Έλεγχος διαστάσεων καρουλιού σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα: Σημεία έρευνας, ανοχές και ευθυγράμμιση μπουλονιών

Τι είναι το Pipe Spool Dimensional Control;

​​​​​​​

Ο έλεγχος διαστάσεων είναι η διαδικασία απόδειξης ότι ένα συγκρότημα προκατασκευασμένων σωλήνων ταιριάζει με το ισομετρικό του σχέδιο εντός των συμφωνηθέντων ορίων, επομένως πέφτει στη θέση του επί τόπου χωρίς δύναμη.

Ένα καρούλι σωλήνα κατασκευάζεται σε ένα εργαστήριο και τοποθετείται εβδομάδες αργότερα σε ένα εργοστάσιο. Ανάμεσα σε αυτά τα δύο γεγονότα, κανείς δεν μπορεί εύκολα να διορθώσει ένα λάθος. Ένα καρούλι που έχει πολύ μήκος 6 mm ή έχει μια φλάντζα που περιστρέφεται από μία οπή μπουλονιού σημαίνει κοπή πεδίου, εκ νέου συγκόλληση ή απόρριψη παράδοσης.

Το κόστος είναι υψηλότερο για τον ανοξείδωτο χάλυβα. Η κοπή και η επανασυγκόλληση του ανοξείδωτου χρειάζεται αέριο καθαρισμού, έλεγχο εισόδου θερμότητας και συχνά επαναπαθητικοποίηση. Το Rework προσθέτει επίσης περισσότερη θερμότητα, η οποία προσθέτει περισσότερη παραμόρφωση. Είναι φθηνότερο να μετρήσετε προσεκτικά την πρώτη φορά.

Υπάρχει και λόγος ασφαλείας. Όταν ένα πηνίο που δεν είναι ευθυγραμμισμένο τραβιέται στη θέση του με μπουλόνια, η πίεση κλειδώνεται στη σωλήνωση. Αυτή η πίεση φορτώνει τα μπουλόνια της φλάντζας, τη φλάντζα και το ακροφύσιο του εξοπλισμού στο άλλο άκρο. Ο καλός έλεγχος διαστάσεων αποτρέπει αυτό το πρόβλημα στην πηγή του.

Πού πρέπει να τοποθετήσετε τα σημεία έρευνας σε ένα καρούλι σωλήνων;

Τοποθετήστε τα σημεία έρευνας στα χαρακτηριστικά που καθορίζουν τη σύνδεση: κέντρα φλάντζας-πρόσοψης φλάντζας, κορυφές αγκώνας και μπλουζάκι, κεντρικές γραμμές διακλάδωσης, ραφές συγκόλλησης και εξαρτήματα στήριξης, όλα μετρημένα από ένα σημείο αναφοράς.

Ένα σημείο έρευνας είναι μια σημειωμένη θέση στο καρούλι όπου κάνετε μια μέτρηση. Η επιλογή των σωστών σημείων έχει μεγαλύτερη σημασία από την κατοχή ακριβού εξοπλισμού. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τα σημεία που προτείνουμε για κάθε καρούλι.

Τέσσερις κανόνες αναφοράς που αποτρέπουν το αθροιστικό σφάλμα

• Χρησιμοποιήστε ένα δεδομένο.Διαλέξτε ένα κέντρο προσώπου φλάντζας ή ένα άκρο καρούλι και μετρήστε κάθε σημείο από αυτό. Η πρόσθεση των μηκών τμήμα προς τμήμα συσσωρεύει μικρά σφάλματα.
• Ο Mark δείχνει με τον ίδιο τρόπο κάθε φορά.Χρησιμοποιήστε στυλό βαφής ή μήτρες με πιστοποίηση χαμηλής περιεκτικότητας σε χλωριούχα και θείο.
• Κρατήστε τον ανθρακούχο χάλυβα μακριά από ανοξείδωτο.Χρησιμοποιήστε ειδικά εργαλεία και βούρτσες από ανοξείδωτο χάλυβα. Τα σωματίδια σιδήρου προκαλούν αργότερα σημεία σκουριάς.
• Ταιριάξτε το μοντέλο.Τα σημεία έρευνας στο καρούλι θα πρέπει να ταιριάζουν με τα σημεία διαστάσεων στο ισομετρικό σχέδιο, έτσι ώστε οι τιμές μέτρησης και σχεδίασης να συγκρίνονται απευθείας.

