Ploché zvárané príruby a na tupo zvárané príruby sú dva bežné typy prírub v našej každodennej práci. Dnes vykonáme porovnávaciu analýzu plochých prírub a prírub zváraných na tupo zo štyroch hľadísk: materiál, menovitý tlak, tvar zvaru a scenáre použitia.
Hlavné rozdiely
Ploché príruby majú jednoduchú štruktúru a sú spojené pomocou kútových zvarov, zatiaľ čo príruby zvárané natupo majú zložitejšiu štruktúru a sú spojené tupými zvarmi. Tento zásadný rozdiel určuje ich rozdiely v sile, spoľahlivosti, vhodnosti pre konkrétne pracovné podmienky a cene.
1.Materiál
Plochá príruba:
Rozsah voliteľných materiálov je rozsiahly a do značnej miery podobný prírubám zváraným na tupo. Medzi bežné materiály patrí uhlíková oceľ (A105), nehrdzavejúca oceľ (304, 316) a legovaná oceľ. Keďže sa často používajú v stredne až nízkotlakových a nenáročných pracovných podmienkach, požiadavky na extrémny výkon samotných materiálov sú relatívne nízke.
Príruba zváraná na tupo:
Podobne široká je aj ponuka voliteľných materiálov.
Kľúčový bod spočíva v kompatibilite: vo vysokotlakovom, vysokoteplotnom alebo korozívnom prostredí musí materiál príruby presne zodpovedať materiálu potrubia (vrátane chemického zloženia, mechanických vlastností a podmienok tepelného spracovania), aby sa zabezpečila integrita spoja a konzistentný výkon v prevádzkových podmienkach. Napríklad vo vysokoteplotných a vysokotlakových potrubiach sa často používajú materiály z legovanej ocele ako P91 a F22.
Zhrnutie: Tieto dva sú podobné, pokiaľ ide o výber materiálu, ale príruby zvárané na tupo kladú väčší dôraz na presnú kompatibilitu s materiálmi potrubia a vyššie požiadavky na výkon.
2.Nominálny tlak
Toto je jeden z najzreteľnejších ukazovateľov aplikácie týchto dvoch.
Plochá príruba:
Je vhodný predovšetkým pre rozsahy stredného až nízkeho tlaku, typicky pokrýva sériu PN (normy GB): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, ako aj sériu tried (normy ASME): trieda 150, trieda 300. Menej často sa používa pri menovitých hodnotách nad triedou 300 a neodporúča sa pre vyššie tlakové triedy a namáhanie má zreteľne plniacu kapacitu. definovaná horná hranica.
Príruba zváraná na tupo:
Je vhodný pre celý rozsah od nízkeho tlaku až po ultravysoký tlak. Od PN10 do PN420 a od triedy 150 do triedy 2500 alebo dokonca vyššie možno použiť príruby zvárané na tupo. Ich hrdlová štruktúra a tupé zvary efektívne rozdeľujú a odolávajú namáhaniu, vďaka čomu sú štandardnou konfiguráciou pre vysokotlakové a vysokoteplotné systémy.
Zhrnutie: Ploché príruby sú ekonomickým riešením pre aplikácie so stredným až nízkym tlakom, zatiaľ čo príruby zvárané na tupo sú jedinou spoľahlivou voľbou pre vysokotlakové a ultravysokotlakové podmienky.
3. Forma zvaru
To predstavuje najzásadnejší rozdiel medzi nimi z hľadiska štruktúry a výroby, čo priamo určuje pevnosť a spoľahlivosť spojenia.
Plochá príruba:
Forma zvaru: Kútový zvar
Spôsob pripojenia: Rúra sa vloží do otvoru príruby a medzi vonkajšou stenou rúry a čelom príruby sa vykoná zváranie (vonkajší kútový zvar). Môže sa použiť aj dodatočný vnútorný tesniaci kútový zvar (vnútorný kútový zvar).
Nevýhody:
- Koncentrácia napätia: Geometrický tvar kútového zvaru vedie k vysokej koncentrácii napätia v koreni, takže je náchylný na vznik únavových trhlín.
- Ťažkosti pri kontrole: Vnútorné zvary je náročné efektívne kontrolovať pomocou metód, ako je rádiografia (RT) alebo ultrazvukové testovanie (UT). Kvalita zvaru závisí predovšetkým od postupov zvárania a vizuálnej kontroly.
- Nesúlad pevnosti: Hrúbka hrdla zvaru je zvyčajne menšia ako hrúbka steny rúry.
Príruba zváraná na tupo:
Forma zvaru: Tupý zvar
Spôsob pripojenia: Koniec príruby je opracovaný s drážkou zodpovedajúcou rúre. Rúrka a drážka príruby sú presne vyrovnané a následne zvarené. Zvar v podstate pôsobí ako predĺženie hrúbky steny rúry.
