ضخامت دیواره ریخته‌گری‌های پمپ و شیر چگونه بر رتبه‌بندی فشار هنگام مقایسه فرآیندهای ریخته‌گری شن و ماسه با فرآیندهای ریخته‌گری سرمایه‌گذاری تأثیر می‌گذارد؟

ضخامت دیوار به طور مستقیم درجه فشار را تعیین می کند ریخته گری پمپ و شیر - اما فرآیند ریخته‌گری که برای دستیابی به آن ضخامت استفاده می‌شود، به اندازه خود ابعاد اهمیت دارد. ریخته‌گری سرمایه‌گذاری به‌طور مداوم تحمل‌های دیواره سخت‌تر (± 0.5-1.0 میلی‌متر) و یکپارچگی سطح برتر را ایجاد می‌کند، و در مقایسه با ریخته‌گری شن و ماسه، فشار بالاتری را در ضخامت دیواره معادل یا کمتر ایجاد می‌کند. ، که معمولاً تحمل 1.5-3.0 ± میلی متر را دارد. برای مهندسان و تیم های تدارکاتی که قطعات ریخته گری پمپ و شیر را مشخص می کنند، درک این رابطه برای انتخاب فرآیند مناسب برای کلاس فشار مناسب ضروری است.

چرا ضخامت دیوار در رتبه بندی فشار مرکزی است؟

در ریخته‌گری‌های پمپ و شیر، میزان فشار توسط تنش حلقه کنترل می‌شود - تنش داخلی که یک سیال تحت فشار بر دیواره ریخته‌گری اعمال می‌کند. رابطه با فرمول سیلندر دیوار نازک تعریف می شود:

P = (2 × S × t) / D

در جایی که P فشار مجاز است، S تنش مجاز ماده، t ضخامت دیواره و D قطر داخلی است. این به این معنی است که هر میلی متر ضخامت دیواره اضافه شده به طور مستقیم ظرفیت فشار ترکیدگی را افزایش می دهد . با این حال، فرمول ضخامت دیواره یکنواخت و مواد بدون نقص را فرض می کند - دو شرایطی که به طور قابل توجهی بین روش های ریخته گری متفاوت است.

برای ریخته‌گری‌های پمپ و شیر با استانداردهای ASME B16.34 یا API 600، حداقل الزامات ضخامت دیواره برای هر کلاس فشار (کلاس 150 تا 2500) تجویز می‌شود. برای مثال، یک بدنه شیر فولاد کربنی کلاس 900، بسته به اندازه اسمی لوله، حداقل ضخامت دیواره تقریباً 19 تا 25 میلی متر را می طلبد. دستیابی به این امر به طور مداوم - بدون نقاط داغ، تخلخل انقباض، یا مناطق نازک - جایی است که انتخاب فرآیند حیاتی می شود.

ریخته گری شن و ماسه: ویژگی های فرآیند و محدودیت های ضخامت دیوار

ریخته گری شن و ماسه فرآیند غالب برای ریخته گری های پمپ و شیر بزرگ است - بدنه شیرهای بالاتر از DN200، پوشش های پمپ برای پمپ های گریز از مرکز یا دوغاب، و هندسه های پیچیده که به هسته نیاز دارند. این فرآیند از نظر انتخاب آلیاژ و اندازه، مقرون به صرفه و بسیار انعطاف پذیر است، اما تنوع ذاتی ضخامت دیوار را معرفی می کند.

ویژگی های کلیدی ضخامت دیوار ریخته گری شن و ماسه

• تحمل ابعادی: 1.5 ± تا 3.0 ± میلی متر در هر DCTG (درجه تحمل ریخته گری بعدی) 11-13 در ISO 8062
• حداقل ضخامت دیوار قابل دستیابی: به طور معمول 6-8 میلی متر برای آلیاژهای آهنی
• زبری سطح: Ra 12.5-25 میکرومتر، نیاز به ماشینکاری قابل توجهی بر روی صندلی های تحمل کننده فشار دارد.
• عیوب رایج: تخلخل انقباض، شن و ماسه، بسته های سرد - همه اینها ظرفیت موثر حمل فشار را کاهش می دهند.

برای جبران این تلورانس ها و خطرات نقص، مهندسان ریخته گری الف کمک هزینه ریخته گری 10-20٪ بیش از حداقل ضخامت دیواره نظری هنگام طراحی پمپ های ریخته گری شن و ماسه و ریخته گری شیر. یک بدنه دریچه محاسبه شده برای نیاز به حداقل دیواره 18 میلی متری ممکن است به 21 تا 22 میلی متر در یک ریخته گری شنی طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ مقطعی پس از محاسبه تغییرپذیری کمتر از حداقل فشار نامی قرار نمی گیرد. این به وزن مواد، هزینه ماشینکاری و زمان انجام کار اضافه می کند.

ریخته‌گری سرمایه‌گذاری: تحمل‌های سخت‌تر و یکپارچگی فشار بالاتر

ریخته‌گری سرمایه‌گذاری (فرآیند موم گمشده) ریخته‌گری‌های پمپ و شیر را با دقت ابعادی، پرداخت سطح و یکنواختی ریزساختاری به‌طور قابل‌توجهی بهتر تولید می‌کند. این به طور گسترده ای برای بدنه شیرهای کوچک تا متوسط ​​(DN15-DN100)، پروانه های پمپ و اجزای درجه بندی شده در کلاس های فشار بالا استفاده می شود.