Ποια μέθοδος μέτρησης λειτουργεί καλύτερα: Tape, Total Station, Laser Tracker ή 3D Scan;

Χρησιμοποιήστε μια χαλύβδινη ταινία για τυπικά καρούλια ±3 mm, έναν συνολικό σταθμό για μεγάλα καρούλια πολλαπλών επιπέδων, έναν ανιχνευτή λέιζερ ή έναν αρθρωτό βραχίονα για ±1,5 mm ή πιο σφιχτό και σάρωση 3D για να καταγράψετε πολύπλοκες υπάρχουσες συνθήκες τοποθεσίας.

Καμία μέθοδος δεν είναι «καλύτερη» σε κάθε περίπτωση. Το σωστό εργαλείο εξαρτάται από την ανοχή, το μέγεθος του καρουλιού και το κόστος του λάθους. Η σύγκριση παρακάτω βασίζεται στην τυπική απόδοση του οργάνου.

Εμπειρικός κανόνας:το όργανο θα πρέπει να είναι τουλάχιστον τρεις έως τέσσερις φορές πιο ακριβές από την ανοχή που ελέγχετε. Μια ταινία με ±2 mm πραγματικής αβεβαιότητας δεν μπορεί να αποδείξει ανοχή ±1,5 mm.

Ποιες ανοχές διαστάσεων ισχύουν για καρούλια σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα;

Δεν υπάρχει ενιαία καθολική ανοχή. Το ASME B31.3 διορθώνει την ευθυγράμμιση της φλάντζας (1 mm ανά κλίση 200 mm, μετατόπιση οπής μπουλονιού 3 mm). οτιδήποτε άλλο, συμπεριλαμβανομένου του συνολικού μήκους, προέρχεται από τη σύμβαση ή την προδιαγραφή του έργου.

Αυτό εκπλήσσει πολλούς αγοραστές. Το ASME B31.3 σας λέει πώς να ευθυγραμμίσετε τις φλαντζωτές αρθρώσεις και σας λέει να ευθυγραμμίσετε τις συγκολλήσεις περιφέρειας εντός των ορίων της διαδικασίας συγκόλλησης και του τεχνικού σχεδιασμού. Δεν δημοσιεύει πίνακα "επιτρεπόμενο σφάλμα μήκους καρουλιού". Αυτοί οι αριθμοί προέρχονται από την παραγγελία αγοράς σας, τις προδιαγραφές του πελάτη σας ή από ένα διεθνές πλαίσιο όπως το ISO 13920 για συγκολλημένες κατασκευές.

Πηγή: ASME B31.3, παράγραφος. 335.1(γ) και 328.4 (στήλη κώδικα). Οι εμπορικές και σφιχτές στήλες είναι ενδεικτικές σειρές που εμφανίζονται συνήθως στις προδιαγραφές κατασκευής. Δεν είναι απαιτήσεις κώδικα. Η εντολή αγοράς ή η τεχνική προδιαγραφή διέπει.

Ποιο έγγραφο κερδίζει όταν η σύγκρουση ορίων;

Το ASME B31.3 δηλώνει ότι ισχύουν οι κανόνες ευθυγράμμισης της φλάντζας "εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά στον τεχνικό σχεδιασμό". Στην πράξη, η σειρά είναι:(1)το τεχνικό σχέδιο ή τις προδιαγραφές του πελάτη,(2)την εντολή αγοράς,(3)ο ελάχιστος κωδικός. Ένα αυστηρότερο όριο έργου ξεπερνά πάντα ένα πιο χαλαρό όριο κωδικού. Μερικοί επαγγελματίες μειώνουν στο μισό το όριο κωδικού για την ευθυγράμμιση της όψης της φλάντζας, χρησιμοποιώντας 0,5 mm ανά 200 mm.

