، وصوتًا من خلال سُمكها.

الحد الأدنى من الميكانيكا قريب في الواقع. يحدد كل من ASTM A182 F316 (مزور) وASTM A240 Grade 316 (لوحة) حدًا أدنى لقوة الشد تبلغ حوالي 515 ميجا باسكال (75 كيلو باسكال) والحد الأدنى للإنتاج حوالي 205 ميجا باسكال (30 كيلو باسكال). لذا فإن مقارنة ورقة المواصفات جنبًا إلى جنب لا تكشف في حد ذاتها عن الفجوة الهندسية.

تظهر ميزة التزوير عندما لا يتمكن الحد الأدنى من الأرقام من التقاطها:

• صلابة.يعمل العمل الساخن على تحسين الحبوب الخشنة المصبوبة، مما يزيد من صلابة تأثير Charpy V-notch - القدرة على امتصاص الصدمات دون كسر.
• سلامة.تقوم قوة الضغط باللحام بإغلاق الفراغات الداخلية والأنابيب والمسامية التي يمكن أن تبقى في مخزون اللوحة؛ سلامة الموجات فوق الصوتية أكثر اتساقًا بكثير.
• قوة اتجاه العمل.تظهر المطروقات عادةً قوة أعلى بنسبة 10-15% تقريبًا في اتجاه العمل مقارنة بالحد الأدنى للوحة الملدنة، وذلك لأن حجم الحبيبات يتم تكريره وإغلاق العيوب.
• من خلال سمك.اللوحة هي الأضعف من خلال سمكها (الاتجاه "Z") - بالضبط اتجاه التحميل المسبق للمسمار وسحب ضغط الحشية. تعمل التصفيحات والمراسلين كشقوق موجودة مسبقًا تحت هذا الحمل.
• تعب.تعمل الدراجات الحرارية ودورات الضغط على نشر الشقوق بشكل عمودي على الحبوب. تعمل خطوط التدفق المستمرة المطروقة على توجيه الشقوق بعيدًا؛ حبوب نهاية اللوحة تمنحهم طريقًا مستقيمًا.

هل يغير طريق التصنيع مقاومة التآكل؟

نعم - خاصة في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ والنيكل - لأن حواف الصفائح تترك حبيبات نهاية مكشوفة عند وجه الختم وتتحمل حيث يبدأ التآكل.

يؤدي الدرفلة إلى تمديد شوائب الكبريتيد والأكسيد إلى أوتار تكون مفتوحة عند أي وجه مقطوع. تعد الحبيبات النهائية المكشوفة على وجه تلامس الحشية وعلى التجويف موقع بدء كلاسيكي للتنقر وتآكل الشقوق والتشقق الناتج عن إجهاد الكلوريد - وهي بالضبط أوضاع الفشل التي يحاربها المهندسون في 304/316 وفي سبائك النيكل التي تتعامل مع مياه البحر والمحاليل الملحية وكيمياء العمليات الحمضية. تقوم الحافة المطروقة بلف حبيباتها حول تلك الأسطح، وبالتالي فإن وجه الختم يحمل حبيبات طويلة بدلاً من الحبوب النهائية.

وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل مواصفات الخدمة الحامضة (NACE MR0175 / ISO 15156)، والمواصفات البحرية وتحت سطح البحر تتطلب على مستوى العالم تقريبًا المطروقات. في الخدمة المسببة للتآكل، لا يقتصر فرق التكلفة على المواد فحسب - بل هو خطر التسرب عند وصلة مثبتة بمسامير.

هل حواف اللوحة قانونية بموجب ASME B16.5؟

بالنسبة لكل أنواع الفلنجات التي تتصل فعليًا بالأنابيب تقريبًا، يتطلب ASME B16.5 مادة مصبوبة أو مطروقة؛ اللوحة مسموحة بالكود فقط للفلنجات العمياء وبعض الفلنجات الصغيرة المختزلة بدون محاور.