ویژگی های کلیدی ضخامت دیوار ریخته گری سرمایه گذاری

• تحمل ابعادی: 0.5 ± تا 1.0 ± میلی متر ، مربوط به DCTG 4-6 در ISO 8062 است
• حداقل ضخامت دیوار قابل دستیابی: 1.5-3.0 میلی متر برای فولاد ضد زنگ و سوپر آلیاژها
• زبری سطح: Ra 1.6-3.2 میکرومتر، اغلب نیاز به ماشینکاری اضافی در سطوح غیر بحرانی را از بین می برد.
• نرخ عیب: به دلیل محیط پوسته سرامیکی کنترل شده، تخلخل و محتوای گنجایش به طور قابل توجهی کمتر است

از آنجایی که ضخامت دیوار در ریخته‌گری‌های پمپ و شیر با سرمایه‌گذاری قابل پیش‌بینی‌تر و سازگارتر است، طراحان می‌توانند نزدیک‌تر به حداقل نظری کار کنند. این یعنی الف سرمایه‌گذاری بدنه شیر فولاد ضد زنگ کلاس 1500 که با ضخامت دیواره 20 میلی‌متر ریخته‌گری می‌شود، ممکن است از معادل ماسه‌ریزی در 24 میلی‌متر بهتر باشد. زیرا ریخته گری سرمایه گذاری فاقد مناطق نازک موضعی و ساختار دانه ای بهتر از طریق خنک سازی یکنواخت است.

مقایسه مستقیم: ضخامت دیوار و رتبه بندی فشار بر اساس فرآیند

تاثیر تخلخل و عیوب بر ظرفیت فشار موثر

این یک تصور غلط رایج است که یک دیوار ضخیم تر همیشه درجه فشار بالاتری را تضمین می کند. در ریخته‌گری‌های پمپ و شیر با ماسه، تخلخل زیرسطحی - حفره‌های ایجاد شده در اثر گاز محبوس شده یا انقباض در طول انجماد - می‌تواند سطح مقطع باربری موثر را کاهش دهد. ریخته گری با دیوار اسمی 22 میلی متر اما حاوی خوشه های تخلخل در دیوار میانی ممکن است عملکردی در سطح یک بخش جامد 17-18 میلی متری داشته باشد.

ASME B16.34 و MSS SP-55 هر دو دقیقاً به دلیل این خطر به آزمایش رادیوگرافی (RT) یا اولتراسونیک (UT) برای ریخته گری پمپ و شیر در کلاس 900 و بالاتر نیاز دارند. در مقابل، ریخته‌گری‌های پمپ و شیر به‌طور معمول به کیفیت رادیوگرافی سطح 1 یا سطح 2 (به ازای ASTM E186 یا E280) بدون جوشکاری تعمیری دست می‌یابند، و ذاتاً آنها را در کلاس‌های فشار بالا بدون تکیه بر بازرسی برای جبران تغییرات فرآیند قابل اعتمادتر می‌سازند.

دستورالعمل های عملی برای مشخص کردن فرآیند صحیح

هنگام تعیین ریخته گری پمپ و شیر، قوانین عملی زیر به همسو کردن انتخاب فرآیند با الزامات فشار کمک می کند:

• کلاس 150-300، سوراخ بزرگ (DN200): ریخته گری شن و ماسه مقرون به صرفه و کافی است. ASTM A216 WCB یا A351 CF8M را با بازرسی MT یا PT مشخص کنید.
• کلاس 600-900، سوراخ کوچک تا متوسط: هر دو فرآیند قابل اجرا هستند. ریخته گری سرمایه گذاری برای فولاد ضد زنگ یا مواد آلیاژی برای کاهش هزینه های پس از ماشینکاری و بازرسی ترجیح داده می شود.
• کلاس 1500-2500، هر سوراخ: ریخته گری سرمایه گذاری به شدت توصیه می شود. کنترل سخت تر دیوار و نرخ عیب کمتر به طور مستقیم به مهار فشار قابل اعتماد در این درجه بندی های شدید ترجمه می شود.
• سرویس ترش یا خدمات هیدروژنی: ریخته گری سرمایه گذاری را با انطباق NACE MR0175 مشخص کنید. تخلخل در ریخته گری شن و ماسه، محل تله هیدروژنی ایجاد می کند که ترک خوردگی ناشی از تنش را تسریع می کند.

ضخامت دیواره و فرآیند ریخته گری متغیرهای جدایی ناپذیر در درجه بندی فشار ریخته گری پمپ و شیر هستند. ریخته‌گری شن و ماسه به عنوان نیروی کار برای قطعات بزرگ و کم فشار باقی می‌ماند که در آن دیوارهای سخاوتمندانه تنوع ابعادی آن را جبران می‌کنند. ریخته‌گری‌های سرمایه‌گذاری دقت و یکپارچگی مواد مورد نیاز برای ریخته‌گری‌های فشرده، پرفشار و ایمنی حیاتی پمپ و شیر را ارائه می‌کند که در آن هیچ حاشیه‌ای برای نقاط نازک موضعی یا عیوب زیرسطحی وجود ندارد.

تعیین ضخامت دیوار بدون مشخص کردن فرآیند ریخته‌گری - و تحمل و استانداردهای کیفیت مرتبط با آن - یک تصمیم مهندسی ناقص است. برای هر نوع ریخته‌گری پمپ و شیری که برای سرویس کلاس 900 و بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، دقت ابعادی ریخته‌گری سرمایه‌گذاری یک ویژگی برتر نیست. این یک الزام یکپارچگی فشار است.