Smedet vs butt-svejsefittings til små-boringsrør: gevind, muffesvejsning og valg

Hurtig sammenligning: Hvilket beslag passer til hvilket job?

Kilde: ASME B16.11 scope [1]; MSS SP-83 [5]; størrelsesintervaller og typisk praksis [8]; NPT-standard og materialer [11]. Se Referencer.

Hvad er forskellen mellem smedede fittings og butt-svejsefittings?

Smedede fittings (ASME B16.11) er tykke-muffe-svejsede eller gevindfittings til rør op til NPS 4 og er klassificeret efter trykklasse. Stumsvejsefittings (ASME B16.9) er fabriksfremstillede-smedede fittings fra NPS 1/2 til NPS 48, der er svejset ende mod ende med røret og har samme karakter som den tilhørende rørvæg. [1][8]

De to familier adskiller sig i, hvordan samlingen er lavet, ikke kun i, hvordan delen er fremstillet. I ensocket-svejsningfitting glider røret ind i en udsparing og en kantsvejsning tætner ydersiden. I engevindpassende, koniske gevind skrues på røret. I enstød-svejsningfitting, de affasede ender af rør og fitting mødes og svejses gennem hele væggen, så metallet er gennemgående og indersiden er glat.

Smedede beslag bruger enfast trykklasse(2000, 3000, 6000 eller 9000), der er uafhængig af størrelse. Butt-svejsefittings brugerrørplani stedet: samme vægtykkelse giver samme vurdering. [8]

En note om termer: "smedet" beskriver, hvordan en del er lavet, mens "stump-svejsning" beskriver, hvordan en samling er lavet, så de to er ikke sande modsætninger. Ved køb betyder "smedet fittings" dog næsten altid B16.11-fatningen-svejse- og gevindfamilien, hvilket er, hvordan denne artikel bruger udtrykket.

Kilde: ASME B16.11 scope [1]; klasser og områder [8]; materialer [11]. Materialestandarder er ASTM-titlerne for smedegods (A105, A182, A350, B564) og smedebeslag (A234, A403, B366); bekræfte aktuelle udgaver.

Hvilket er bedre til små-boringsrør: smedet eller støbt-svejsefittings?

Ingen af ​​dem vinder i alle tilfælde. Smedede muffe-svejsefittings er normalt det praktiske, lavere-arbejdsvalg til almindelige proceslinjer med små-boringer. Stumsvejsefittings er bedre, når linjen ser vibrationer, har sprækker-korrosionsrisiko eller har brug for fuld volumetrisk inspektion. Gevindbeslag passer kun, hvor en lækage har ringe konsekvens.

Små-boringsforbindelser fortjener ekstra pleje, fordi de er det svageste led i mange planter. Electric Power Research Institute (EPRI) rapporterer, at høje-udmattelsesfejl i små-boringsforbindelser (2 tommer og mindre) bliver ved med at forekomme, med revner, der starter ved svejseroden eller ved spidsen af ​​filetsvejsningen. [6] Ingeniørkonsulenter har dokumenteret det samme mønster i rørledninger, hvor små ændringer i massen eller længden af ​​en lille-boringsgren skubbede den til resonans og forårsagede træthedsfejl inden for en uge. [7]

Sekundære opsummeringer af Energy Institute-retningslinjerne (2008) siger, at forbindelser med små-boringer tegner sig for omkring halvdelen eller mere af kulbrinteudslip fra rørledninger, med angivne tal, der spænder fra omkring 50 % til over 60 %. [8][9][10] EETA behandler disse tal som vejledende snarere end nøjagtige, men retningen er konsistent på tværs af kilder.

En stødsvejsning har ingen mellemrum og ingen gevindrod. Af den grund tildeler ASME B31.3 Appendiks D det en lavere spændingsforstærkningsfaktor end gevind- eller muffe--svejsede samlinger. Se appendiks D for aktuelle værdier.