Πώς λειτουργεί η ευθυγράμμιση μπουλονιού-οπής και γιατί έχει σημασία το όριο των 3 mm;

Οι οπές των μπουλονιών πρέπει να πλαισιώνουν τις κεντρικές γραμμές της φλάντζας και οι οπές ζευγαρώματος δεν μπορούν να μετατοπιστούν περισσότερο από 3 mm (ASME B31.3 παράγραφος. 335.1(γ)). Στις κοινές φλάντζες, μια μετατόπιση 3 mm αφήνει λιγότερο από 0,2 mm ελεύθερου χώρου για το μπουλόνι.

Τι σημαίνει «straddle».Σε μια τυπική φλάντζα ASME B16.5, δεν υπάρχει τρύπα στην επάνω, κάτω ή πλευρική κεντρική γραμμή. Οι τρύπες κάθονται σε ζευγάρια και στις δύο πλευρές. Εάν και οι δύο φλάντζες είναι κατασκευασμένες με αυτόν τον τρόπο και και οι δύο έχουν συγκολληθεί σωστά, οι οπές ευθυγραμμίζονται.

Γιατί τα 3 mm είναι σφιχτά.Στις κοινές φλάντζες Κλάσης 150 και Κλάσης 300, κάθε οπή είναι περίπου 1/8 ίντσας (3,2 mm) ευρύτερη από το μπουλόνι της. Όταν δύο οπές μετατοπίζονται κατά 3 mm, η ελεύθερη δίοδος που απομένει για το μπουλόνι είναι η διάμετρος της οπής μείον 3 mm. Για μια φλάντζα NPS 6 Class 150 (οπές 7/8 ιντσών, μπουλόνια 3/4 ιντσών), δηλαδή 22,2 mm − 3 mm=19.2 mm ανοίγματος για μπουλόνι 19,05 mm. Το περιθώριο είναι μόνο 0,17 χλστ. Προσθέστε λίγη τραχύτητα σπειρώματος και το μπουλόνι δεν θα μπει μέσα.

Πόση περιστροφή είναι 3 mm;Όσο μικρότερη είναι η φλάντζα, τόσο μεγαλύτερη είναι η μικρή μετατόπιση σε μοίρες. Ο πίνακας μετατρέπει τη μετατόπιση σε περιστροφή φλάντζας στον κύκλο του μπουλονιού.

Μια φλάντζα σε ένα μεγάλο καρούλι πρέπει μόνο να περιστραφεί κατά λιγότερο από μία μοίρα για να εξαντληθεί όλο το περιθώριο. Γι' αυτό δεν αρκεί ένας απλός οπτικός έλεγχος.

Πώς να διατηρήσετε τις τρύπες των μπουλονιών ευθυγραμμισμένες κατά την κατασκευή

• Ρυθμίστε τον προσανατολισμό πριν κολλήσετε.Σημειώστε την κεντρική γραμμή αναφοράς στο σχέδιο και, στη συνέχεια, κολλήστε τη φλάντζα με τις οπές που πλαισιώνουν αυτήν τη γραμμή.
• Χρησιμοποιήστε ένα εξάρτημα ευθυγράμμισης φλάντζας ή καρφίτσες.Η βίδα της φλάντζας σε ένα άκαμπτο εξάρτημα συγκρατεί την περιστροφή και την κλίση του προσώπου κατά τη συγκόλληση και τη συγκόλληση.
• Ελέγξτε πριν και μετά τη συγκόλληση.Η συρρίκνωση συγκόλλησης μπορεί να στρίψει μια φλάντζα. Μετρήστε ξανά τη μετατόπιση της οπής του μπουλονιού και την κλίση του προσώπου στο έτοιμο καρούλι.
• Επιβεβαιώστε τον προσανατολισμό του σχεδίου.Βεβαιωθείτε ότι η ισομετρική δηλώνει τη θέση της οπής (πλαίσιο ή στην κεντρική γραμμή για ειδικές περιπτώσεις) πριν κόψετε οποιοδήποτε σωλήνα.
• Μην μεγεθύνετε τρύπες για να κρύψετε σφάλματα.Οι οπές αρχειοθέτησης εξασθενούν την όψη της φλάντζας και κρύβουν ένα σφάλμα κατασκευής που θα επιστρέψει στην υπηρεσία.

