Fladsvejsede flanger og stumpsvejsede flanger er to almindelige typer flanger i vores daglige arbejde. I dag vil vi udføre en komparativ analyse af flade flanger og stødsvejsede flanger ud fra fire aspekter: materiale, nominelt tryk, svejseform og anvendelsesscenarier.
Hovedforskelle
Flade flanger har en simpel struktur og er forbundet gennem filetsvejsninger, mens stumpsvejsede flanger har en mere kompleks struktur og er forbundet via stumpsvejsninger. Denne grundlæggende forskel bestemmer deres variationer i styrke, pålidelighed, egnethed til specifikke arbejdsforhold og omkostninger.
1. Materiale
Flad flange:
Udvalget af valgfrie materialer er omfattende og ligner stort set stubsvejsede flanger. Almindelige materialer omfatter kulstofstål (A105), rustfrit stål (304, 316) og legeret stål. Da de ofte bruges under middel til lavt tryk og ikke-krævende arbejdsforhold, er kravene til selve materialernes ekstreme ydeevne relativt lave.
Stumpsvejset flange:
Udvalget af valgfri materialer er ligeledes omfattende.
Nøglepunktet ligger i kompatibilitet: I højtryks-, højtemperatur- eller korrosive miljøer skal flangematerialet præcist matche rørledningsmaterialet (inklusive kemisk sammensætning, mekaniske egenskaber og varmebehandlingsforhold) for at sikre samlingens integritet og ensartet ydeevne under driftsforhold. For eksempel i højtemperatur- og højtryksrørledninger bruges legerede stålmaterialer som P91 og F22 ofte.
Resumé: De to er ens med hensyn til materialevalg, men stødsvejsede flanger lægger større vægt på præcis kompatibilitet med rørledningsmaterialer og højere ydeevnekrav.
2. Nominelt tryk
Dette er en af de mest åbenlyse indikatorer for anvendelsen af de to.
Flad flange:
Den er primært velegnet til mellem- til lavtryksområder, typisk dækkende PN-serien (GB-standarder): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, samt klasse-serien (ASME-standarder): Klasse 150, Klasse 300. Den er mindre almindeligt brugt i klassificeringer over Klasse 300 og anbefales ikke svejset til dens belastnings- og belastningsklasser. trykbærende kapacitet har en klart defineret øvre grænse.
Stumpsvejset flange:
Den er velegnet til hele spektret fra lavt tryk til ultrahøjt tryk. Fra PN10 til PN420 og fra klasse 150 til klasse 2500 eller endnu højere kan der anvendes stødsvejsede flanger. Deres halsstruktur og stødsvejsninger fordeler og modstår effektivt belastninger, hvilket gør dem til en standardkonfiguration til højtryks- og højtemperatursystemer.
Resumé: Flade flanger er en økonomisk løsning til mellem- til lavtryksanvendelser, hvorimod stødsvejsede flanger er det eneste pålidelige valg til højtryks- og ultrahøjtryksforhold.
3.Svejseform
Dette repræsenterer den mest fundamentale forskel mellem de to med hensyn til struktur og fremstilling, der direkte bestemmer forbindelsesstyrken og pålideligheden.
Flad flange:
Svejseform: Filetsvejsning
Tilslutningsmetode: Røret indsættes i flangeboringen, og der svejses mellem rørets ydervæg og flangefladen (udvendig filetsvejsning). En ekstra indvendig tætningskantsvejsning (indvendig filetsvejsning) kan også anvendes.
Ulemper:
- Spændingskoncentration: Den geometriske form af filetsvejsningen fører til høj spændingskoncentration ved roden, hvilket gør den tilbøjelig til at blive årsagen til udmattelsesrevner.
- Vanskeligheder ved inspektion: Indvendige svejsninger er udfordrende at inspicere effektivt ved hjælp af metoder som radiografi (RT) eller ultralydstestning (UT). Svejsekvalitet afhænger primært af svejseprocedurer og visuel inspektion.
- Styrkemismatch: Halstykkelsen af svejsningen er typisk mindre end rørets vægtykkelse.
Stumpsvejset flange:
Svejseform: Stumsvejsning
Tilslutningsmetode: Flangeenden er bearbejdet med en rille, der passer til røret. Røret og flangerillen er præcist justeret og derefter svejset. Svejsningen fungerer i det væsentlige som en forlængelse af rørets vægtykkelse.