Valg efter servicetilstand

Hvordan sammenlignes gevind-, muffe--svejsnings-, stød--- og svejsesamlinger?

Stumsvejsesamlinger-rangerer højest for udmattelseslevetid, korrosionsbestandighed og inspektionsevne. Muffe-svejsesamlinger giver den bedste styrke pr. dollar ved små størrelser. Gevindsamlinger er hurtigst at installere uden varmt arbejde. Fagforeninger er nemmest at vedligeholde. Hver enkelt giver noget op.

Hvornår skal du vælge gevindbeslag?

Vælg kun gevindsmedede fittings til lavt-tryk eller lav-konsekvens med små-boringslinjer, typisk NPS 2 og derunder og ofte NPS 1½ og derunder, som ikke vil se vibrationer, termisk cyklus, sprækker-korrosionsforhold eller alvorlig erosion. De installerer hurtigst, men lækker oftest.

De fleste gevindsamlinger i procesrør bruger koniske gevind i henhold til ASME B1.20.1 (NPT). ASME B31.3 behandler dem som generelt acceptable for normal og kategori D væskeservice, men afsnit 314.1(a) siger, at gevindsamlinger bør undgås, hvor sprækkekorrosion, alvorlig erosion eller cyklisk belastning kan forekomme. I alvorlig cyklisk service er de forbudt undtagen i snævre, sikrede tilfælde. [3]

Tætningssvejsetråd

• En tætningssvejsning kan tilføjes for at forhindre en gevindsamling i at lække, men ASME B31.3 tillader ikke, at den tæller med i forbindelsesstyrken. [3] Hvis tætningssvejsning er planlagt fra starten, bør gevindtætningsmasse ikke anvendes. Hvis der opstår en lækage ved hydrotest, skal tætningsmidlet fjernes fra de blotlagte gevind før tætningssvejsning. [3]

God og dårlig pasform

• Gode ​​pasformer:forsyningsluft og vand, ventilationskanaler og afløb i ikke-cykliske ledninger, midlertidige eller let reviderede ledninger, instrumentforbindelser, hvor varmt arbejde er begrænset.
• Dårlig pasform:pumpe- og kompressorforbindelser, ledninger med hyppig-opvarmning og afkøling-, brændbare eller giftige væsker og våd kloridservice.
• Forsigtig i rustfrit stål:gevindforseglede samlinger i rustfrit stål kan gnave (fastsætte) under makeup, og gevindforseglingsmidler til rustfrit stål bør have et lavt indhold af klorider. Følg fugemasseproducentens vejledning.

Hvornår skal du vælge fatninger-svejsefittings?

Vælg fatnings-svejsebeslag (Klasse 3000 eller 6000) for stabile-service små-proceslinjer op til NPS 2, hvor styrke og lækage-tæthed betyder noget, forudsat at ledningen ikke er sprække-korrosion-.

Røret sættes ind i muffen og der laves en kantsvejsning udenom. ASME B31.3 viser et mellemrum på ca. 1,5 mm (1/16 in.) mellem rørenden og muffebunden før svejsning. Efter svejsning kræver koden ikke, at mellemrummet er til stede eller verificeret. [4] Branchevejledning forklarer hullet som en justering for svejsekrympning og termisk bevægelse. [8]

Den kløft er også den største svaghed. Det danner en sprække, så ASME B31.3 siger, at muffe-svejsede samlinger bør undgås, hvor spaltekorrosion eller alvorlig erosion kan forekomme, og det tillader ikke muffesvejsninger større end NPS 2 under svære cykliske forhold. [3]

Svejsekvalitet betyder noget. EPRI sporer udmattelsesrevner til svejseroden og tåen, og dets arbejde på en modificeret muffesvejsning, ved hjælp af en affaset fitting, så en rodsvejsning kan placeres under muffefladen, var rettet mod at forbedre udmattelsesmodstanden. [6] Ujævne filetben er en af ​​de fejl, EPRI fremhæver i sin reparationsvejledning. [6]