​​​​​​​Πώς αλλάζει η δυσκολία ευθυγράμμισης τύπου φλάντζας;

Οι φλάντζες της άρθρωσης της αγκαλιάς ευθυγραμμίζονται ευκολότερα επειδή περιστρέφονται ελεύθερα. Οι φλάντζες του λαιμού συγκόλλησης στερεώνονται στην πρόσφυση. Οι φλάντζες που ολισθαίνουν προσθέτουν μια δεύτερη μεταβλητή επειδή γλιστρούν επίσης κατά μήκος του σωλήνα.

Ο τύπος της φλάντζας αποφασίζει πότε και πώς θα "κλειδώσει" η περιστροφή. Η σύγκριση παρακάτω σάς βοηθά να επιλέξετε έναν τύπο όταν η ευθυγράμμιση της οπής μπουλονιού είναι κρίσιμη, για παράδειγμα κατά την τελευταία πρόσδεση μιας διαδρομής σωλήνα.

Πώς η συρρίκνωση και η θερμοκρασία συγκόλλησης επηρεάζουν τις διαστάσεις του ανοξείδωτου καρουλιού;

Ο ανοξείδωτος χάλυβας κινείται περισσότερο από τον ανθρακούχο χάλυβα: διαστέλλεται περίπου 40% περισσότερο με τη θερμοκρασία και συγκρατεί τη θερμότητα συγκόλλησης σε μια μικρή περιοχή, επομένως παραμορφώνεται περισσότερο. Μετρήστε σε σταθερή, καταγεγραμμένη θερμοκρασία και σχεδιάστε περιθώρια από δοκιμές συγκόλλησης.

Δύο ιδιότητες υλικού εξηγούν τη διαφορά. Ο ωστενιτικός ανοξείδωτος χάλυβας έχει αυψηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολήςκαι απολύ χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητααπό ανθρακούχο χάλυβα. Η θερμότητα παραμένει κοντά στη συγκόλληση αντί να εξαπλώνεται, επομένως η συρρίκνωση και η παραμόρφωση είναι μεγαλύτερες.

Δουλευμένο παράδειγμα.Ένα καρούλι τύπου 304 μήκους 6 μέτρων μετριέται σε κρύο εργαστήριο στους 10 βαθμούς και ελέγχεται ξανά στον απογευματινό ήλιο στους 30 βαθμούς. Το καρούλι είναι 6000 mm × 17,2 × 10-6 × 20 μοίρες ≈2.1 mmμακρύτερα. Εάν η ανοχή είναι ±3 mm, η εναλλαγή θερμοκρασίας από μόνη της έχει χρησιμοποιήσει το μεγαλύτερο μέρος της.

Πρακτικοί τρόποι ελέγχου της κίνησης

• Ρεκόρ θερμοκρασίαςμε κάθε αναφορά διαστάσεων και μετρήστε σε παρόμοια θερμοκρασία κάθε φορά (για παράδειγμα, νωρίς το πρωί στο κατάστημα).
• Ισορροπήστε τη σειρά συγκόλλησης.Εναλλακτικές πλευρές του σωλήνα και συγκόλληση αντίθετων αρμών με τη σειρά τους, έτσι οι δυνάμεις συρρίκνωσης ακυρώνονται.
• Περιορίστε την εισροή θερμότητας και τη θερμοκρασία interpassσύμφωνα με το πιστοποιημένο WPS. Λιγότερη θερμότητα σημαίνει λιγότερη παραμόρφωση και προστατεύει την αντοχή στη διάβρωση.
• Αφήστε ένα κομμένο επίδομασε ένα άκρο προσαρμογής πεδίου όταν η τελική διάσταση ισοπαλίας είναι αβέβαιη.
• Εκτελέστε μια δοκιμή.Συγκολλήστε έναν δοκιμαστικό σύνδεσμο με το δικό σας WPS και μετρήστε την πραγματική συρρίκνωση. Χρησιμοποιήστε αυτόν τον αριθμό, όχι έναν γενικό αριθμό.