نطاق ASME B16.5 واضح. يغطي المعيار "الفلنجات وتركيبات الحواف المصنوعة من مواد مصبوبة أو مطروقة"، ويسمح بشكل منفصل بـ "الفلنجات العمياء وبعض الفلنجات المختزلة المصنوعة من مواد مصبوبة أو مطروقة أو ألواح". الجملة الثانية هي الكون القانوني بأكمله للوحة. من الناحية العملية:

• الشفاه العمياء:الغطاء الذي يغلق نهاية الخط - هذا هو المكان الذي يتم فيه استخدام اللوحة بشكل روتيني وصحيح.
• تقليل الشفاه بدون محاور:أولئك الذين يقع منفذهم الأصغر تحت عتبة الحجم في B16.5 الجدول 6، وبالتالي فإن الكود لا يتطلب لوحة وصل.
• غير مسموح به من اللوحة:رقبة اللحام (WN)، والفلنجات الملولبة (THD)، واللحام المقبس (SW)، والفلنجات المنزلقة (SO)، والفلنجات ذات المفصلات الحضنية هي "تركيبات ذات حواف" ويجب صبها أو تزويرها. إن "اللوحة المنزلقة" التي يتم تصنيعها من القرص ليست متوافقة مع B16.5 كتركيبة تحافظ على الضغط، حتى لو كانت أبعادها متطابقة.

تخضع سبائك النيكل لقراءة أكثر صرامة. تنص حالات ASME B16 (على سبيل المثال B16 Case 21 لـ UNS N06674) على أنه، باستثناء الفلنجات العمياء والحد من الفلنجات بدون محاور، يجب تصنيع الفلنجات فقط من المطروقات وفقًا لمعيار ASTM B564. بالنسبة للأقطار الكبيرة، ASME B16.47 (NPS 26 إلى NPS 60؛ السلسلة A تتوافق مع MSS SP-44، السلسلة B مع API 605) تفضل أيضًا المطروقات للخدمة المحورية، على الرغم من أن الشفاه العمياء ذات الألواح الكبيرة شائعة في القنوات ذات الضغط المنخفض وغير الحرجة وواجبات المياه.

ملاحظة هندسية: قد يقوم المُصنع بتصنيع لوحة "خاصة"، ولكن القيام بذلك يأخذ الجزء خارج B16.5 ويتطلب موافقة هندسية موثقة بموجب رمز الأنابيب المعمول به (ASME B31.3) أو رمز أوعية الضغط (ASME BPVC القسم الثامن). إنه ليس بديلاً.

ما هي مواصفات مواد ASTM المطبقة فعليًا؟

بالنسبة للفلنجات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، يتم تشغيلها وفقًا لمعيار ASTM A182 واللوحة وفقًا لمعيار ASTM A240؛ بالنسبة لسبائك النيكل، فإن المطروقات تتوافق مع ASTM B564 واللوحة وفقًا لمواصفات لوحة السلسلة B المطابقة - لا يمكنك التصديق على تزوير خارج اللوحة.

• المطروقات غير القابل للصدأ:ASTM A182 - الشفاه المطروقة/المدلفنة، والتركيبات، وأجزاء الصمامات للخدمة في درجات الحرارة العالية: F304/L، F316/L، F321، F347، F51/F55 مزدوج.
• لوحة غير القابل للصدأ:ASTM A240 - ألواح وصفائح وأشرطة مقاومة للصدأ من الكروم والنيكل والكروم لأوعية الضغط: Gr 304/L، Gr 316/L.
• المطروقات من سبائك النيكل:مطروقات سبائك النيكل ASTM B564 -: UNS N06600 (سبيكة 600)، N06625 (سبيكة 625)، N10276 (سبيكة C276)، N08800 (سبيكة 800)، N04400 (سبيكة 400).
• لوحة سبائك النيكل:على سبيل المثال، ASTM B424 (لوحة سبيكة 800)، B575 (لوحة سبيكة C276)، B463 (لوحة سبيكة 20). يجب أن يكون نموذج المنتج مطابقًا للمواصفات. لا يمكن إنتاج طرق من الدرجة B564 عن طريق قطع لوحة B575 ومن ثم ختمها كطرق؛ يجب أن يوضح تقرير اختبار المطحنة الشكل الصحيح والمعالجة الحرارية الصحيحة.

كيف يمكن مقارنة التكلفة والمهلة الزمنية؟

حواف اللوحة أرخص وأسرع من الرف؛ تكلف الشفاه المزورة أكثر مقدمًا ولكنها الخيار الوحيد المتوافق مع التعليمات البرمجية للخدمة المحورية أو عالية الضغط أو الخدمة الحرجة.

يتم قطع اللوحة الفارغة من صفائح السلع بشكل شبه شبكي وقليل من المعالجة، لذلك تكون تكلفة الوحدة منخفضة وأيام الإنتاج قصيرة - وهي ميزة تنمو بأقطار كبيرة ورفيعة. يتطلب الحدادة وقتاً للضغط والقالب والمعالجة الحرارية والفحص غير المدمر، وبالتالي يكون سعر القطعة أعلى والتسليم أطول، على الرغم من انخفاض تكلفة الوحدة من حيث الحجم مع استهلاك الأدوات.