Butikstjekliste til sokkelsvejsninger

• Marker indføringsdybden, og ryg derefter røret ud ca. 1,5 mm (1/16 in.) før svejsning.
• Lav fileten til minimumsmålene i ASME B31.3 figur 328.5.2B og 328.5.2C. [3]
• Hold begge filetben jævne og blend svejsetåen glat.
• Støt eller understøt små grene (afløb, ventilationsåbninger, målelinjer), så de ikke kan svinge.
• For rustfrit stål og nikkellegeringer skal du kontrollere varmetilførslen og bruge lav-kulstof eller stabiliserede kvaliteter for at beskytte korrosionsbestandigheden i den varme-berørte zone.

Hvornår skal du vælge butt-svejsefittings til små-boringer?

Vælg butt-svejsefittings (ASME B16.9 med B16.25 svejseender) til små-boringslinjer, der er udsat for vibration,-, er ætsende, høj-renhed eller cykliske, eller som har behov for radiografisk eller ultralydsundersøgelse af hver samling. Accepter mere tilpasning-arbejde i små størrelser til gengæld.

En stødsvejsning er en fuld-penetrationsrillesvejsning. Metallet er gennemgående, der er ingen muffespalte eller gevindrod, og boringen forbliver glat, når fittingsvæggen matcher røret. [8] Det er grunden til, at stødsvejsninger rangerer bedst for udmattelseslevetid og sprækkemodstand, og hvorfor deres svejsekvalitet kan verificeres ved radiografi eller ultralyd.

Afvejningen- er håndværket. Ved NPS 1/2 til 2 kræver det mere dygtighed at justere skrå ender, holde rodgabet og kontrollere forvrængning end at indsætte et rør i en muffe. [8] For rustfrit stål og nikkellegeringer har rodpassagen normalt behov for inert-gas-tilbagerensning for at forhindre oxidation af den indvendige overflade.

Størrelsesgrænse:ASME B16.9 begynder ved NPS 1/2. Herunder skal du bruge smedede eller rørfittings. [8]

Match væggen:bestil fittingen i samme tidsplan som røret for at begrænse intern mismatch. ASME B16.25 indstiller svejseendens-detaljer.

Materialer:ASTM A234 (kulstof og legeret stål), ASTM A403 (austenitisk rustfrit stål) og ASTM B366 (nikkellegeringer) er de sædvanlige smedebeslagsspecifikationer.

Hvordan vælger du en union til små-boringsrør?

Vælg en klasse 3000 eller 6000 union pr. MSS SP-83 med samme endeforbindelse som linjen (muffe-svejseforbindelse i svejsede linjer, gevindsamling i gevind linjer), en klasse, der mindst svarer til de tilstødende fittings, og et kropsmateriale, der matcher røret. Installer den kun, hvor samlingen virkelig skal åbnes.

MSS SP-83 dækker smedet kulstofstål, legeret stål, rustfrit stål og nikkellegeringer med muffe-svejsning eller gevind. [5] Standarden begyndte i 1976 for klasse 3000 kulstofstålforeninger. I 1995 blev dens fatnings-svejseunion dimensioner justeret med ASME B16.11 klasse 3000 fittings, og klasse 6000 fagforeninger og yderligere legeringskvaliteter blev tilføjet senere. [5]

En union tilføjer et sædeled og en møtrik til linen, hvilket betyder et sted mere at lække og en del mere, der kan løsne sig under vibrationer. Brug så få, som vedligeholdelsesplanen kræver. Standarden inkluderer advarende installationsbemærkninger, en svejse--gab-figur og en metode til at kontrollere, at akserne for gevindsamlinger er sammenfaldende. [5]

Fem trin til at vælge en forening

• Bekræft behovet.Placer fagforeninger ved udstyr, instrumenter, si og spoler, der skal fjernes.
• Match sluttypen.Brug fatnings-svejsesamlinger i svejsede linjer og gevindsamlinger i gevindskårne linjer.
• Match klassen.Vælg klasse 3000 eller 6000 for at svare til eller overgå de tilstødende beslag. Læs producentens tryk-temperaturtabel.
• Match materialet.Angiv samme familie som røret (kulstofstål, rustfrit stål eller nikkellegering).
• Planlæg installationen.Giv plads til at dreje møtrikken og adskille halvdelene, hold koblingen væk fra vibrationer, og følg producentens instruktioner for at beskytte sædet under svejsning.