Τι είναι μια ροή εργασίας πρακτικού ελέγχου διαστάσεων;

Χρησιμοποιήστε πέντε σημεία κράτησης: εξαρτήματα κατά την παραλαβή, τοποθέτηση πριν από τη συγκόλληση, μετά τη συγκόλληση, τελική αναφορά και προ-αποστολή. Κάθε σημείο αναμονής έχει μια μέτρηση, μια εγγραφή και έναν κανόνα επιτυχίας ή αποτυχίας.

Οι επιταγές προσαρμογής (αναμονή σημείο 2) πληρώνουν μόνοι τους. Χρειάζονται λεπτά για να μετακινήσετε μια φλάντζα πριν από τη συγκόλληση και ώρες για να την κόψετε μετά.

Ποια είναι τα πιο συνηθισμένα σφάλματα διαστάσεων και πώς τα αποτρέπετε;

Τα περισσότερα σφάλματα καρουλιού προέρχονται από πέντε αιτίες: αθροιστικό σφάλμα μέτρησης, περιστροφή της φλάντζας, κλίση προσώπου, θερμοκρασία και παραμόρφωση συγκόλλησης, και το καθένα έχει ένα απλό βήμα πρόληψης.

Μία προειδοποίηση για τα διορθωτικά μέτρα.Μην χρησιμοποιείτε έντονη θερμότητα ή σφυρηλάτηση για να ισιώσετε τον ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς ειδική διαδικασία. Η ανεξέλεγκτη θέρμανση μπορεί να προκαλέσει ευαισθητοποίηση και να μειώσει την αντίσταση στη διάβρωση.

Πώς πρέπει να προσδιορίσετε τον έλεγχο διαστάσεων σε μια εντολή αγοράς;

Γράψτε την ανοχή, το δεδομένο, τον προσανατολισμό της οπής της φλάντζας, τις συνθήκες μέτρησης και τη μορφή αναφοράς στην παραγγελία αγοράς. Εάν δεν διαγραφούν, ισχύουν οι προεπιλογές του κώδικα και είναι πιο χαλαρές από ό,τι αναμένουν τα περισσότερα έργα.

Κυβερνητικές ανοχές:συνολικό μήκος, θέση διακλάδωσης, κλίση όψης φλάντζας και μετατόπιση οπής μπουλονιού, το καθένα με έναν αριθμό και μια μονάδα.

Σχέδιο αναφοράς και αναφοράς:τον ισομετρικό αριθμό αναθεώρησης και ποιο σημείο είναι το σημείο αναφοράς.

Προσανατολισμός οπής μπουλονιού:περάστε την κεντρική γραμμή εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά.

Λεπτομέρειες φλάντζας:τύπος, κατηγορία πίεσης, πρόσοψη και φινίρισμα, με το βασικό πρότυπο (για παράδειγμα ASME B16.5).

Περικοπή επιδόματος:ποιο άκρο είναι κομμένο και πόσα χιλιοστά απομένουν.

Συνθήκες μέτρησης:τύπο οργάνου, βαθμονόμηση και θερμοκρασία αναφοράς (ή απαίτηση καταγραφής).

Αρχεία επιθεώρησης:τα σημεία αναμονής, η μορφή αναφοράς και ποιοι είναι μάρτυρες.

Σήμανση και καθαριότητα:δείκτες χαμηλού χλωρίου, μόνο ανοξείδωτα εργαλεία, προστατευμένες όψεις φλάντζας.