Fordele:
- Fremragende spændingsfordeling: Svejsningen giver en jævn overgang, hvilket resulterer i en ekstrem lav spændingskoncentrationsfaktor og høj udmattelsesstyrke.
- Nem ikke-destruktiv testning: Stumsvejsninger kan gennemgå 100 % radiografisk testning (RT) for at sikre intern fejlfri kvalitet, der opfylder sikkerhedskrav af høj standard.
- Lige styrke: Svejsningens styrke kan teoretisk opnå paritet med rørets uædle metal.
Resumé: Filetsvejsning versus stumpsvejsning repræsenterer skelnen mellem "forbindelse" og "fusion". Sidstnævnte har en overvældende fordel med hensyn til strukturel integritet og inspicerbarhed.
4.Anvendelse
Baseret på ovenstående forskelle er anvendelsen af de to naturligt differentieret.
Flad flange:
- Lavtryksforsyningssystemer: Anlægs cirkulerende vandsystemer, lavtryks trykluftsystemer, lavtryks kølevandsrørledninger.
- Ikke-farlige medier: Brugsvand, vand til aircondition, lavtrykssmøreolierørledninger.
- Pladsbegrænsede installationer: På grund af deres kortere struktur kan de bruges i kompakte rum.
- Omkostningsfølsomme ikke-kritiske systemer: Udvalgt til omkostningsbesparende formål i scenarier med ekstremt lave sikkerhedsrisici og stabile tryk- og temperaturforhold.
Stumpsvejset flange:
- Højtemperatur- og højtryksdamprørledninger (f.eks. hoveddampledninger i kraftværker).
- Brandfarlige og eksplosive medier (f.eks. petroleum, naturgas, brint, kulbrinterørledninger).
- Giftige og farlige medier (f.eks. klor, ammoniak, giftige kemikalier).
- Rørledninger, der håndterer ekstremt eller meget farlige stoffer.
- Højrisiko og krævende driftsforhold.
- Rørledninger, der er udsat for betydelige driftsudsving: Rørledninger, der oplever termiske cyklusser, trykpulseringer, mekaniske vibrationer eller tilbøjelige til vandslag.
- Alle procesrørledninger i høj designklasse: Standardkonfigurationer i kerneinstallationer såsom kemiske anlæg, petrokemiske anlæg, atomkraftværker og langdistanceolie- og gastransmissionsrørledninger.
5. Sammenfatning og hurtig referencetabel for modelvalg
| Sammenligningsdimension | Flad flange | Stumpsvejset flange |
| Kernestruktur | Flad pladestil, med bærende flade | Med tilspidset hals |
| Svejseform | Filetsvejsning (intern/ekstern filet) | Stumsvejsning (rillesvejsning) |
| Svejseinspektion | Svært, udfordrende for RT/UT | Nem, velegnet til 100% RT/UT-inspektion |
| Nominelt tryk | Mellem-lavt tryk (typisk ≤ PN40/klasse 30) | Fuldt trykområde (lavt til ultrahøjt tryk) |
| Stresskarakteristika | Betydelig stresskoncentration, dårlig træthedsmodstand | Glat stressovergang, god træthedsmodstand |
| Hovedmaterialer | Kulstofstål, rustfrit stål osv. (Generelt formål) | Kulstofstål, rustfrit stål, legeret stål osv. (Skal matche rør) |
| Typiske applikationer | Lavtryksvand, luft, ikke-farlige systemer | Højtemperatur-, højtryks-, farlige, vibrerende, kritiske proceslinjer |
| Startomkostninger | Lavere | Højere |
| Samlede livscyklusomkostninger | Højere maintenance risk in severe service | Høj pålidelighed i kritiske systemer, mere fordelagtige samlede omkostninger |
6. Endelig valganbefaling af VATTEN-ventil
I ingeniørdesign eller selvstyret fremstilling og installation, især når man overholder standarder som ASME eller GB, er valget typisk ikke vilkårligt. Koderne og standarderne specificerer direkte scenarier, hvor stødsvejsede flanger skal bruges baseret på faktorer som væskekategori, designtryk og rørledningens temperatur. Enkelt sagt: i tvivlstilfælde, under krævende forhold eller i sikkerhedskritiske applikationer, bør stødsvejsede flanger prioriteres. Flade flanger tages kun i betragtning til klart definerede lavrisiko-, lavtryks- og stabile driftsforhold, primært til omkostningsbesparende formål.