عرض التكلفة الإجمالية هو ما يحسم الجدل عادة. إن شفة اللوحة غير المتوافقة مع الكود، أو التي تتسرب أو تتشقق في وقت مبكر من الخدمة الدورية أو المسببة للتآكل، تحمل تكاليف الاستبدال والإيقاف والسلامة التي تقزم التوفير الأولي. وبالتالي فإن تحديد الخيار الأرخص لكل قطعة هو أمر عقلاني فقط عندما يسمح به القانون والواجب.

إذن متى يجب عليك تحديد المزورة مقابل اللوحة؟

يتم تحديد التشكيل عندما يتعلق الأمر بالضغط، أو درجة الحرارة، أو التحميل الدوري، أو الخدمة المسببة للتآكل، أو نوع الحافة المحورية؛ لوحة احتياطية للواجبات غير الحرجة ذات الضغط المنخفض والمكفوفة المسموح بها بموجب الكود.

اختر مزورة عندما:

• نوع الحافة هو عنق ملحوم، أو سهل الارتداء، أو ملولب، أو ملحوم بمقبس، أو مفصل حضني مع محور - B16.5 يتطلب ذلك على أي حال؛
• التصنيف هو الفئة 300 وما فوق، أو أن الخدمة ذات درجة حرارة عالية أو مبردة أو مدورة حرارياً/ضغطًا؛
• الواجب هو الخدمة الحامضة (NACE MR0175) أو البحرية أو تحت سطح البحر أو النووية؛
• أنت تقوم بلحام الأنابيب المصنوعة من سبائك النيكل (B564) في الكلوريد أو الخدمة الحمضية؛
• يجب أن يقاوم وجه الحشية هجوم الحبوب النهائية على المفصل الحرج منخفض التسرب.

اختر اللوحة (ضمن حدود الكود) عندما:

• أنت بحاجة إلى شفة عمياء للفحص أو طرف فارغ في الفئة 150، خدمة غير خطرة؛
• تكون المهمة عبارة عن أعمال ذات قطر كبير أو ضغط منخفض للهواء أو الماء أو مجاري الهواء (على سبيل المثال B16.47 الدعم الأعمى)؛
• هذه خدمة مؤقتة أو خدمة مرافق حيث يكون التزوير محددًا بشكل مبالغ فيه؛
• أي انحراف عن B16.5 تتم تغطيته بموافقة هندسية موثقة بموجب B31.3 أو BPVC القسم الثامن.

ملخص جنبًا إلى جنب

يلخص الجدول 1 المقارنة لاستخدام المواصفات المباشرة.

جدول 1 - مقارنة شفة اللوحة المزورة عبر التصنيع والتعليمات البرمجية والأداء والتكلفة.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفرق بين شفة مزورة وشفة لوحة؟

الحافة المطروقة تكون على شكل ساخن من قطعة معدنية بحيث تتبع الحبوب المعدنية محيط الحافة. يتم قطع شفة اللوحة من لوحة مدلفنة مسطحة. تتميز الفلنجات المطروقة بأنها أكثر صرامة، وأكثر مقاومة للتعب، وتتطلب رمزًا لخدمة الضغط المحوري؛ تعتبر فلنجات الألواح أرخص ولكنها مقيدة بواسطة ASME B16.5 للفلنجات العمياء وبعض الفلنجات التي لا تحتوي على محور.

هل حواف اللوحة متوافقة مع ASME B16.5؟

فقط للفلنجات العمياء والفلنجات المختزلة التي لا تحتوي على محاور أقل من عتبة الحجم B16.5. جميع الفلنجات المحورية الأخرى - الرقبة الملحومة، الانزلاقية، الملولبة، الملحومة بالمقبس - يجب أن تكون مصنوعة من مادة مصبوبة أو مطروقة.

ما هو أقوى، شفة مزورة أو لوحة؟

بالنسبة لنفس السبيكة (على سبيل المثال 316)، يمكن أن يكون الحد الأدنى المنشور لقوة الشد والخضوع متساويًا، لكن الحدادة توفر صلابة تأثير أعلى، وعمر كلال أطول، وسلامة موثوقة من خلال السماكة لأن العمل الساخن ينقي الحبوب ويغلق الفراغات الداخلية.