Hvordan kortlægges trykklasser til rørplaner i ASME B16.11?

ASME B16.11 binder hver klasse til en referencerørvæg. Gevind klasse 2000, 3000 og 6000 svarer til skema 80, skema 160 og dobbelt ekstra stærk (XXS) rør. Sokkelsvejsning-klasse 3000, 6000 og 9000 svarer til skema 80, skema 160 og XXS. En klasse 3000-fitting med gevind er derfor klassificeret som Schedule 160-rør, ikke Schedule 80. [2]

Klassenummeret er en betegnelse, ikke et tryk ved hver temperatur. Det tilladte tryk kommer fra tryk-temperaturtabellerne for hver materialegruppe og falder, når temperaturen stiger. Standarden bemærker også, at det faktisk anvendte rør kan være tyndere eller tykkere end tabellen viser: med tyndere rør kan rørstyrken være bestemmende for bedømmelsen, og med tykkere rør styrer fittingsstyrken. [2]

En almindelig forklaring på den tungere referencevæg på gevindklasser er, at skæring af gevind fjerner metal, så beslaget har brug for mere væg for at kompensere. Tjek standarden for det nøjagtige grundlag.

Bearbejdet eksempel:en klasse 3000 muffe-svejsefitting er matchet med Schedule 80-rør. Hvis ledningen bruger Schedule 160-rør til mekanisk styrke, styrer fittingens vurdering stadig samlingen.

Hvilke materialer og standarder gælder for hver beslagstype?

Smedede beslag bruger ASTM A105, A182, A350 og B564 smedninger; Stumsvejsefittings bruger ASTM A234, A403, A420 og B366 smedeprodukter; fagforeninger følger MSS SP-83, som dækker kulstofstål, legeret stål, rustfrit stål og nikkellegeringer.

For svejsede rustfrie samlinger skal du angive lav-kulstof (L) eller stabiliserede kvaliteter, så den varme-påvirkede zone modstår sensibilisering. For korrosions-kritisk pligt skal du bede om intergranulær korrosionstestning til ASTM A262 og positiv materialeidentifikation (PMI).

Hvordan sammenlignes installerede omkostninger?

I almindelig industripraksis er muffesvejsning den laveste-pris svejsede mulighed for kulstofstållinjer ved NPS 2 og derunder, og gevind har den laveste installationsarbejde. Stumsvejsning koster mere at montere i små størrelser, men kan reducere omkostningerne til inspektion, efterbearbejdning og lækage. EETA offentliggør ikke en universel procentdel, fordi den afhænger af arbejdsløn, inspektionsomfang og legering.

Installeret pris har fire dele. Sammenlign dem sammen i stedet for kun at se på prisen på beslaget.

• Materiale:legeringsindhold driver prisen. Molybdæn i 316L er for eksempel hovedårsagen til, at det koster mere end 304L.
• Arbejdskraft:tilpasning-tid, svejser-kvalifikation, rygrensning til rustfrit stål og spaltekontrol til muffesvejsninger.
• Inspektion:stødsvejsninger kan røntgenfotograferes; muffe- og tætningssvejsninger er afhængige af visuelle og overfladekontroller.
• Livstidsomkostninger:én udmattelseslækage kan betyde en nedlukning, en varm-arbejdstilladelse og en reparationssvejsning, der koster langt mere end den oprindelige samling.

Hvilke fejl bør du undgå, når du vælger små-boringsfittings?