Výhody:
- Vynikajúce rozloženie napätia: Zvar poskytuje hladký prechod, čo má za následok extrémne nízky faktor koncentrácie napätia a vysokú únavovú pevnosť.
- Jednoduchosť nedeštruktívneho testovania: Tupé zvary môžu prejsť 100% rádiografickým testovaním (RT), aby sa zabezpečila interná bezchybná kvalita, spĺňajúce vysoké štandardné bezpečnostné požiadavky.
- Rovnaká pevnosť: Pevnosť zvaru môže teoreticky dosiahnuť paritu so základným kovom potrubia.
Zhrnutie: Kútový zvar verzus tupý zvar predstavuje rozdiel medzi „spojením“ a „fúziou“. Ten má obrovskú výhodu v štrukturálnej integrite a kontrolovateľnosti.
4.Aplikácia
Na základe vyššie uvedených rozdielov je aplikácia oboch prirodzene diferencovaná.
Plochá príruba:
- Nízkotlakové inžinierske systémy: Systémy cirkulačnej vody v závode, nízkotlakové systémy stlačeného vzduchu, nízkotlakové potrubia chladiacej vody.
- Nebezpečné médiá: Domáce voda, klimatizačná voda, nízkotlakové mazacie ropovody.
- Inštalácie s obmedzeným priestorom: Vďaka svojej kratšej štruktúre je možné ich použiť v kompaktných priestoroch.
- Nekritické systémy citlivé na náklady: Vybrané na účely úspory nákladov v scenároch s extrémne nízkymi bezpečnostnými rizikami a stabilnými tlakovými a teplotnými podmienkami.
Príruba zváraná na tupo:
- Vysokoteplotné a vysokotlakové parovody (napr. hlavné parovody v elektrárňach).
- Horľavé a výbušné médiá (napr. ropa, zemný plyn, vodík, uhľovodíkové potrubia).
- Toxické a nebezpečné médiá (napríklad chlór, amoniak, toxické chemikálie).
- Potrubia manipulujúce s mimoriadne alebo vysoko nebezpečnými látkami.
- Vysoko rizikové a náročné prevádzkové podmienky.
- Potrubia podliehajúce významným prevádzkovým výkyvom: Potrubia, ktoré zažívajú tepelné cykly, tlakové pulzácie, mechanické vibrácie alebo sú náchylné na vodné rázy.
- Všetky procesné potrubia vysokej kvality: Štandardné konfigurácie v základných inštaláciách, ako sú chemické závody, petrochemické zariadenia, jadrové elektrárne a diaľkové ropovody a plynovody.
5. Súhrnná a rýchla referenčná tabuľka pre výber modelu
| Porovnávacia dimenzia | Plochá príruba | Príruba zváraná na tupo |
| Základná štruktúra | Plochá doska, s nosným čelom | So zúženým krkom |
| Forma zvaru | Kútový zvar (vnútorný/vonkajší kútový) | Tupý zvar (drážkový zvar) |
| Kontrola zvarov | Ťažké, náročné na RT/UT | Jednoduché, vhodné na 100% kontrolu RT/UT |
| Nominálny tlak | Stredne nízky tlak (zvyčajne ≤ PN40/trieda 30) | Plný rozsah tlaku (nízky až ultravysoký tlak) |
| Charakteristiky stresu | Značná koncentrácia stresu, slabá odolnosť proti únave | Hladký prechod stresu, dobrá odolnosť proti únave |
| Hlavné materiály | Uhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ atď. (Všeobecné použitie) | Uhlíková oceľ, nehrdzavejúca oceľ, legovaná oceľ atď. (Potrubie musí zodpovedať) |
| Typické aplikácie | Nízkotlakové systémy voda, vzduch, zdravotne nezávadné | Vysokoteplotné, vysokotlakové, nebezpečné, vibrujúce, kritické procesné linky |
| Počiatočné náklady | Nižšia | Vyššie |
| Celkové náklady na životný cyklus | Vyššie maintenance risk in severe service | Vysoká spoľahlivosť v kritických systémoch, priaznivejšie celkové náklady |
6. Konečné odporúčanie pre výber ventilu VATTEN
Pri inžinierskom návrhu alebo samostatnej výrobe a inštalácii, najmä pri dodržiavaní noriem, ako sú ASME alebo GB, výber zvyčajne nie je svojvoľný. Kódexy a normy priamo špecifikujú scenáre, kde sa musia použiť príruby zvárané na tupo na základe faktorov, ako je kategória kvapaliny, návrhový tlak a teplota potrubia. Zjednodušene povedané: v prípade pochybností, v náročných podmienkach alebo v aplikáciách kritických z hľadiska bezpečnosti by mali byť uprednostňované príruby zvárané na tupo. Ploché príruby sa berú do úvahy len pre jasne definované nízkorizikové, nízkotlakové a stabilné prevádzkové podmienky, predovšetkým z dôvodu úspory nákladov.
