หัวสแตนเลสเป็นส่วนประกอบปิดปลายสำหรับภาชนะรับแรงดัน, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องปฏิกรณ์, คอลัมน์ และถังเก็บ หัวสแตนเลสเป็นส่วนประกอบปิดปลายสำหรับภาชนะรับแรงดัน, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, เครื่องปฏิกรณ์, คอลัมน์ และถังเก็บ เกรดสแตนเลสให้ความต้านทานการกัดกร่อนในสื่อกระบวนการที่หลากหลาย รวมถึงกรด, ด่าง, คลอไรด์ (ภายในขีดจำกัดของเกรด), สารประกอบอินทรีย์ และของเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูง
หัวถูกขึ้นรูปจากแผ่นหรือแผ่นสแตนเลสโดยการกดร้อนหรือเย็น, การหมุน หรือการดัดโค้ง ผลิตภัณฑ์นี้ได้รับการออกแบบและผลิตตามมาตรฐาน ASME Section VIII Division 1 หรือ Division 2 และ GB/T 25198 (หัวภาชนะรับแรงดัน) หัวสามารถจัดส่งเป็นแบบขึ้นรูปเปล่า, พร้อมการเตรียมขอบสำหรับการเชื่อม, หรือประกอบสำเร็จรูปพร้อมหน้าแปลน, หัวฉีด และช่องตรวจสอบที่เชื่อมติดแล้ว
ประเภทหัว - การจำแนกตามรูปทรง
หัวรูปวงรี 2:1 (ครึ่งวงรี)
ประเภทหัวภาชนะรับแรงดันที่ใช้กันมากที่สุด
-
ความลึกภายใน (h) = ID / 4
-
รัศมีส่วนโค้ง (r) ≈ 0.17 × ID
-
รัศมีส่วนโค้งหลัก (R) ≈ 0.90 × ID
-
การใช้งาน: ภาชนะรับแรงดันทั่วไป, ช่องทางเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน, ก้นเครื่องปฏิกรณ์, ถังเก็บ
-
ข้อดี: การกระจายแรงดันอย่างมีประสิทธิภาพ; ต้นทุนการขึ้นรูปต่ำสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน
-
ข้อจำกัด: ความเครียดจากการขึ้นรูปสูงขึ้นในบริเวณส่วนโค้ง; ไม่เหมาะสำหรับแรงดันสูงมากโดยไม่เพิ่มความหนา
-
หัวโทริสเฟียริคัล (มีขอบยกและโค้ง)
รัศมีส่วนโค้งหลัก (R): 0.80 × ID ถึง 1.00 × ID (โดยทั่วไป R = ID)
-
รัศมีส่วนโค้ง (r): 6% ถึง 10% ของ ID (ขั้นต่ำ 3% ตาม ASME VIII-1)
-
การใช้งาน: ภาชนะแรงดันต่ำ, ถังบรรยากาศ, ฝาปิดช่องคนเข้า
-
ข้อดี: ความลึกตื้น (ลดความสูงของหัว); ต้นทุนการขึ้นรูปต่ำกว่าหัวรูปวงรี
-
ข้อจำกัด: ความเค้นสูงขึ้นที่ส่วนโค้ง; ต้องการวัสดุที่หนากว่าสำหรับแรงดันเท่ากันเมื่อเทียบกับหัวรูปวงรี
-
หัวครึ่งวงกลม
รัศมี = ID / 2 (ทรงกลมจริง)
-
ความลึกภายใน (h) = ID / 2
-
การใช้งาน: ภาชนะแรงดันสูง (สูงกว่า 10 MPa), การจัดเก็บแบบแช่แข็ง, ภาชนะนิวเคลียร์
-
ข้อดี: ความหนาขั้นต่ำสำหรับแรงดันและเส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด; ประสิทธิภาพการกักเก็บแรงดันสูงสุด
-
ข้อจำกัด: ต้องขึ้นรูปสองชิ้น (สองส่วนเชื่อมติดกัน) สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ > 1,500 มม.; ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น
-
หัวทรงกรวย
มุมยอดกรวย: 30° ถึง 120° (โดยทั่วไป 60° สำหรับภาชนะรับแรงดัน)
-
การใช้งาน: ก้นกรวย, ถังสารละลายข้น, ถังตกตะกอน, โซนการถอนตัวเร่งปฏิกิริยา
-
ข้อดี: ให้การเปลี่ยนการไหลที่ราบรื่นสำหรับของแข็งหรือสารละลายข้น
-
ข้อจำกัด: ความเค้นสูงขึ้นที่รอยต่อกรวยกับทรงกระบอก; ต้องการวงแหวนเสริมแรงหรือการเปลี่ยนส่วนโค้ง