De mest almindelige fejl er fejllæsning af klasse-til-planlægningstabellen, ignorering af vibrationer, spring over socket-gabet og blanding af forbindelsestyper ved ventiler. Hver enkelt er nem at forhindre med en klar rørklassespecifikation.

• Forudsat at gevindklasse 3000 svarer til skema 80.B16.11 viser det med skema 160. [2]
• Behandling af klassenummeret som et tryk ved alle temperaturer.Læs tryk-temperaturtabellen for materialet.
• Brug af gevind- eller fatningssvejsesamlinger- på vibrerende greneuden afstivning eller en træthedsgennemgang. [6][7]
• Svejsning af en fatning tæt mod bundenuden mellemrum. B31.3 viser et mellemrum på ca. 1,5 mm (1/16 in.) før svejsning. [4]
• Tilføjelse af tætningsmiddel til en samling, der skal tætnes-.B31.3 forbyder tætningsmasse, hvor tætningssvejsning er tiltænkt. [3]
• Blande endetyper ved ventiler.Tilpas ventilendeforbindelsen til rørklassen for at undgå fabrikationsfejl. [8]
• Forudsat at stødsvejsning altid er bedre.Det kræver mere dygtighed i små størrelser; vælge det, hvor dets fordele er nødvendige.

Hvad skal du angive på en købsordre?

Angiv endeforbindelsen, klasse, standard, materialekvalitet med ASTM-betegnelse, sammenkoblingsrørplan, gevindtype, testcertifikater og eventuelle specielle korrosions- eller sporbarhedskrav. En komplet beskrivelse forhindrer de udskiftninger, der forårsager de fleste feltproblemer.

Ofte stillede spørgsmål

Sp.: Hvilken størrelse betragtes som små-rør?

A:Rør med lille-boring er generelt rør af NPS 2 (2-tommers nominel størrelse, 60,3 mm udvendig diameter) og mindre. Nogle projektspecifikationer behandler NPS 2 som grænsen, hvilket tillader muffe--svejsning, gevind eller stødsvejsning i den størrelse.

Spørgsmål: Kan socket-svejsefittings bruges over NPS 2?

A:Ja, generelt. ASME B16.11 dækker fatnings-svejsefittings op til NPS 4, og ASME B31.3 tillader fatningssvejsninger i normal drift. Imidlertid er mange projektspecifikationers hættesvejsning-anvendelse ved NPS 2 eller NPS 1½, og ASME B31.3 tillader ikke fatningssvejsninger større end NPS 2 under svære cykliske forhold.

Spørgsmål: Hvorfor er der et 1/16-tommers mellemrum i bunden af ​​en muffesvejsning?

A:ASME B31.3 viser et mellemrum på ca. 1,5 mm (1/16 in.) mellem rørenden og bunden af ​​muffen før svejsning. Branchevejledning forklarer det som en godtgørelse for svejsekrympning og termisk bevægelse. Koden kræver ikke, at mellemrummet er til stede eller verificeret efter svejsning.

Q: Er gevindfittings tilladt under ASME B31.3?

A:Ja, koniske-gevindsamlinger er generelt acceptable til normal og kategori D væskeservice. De bør undgås, hvor sprækkekorrosion, alvorlig erosion eller cyklisk belastning kan forekomme, og de er forbudt i alvorlig cyklisk drift undtagen i snævre, sikrede tilfælde.

Q: Betyder klasse 3000, at fittingen er normeret til 3000 psi?

A:Ikke ligefrem. Klassenummeret er en betegnelse knyttet til en referencerørsvæg. Det reelle tilladte tryk afhænger af materialegruppen og falder, når temperaturen stiger, så læs altid tryk-temperaturtabellen for det specifikke materiale i ASME B16.11.

Q: Er fagforeninger et godt valg til vibrerende linjer?

