Taottu vs valettu vs. leikattu levy: laipan valmistusprosessien vertailu

Putkijärjestelmissä käytettävät laipat valmistetaan kolmella ensisijaisella valmistusprosessilla: taonta, valu ja levystä leikkaaminen. Kukin menetelmä tuottaa laippoja, joilla on erilaiset mekaaniset ominaisuudet, sisäinen kestävyys ja kustannusominaisuudet. Näiden erojen ymmärtäminen auttaa ostajia ja insinöörejä määrittämään sopivan valmistusmenetelmän kullekin sovellukselle.

Valmistusmenetelmä vaikuttaa laipan raerakenteeseen, huokoisuuteen, sisäiseen lujuuteen ja lopulta sen mekaaniseen suorituskykyyn käytössä. Takominen tuottaa erinomaisen raevirtauksen, joka on kohdistettu laipan ääriviivaan, mikä johtaa korkeimpaan lujuuteen ja väsymiskestävyyteen. Valu mahdollistaa monimutkaiset muodot ja suuret tuotantomäärät pienemmillä-yksikkökustannuksilla, mutta suuremmalla sisäisten vikojen riskillä. Leikkaaminen levymassasta on taloudellista suurille halkaisimille, mutta siitä puuttuu takomisen raevirtausetu. Koodivaatimukset edellyttävät usein tiettyjä valmistusmenetelmiä tietyille palveluille. Taotut laipat vaaditaan kriittisissä korkean -paineen ja korkean lämpötilan{6}}sovelluksissa.

Takominen on ASME B16.5 -laippojen yleisin valmistusmenetelmä, erityisesti kokoihin NPS 24 asti ja korkeampiin paineluokkiin. Prosessi sisältää teräsaihion kuumentamisen taontalämpötilaan (tyypillisesti 1900-2300 astetta F) ja sen muotoilemisen taontavasaralla tai puristimella. Kuumamuovaus tuottaa jatkuvan raevirtauksen, joka seuraa laipan muotoa, mikä johtaa ylivertaisiin mekaanisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien lujuus, sitkeys ja väsymiskestävyys. Taotuilla laippoilla on minimaalinen huokoisuus ja erinomainen sisäinen lujuus valuihin verrattuna. Useimmat kriittiset huoltolaipat on taottu maksimaalisen luotettavuuden varmistamiseksi.

Omaisuus	Taottu	Heittää	Leikkaa levy
Viljan virtaus	Jatkuva, seuraa ääriviivoja	Isotrooppinen, ei raesuuntausta	Vain rullaussuunta
Sisäinen ääni	Erinomainen, minimaalinen huokoisuus	Vaihtuva, huokoisuusriski	Hyvä (levyn laatu)
Mekaaninen lujuus	Korkein	Kohtalainen	Kohtalainen
Väsymyksen vastustuskyky	Erinomainen	Hyvä	Hyvä
NDT-tulokset	Kaikkein johdonmukaisin	Vaihtelevin	Johdonmukainen
Max koko	Taontakapasiteetti rajoittaa	Käytännössä rajoittamaton	Rajoittamaton (lautanen)
Suhteellinen hinta (pieni määrä)	Kohtalainen	Korkea (työkalut)	Matala
Suhteellinen hinta (suuri määrä)	Kohtalainen	Alin	Korkea

Valamiseen kuuluu sulan metallin kaataminen muottiin ja sen annetaan jähmettyä laipan muotoon. Prosessi on taloudellinen monimutkaisille laippageometrioille ja suurille tuotantomäärille, koska muottityökalujen alkuperäinen hinta jakautuu useille yksiköille. Valettu raerakenne on kuitenkin isotrooppinen ja siitä puuttuu takeiden suuntainen orientaatio. Valetuissa laippoissa on suurempi riski sisäisistä vioista, kuten huokoisuudesta, kutistumisonkaloista ja ei--metallisista inkluusioista. Ne hyväksytään ei--kriittisissä, matalapaineisissa-sovelluksissa sovellettavien koodien mukaan, mutta ne ovat kiellettyjä joissakin vaarallisten palvelujen säännöissä.

Leikatut levylaipat koneistetaan suoraan valssatusta teräslevystä, tyypillisesti suurille halkaisimille, jotka ylittävät standarditaontaominaisuudet (yli NPS 24). Laippaprofiili leikataan levystä plasma-, laser- tai vesisuihkuleikkauksella ja koneistetaan lopullisiin mittoihin. Leikkauslevylaipoilla ei ole raevirtausetua, koska levyn valssaussuunta antaa lujuutta vain levyn tasossa. Ne rajoittuvat matalampiin paineluokkiin levyn paksuusrajoitusten vuoksi ja ovat yleisimpiä rakenteellisissa ja ei--kriittisissä putkistosovelluksissa, joissa suurten taottujen tai valettujen laippojen kustannukset olisivat kohtuuttomat.

Taotut laipat tarjoavat jatkuvasti parhaan yhdistelmän mekaanisia ominaisuuksia, sisäistä kestävyyttä ja luotettavuutta. Taotun laipan viljan virtauskuvio seuraa laipan muotoa ja tarjoaa maksimaalisen lujuuden siellä, missä sitä eniten tarvitaan. Valulaipat voivat saavuttaa hyväksyttäviä ominaisuuksia moniin sovelluksiin, mutta niillä on vaihteleimmat NDT-tulokset valuprosessin luontaisen vaihtelevuuden vuoksi. Leikatut levylaipat ovat ominaisuudet, jotka vastaavat levyn valssaussuuntaa, joka on vähemmän tasainen kuin taon monisuuntaiset ominaisuudet. Taotut laipat ovat ensisijainen valinta syklisissä ja korkean{4}}jännityksen sovelluksissa.

Takomisen työkalukustannukset ovat kohtuulliset, ja se on kustannustehokasta{0}} kohtalaisille ja suurille tuotantomäärille. Valulla on korkeat työkalujen alkukustannukset (kuvion valmistus), mutta alhaisimmat-yksikkökustannukset suurilla määrillä. Leikkauslevyssä ei ole työkalukustannuksia ja se on edullisin vaihtoehto pienille määrille suurissa koossa. Työstökustannukset ovat samanlaiset kaikissa menetelmissä, kun karkea muoto on valmistettu. Lämpökäsittelykustannukset vaihtelevat materiaalin ja vaadittujen mekaanisten ominaisuuksien mukaan, ja jotkin metalliseoslaadut vaativat kalliita jälkitakomisen lämpökäsittelyjaksoja.

ASME B16.5 sallii takomalla, valamalla tai levystä leikkaamalla valmistetut laipat, mikäli materiaalispesifikaatiot ja mekaaniset ominaisuudet täyttyvät. Jotkut materiaalispesifikaatiot edellyttävät erityisesti taottuja tuotteita (esim. ASTM A182), kun taas toiset sallivat useita valmistusmenetelmiä. Jotkut laitoskoodit ja omistajan tekniset tiedot kieltävät valetut laipat tietyissä vaarallisissa palveluissa, koska sisäisten vikojen riski on suurempi. Jäljitettävyysvaatimukset ovat riippumattomia valmistusmenetelmästä, ja vaikutustestausvaatimukset ovat menetelmästä{7}}riippumattomia. Tärkeintä on, että taotut laipat tarjoavat parhaan lujuuden ja luotettavuuden kriittiseen huoltoon, kun taas valetut ja levylaipat sopivat tiettyihin ei--kriittisiin sovelluksiin.