Συχνές Ερωτήσεις

Ε: Ποια είναι η τυπική ανοχή για ένα καρούλι σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα;

A: Δεν υπάρχει ενιαία καθολική ανοχή. Το ASME B31.3 θέτει όρια ευθυγράμμισης της φλάντζας (1 mm ανά κλίση όψης 200 mm, μετατόπιση οπής μπουλονιού 3 mm) αλλά δεν ορίζει συνολικές ανοχές μήκους καρούλι. Οι περισσότερες εμπορικές προδιαγραφές χρησιμοποιούν περίπου ±3 mm για συνολικές διαστάσεις και ±1,5 mm για κρίσιμες συνδέσεις. Η εντολή αγοράς ή η τεχνική προδιαγραφή διέπει.

Ε: Τι σημαίνει "τρύπες των μπουλονιών διασχίζουν την κεντρική γραμμή";

A: Σημαίνει ότι καμία τρύπα μπουλονιού δεν βρίσκεται ακριβώς στην κατακόρυφη ή οριζόντια κεντρική γραμμή της φλάντζας. Αντίθετα, ένα ζεύγος οπών κάθεται εξίσου σε κάθε πλευρά της κεντρικής γραμμής. Αυτός είναι ο τυπικός προσανατολισμός για τις φλάντζες ASME B16.5 και αφήνει δύο φλάντζες να σφίξουν μεταξύ τους χωρίς να χρειάζεται κανείς να μαντέψει προς τα πάνω.

Ε: Πόσο μπορεί να είναι εσφαλμένα ευθυγραμμισμένες οι οπές των μπουλονιών φλάντζας σύμφωνα με το ASME B31.3;

A: Εκτός εάν ο μηχανικός σχεδιασμός λέει διαφορετικά, οι οπές των μπουλονιών φλάντζας πρέπει να είναι ευθυγραμμισμένες με μέγιστη μετατόπιση 3 mm (1/8 in.), σύμφωνα με το ASME B31.3 παράγραφος. 335.1(γ). Πολλά έργα καθορίζουν ένα αυστηρότερο όριο, όπως το 1,5 mm, επειδή τα 3 mm αφήνουν πολύ μικρό διάκενο για να περάσει το μπουλόνι.

Ε: Μπορεί μια κακώς ευθυγραμμισμένη μπομπίνα να τραβηχτεί στη θέση της με τα μπουλόνια;

A: Δεν πρέπει να είναι. Αν πιέσετε ένα μη ευθυγραμμισμένο καρούλι στη θέση του, κλειδώνει η πίεση στη σωλήνωση και μπορεί να υπερφορτώσει τα μπουλόνια, τις φλάντζες και τα ακροφύσια του εξοπλισμού. Στερεώστε το καρούλι (επαναπροσανατολίστε, κόψτε ή συγκολλήστε ξανά) αντί να βασίζεστε στην τάση του μπουλονιού για να κλείσετε το κενό.

Ε: Γιατί χρειάζεται να καταγράψω τη θερμοκρασία κατά τη μέτρηση ενός καρουλιού από ανοξείδωτο χάλυβα;

A: Ο ανοξείδωτος χάλυβας διαστέλλεται περίπου 40% περισσότερο από τον ανθρακούχο χάλυβα. Ένα καρούλι 6 m τύπου 304 μεγαλώνει περίπου 2 mm για κάθε άνοδο 20 μοιρών. Αυτό είναι τα δύο τρίτα μιας τυπικής ανοχής ±3 mm, επομένως οι μετρήσεις που λαμβάνονται σε ψυχρή σκιά και ζεστό ήλιο μπορεί να διαφωνούν.

Ε: Ποια μέθοδο μέτρησης πρέπει να χρησιμοποιήσω για καρούλια στεγανής ανοχής;

A: Για ανοχές ±1,5 mm ή μικρότερες, ή για δέσιμο σε περιστρεφόμενο εξοπλισμό, χρησιμοποιήστε ιχνηλάτη λέιζερ ή CMM με αρθρωτό βραχίονα. Οι μετρητές ταινιών και οι μετρητές απόστασης λέιζερ είναι κατάλληλοι για τυπική εργασία ±3 mm. Να βεβαιώνεστε πάντα ότι το πιστοποιητικό βαθμονόμησης του οργάνου είναι ενημερωμένο.