A:Generelt nej. En union tilføjer et sædeled og en møtrik, der kan løsne sig under vibrationer. Almindelig praksis er at bruge en stiv, godt-understøttet samling (muffesvejsning eller stumpsvejsning) ved vibrerende service og kun at placere koblinger, hvor ledningen skal åbnes.

Spørgsmål: Findes butt-svejsefittings i størrelser under NPS 1/2?

A:ASME B16.9 begynder ved NPS 1/2. Under den størrelse bruger designere normalt smedet fatnings-svejse- eller gevindfittings (ASME B16.11) eller rørfittings.

Konklusion

Match leddet til konsekvensen af ​​svigt. Brug muffesvejsning som det daglige valg af små-boringer, kun gevindskårne til linier med lav-risiko, stødsvejsning, hvor træthed, korrosion eller inspektion kræver det, og samlinger kun, hvor vedligeholdelse kræver det.

Definer lille boring som NPS 2 og mindre og indstil samlingstypen i rørklassen.

Læs klassen-for at-planlægge tabellen, før du bestiller. Gevind klasse 3000 parrer med skema 160.

Undgå gevind- og fatningssvejsesamlinger-, hvor der forekommer vibrationer, cyklisk belastning eller sprækkekorrosion.

Kontroller hulspalten og filetkvaliteten, og understøt små grene.

Vælg fagforeninger pr. MSS SP-83 og placer dem sparsomt.

Referencer

[1] ASME B16.11-2016, smedede fittings, muffe-svejsning og gevind (omfang og klasser). ANSI Webshop. https://webstore.ansi.org/standards/asme/asmeb16112016

[2] ASME B16.11 Tabel 2, klasse-til-planlægning af korrelation og vurderingsnotat, som gengivet i teknisk diskussion og producentkataloger. https://cr4.globalspec.com/thread/39838/Piping-Standarder-og-fittings

[3] Little P.Eng., "ASME B31.3 Limitations on Threaded Joints" og "ASME B31.3 Limitations on Welded Joints." https://www.littlepeng.com/single-post/2017/09/18/ASME-B313-Begrænsninger-af-trådede-led og https://www.littlepeng.com/single-post/2017/09/12/ASME-B313-Begrænsninger-on-Welded-Joints

[4] ASME B31.3-2022, para. 328.5.2 og figur 328.5.2C (hulsvejsespalte). Accuris forhåndsvisning. https://store.accuritech.com/asa/products/preview/2522916

[5] MSS SP-83, klasse 3000 og 6000 rørforbindelser, muffesvejsning og gevind (historie, omfang, materialer). https://webstore.ansi.org/preview-pages/MSS/preview_MSS+SP-83-2014.pdf og https://www.dinmedia.de/en/standard/mss-sp-83/391107275

[6] EPRI, Socket Weld Resolution Guideline (2003). https://restservice.epri.com/publicdownload/000000000001003542/0/Product

[7] Eksponent, "Små-boringsforbindelsesrørledningstræthedsfejl på grund af vibration." https://www.exponent.com/article/din-pipeline-risiko

[8] Projektmateriale, "ASME B16.11 vs B16.9," "Hvad er ASME B16.11?" og "Hvad er rør med små boringer?" (sekundære kilder til størrelsesintervaller og almindelig specifikationspraksis). https://blog.projectmaterials.com/quick-answers/epc/asme-b16-11-vs-b16-9/

[9] "Small Bore Dynamics and some Fatigue Related Issues," NOVEM-konferencehandlinger (abstrakt). https://ince.publisher.ingentaconnect.com/contentone/ince/incecp/2016/00000253/00000003/art00108

[10] Wood VDN, "Rørforbindelser med små-boringer: spørg eksperten" (Energy Institute AVIFF guidance, 2008). https://vdn.woodplc.com/knowledge-center/small-boring-connection-vibration-qa

[11] Anvil International, Forged Steel Fittings-katalog (materialer A105, A182, A350; NPT til ASME B1.20.1). https://lfportal.everettwa.gov/WebLink/0/doc/1658693/Page106.aspx