-
หัวแบน (แผ่นวงกลม)
ความหนาคำนวณตาม ASME VIII-1 UG-34
-
การใช้งาน: ภาชนะแรงดันต่ำ, ฝาปิดช่องตรวจสอบ, ฝาปิดช่องคนเข้า, ฝาปิดช่องเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
-
ข้อดี: การผลิตง่าย; ต้นทุนต่ำสุดสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก
-
ข้อจำกัด: ต้องการวัสดุที่หนากว่าสำหรับแรงดัน; ความเข้มข้นของความเค้นสูงที่ขอบ
-
เกรดวัสดุสแตนเลส - การเลือกตามการใช้งาน
สแตนเลสออสเทนิติก
เกรด
เกรด
เกรด
การขึ้นรูปเย็น
อุณหภูมิ: อุณหภูมิห้อง (20°C – 40°C)
-
อุปกรณ์: เครื่องพับ, เครื่องดัดโค้ง, หรือเครื่องอัดไฮดรอลิกพร้อมแม่พิมพ์ที่เข้าคู่กัน
-
ความหนาโดยทั่วไป: 2 มม. – 20 มม. (ขึ้นรูปเย็นได้)
-
การชดเชยการดีดกลับ: ปรับขนาดแม่พิมพ์ 0.5% – 2.0% ของรัศมีส่วนโค้งหลักตามความแข็งแรงครากของวัสดุ
-
ความเครียดจากการขึ้นรูปสูงสุด: ≤ 15% สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก; ≤ 10% สำหรับสแตนเลสดูเพล็กซ์ (เพื่อป้องกันการแตกร้าว)
-
การวัดปริมาณเฟอร์ไรต์ (ดูเพล็กซ์หลังการขึ้นรูปเย็น): ปริมาณเฟอร์ไรต์ต้องอยู่ระหว่าง 35% – 65% ตาม ASTM E562 การขึ้นรูปเย็นอาจเพิ่มปริมาณเฟอร์ไรต์เป็น > 65% – ต้องอบอ่อนแบบสารละลาย
-
หลังการขึ้นรูปเย็น: อบอ่อนแบบสารละลาย (ให้ความร้อนที่ 1,040°C – 1,100°C, ชุบน้ำ) สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก หากความเครียดจากการขึ้นรูป > 10% หรือหากการใช้งานต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด (ตาม ASME VIII-1 UG-79)
-
การขึ้นรูปด้วยความร้อน
อุณหภูมิ: 900°C – 1,100°C (สแตนเลสออสเทนิติก); 1,000°C – 1,150°C (สแตนเลสดูเพล็กซ์)
-
อัตราการให้ความร้อน: ≤ 150°C/ชั่วโมง (เพื่อป้องกันการเติบโตของเม็ดเกรน)
-
บรรยากาศการขึ้นรูป: การไล่ก๊าซเฉื่อยหรือการเคลือบป้องกันเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการเกิดคราบ
-
หลังการขึ้นรูปด้วยความร้อน:
-
สแตนเลสออสเทนิติก: อบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,040°C – 1,060°C, ชุบน้ำหรือทำให้เย็นด้วยอากาศอย่างรวดเร็ว
-
สแตนเลสดูเพล็กซ์: อบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,040°C – 1,080°C, ชุบน้ำ (เพื่อคืนสมดุลของเฟอร์ไรต์/ออสเทนไนต์)
-
สำหรับความหนา > 20 มม.: ต้องชุบน้ำเพื่อป้องกันการตกตะกอนของคาร์ไบด์และเฟสซิกม่า (ดูเพล็กซ์)
-
การหมุน (การขึ้นรูปด้วยการไหล)
กระบวนการ: แผ่นจะหมุนและกดทับบนแกนเพื่อขึ้นรูปทรงของหัว
-
อุณหภูมิ: เย็นหรือร้อน (การหมุนแบบอุ่นที่ 200°C – 400°C สำหรับดูเพล็กซ์)
-
ความหนาโดยทั่วไป: 2 มม. – 12 มม.
-
การใช้งาน: หัวผนังบางสำหรับถังเก็บ, ภาชนะแรงดันต่ำ, เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
-
ข้อดี: ต้นทุนแม่พิมพ์ต่ำ; เหมาะสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลาง > 2,000 มม.
-
ข้อจำกัด: ความหนาลดลงที่บริเวณส่วนโค้งหลัก (โดยทั่วไปผนังบางลง 5% – 10%); ต้องวัดความหนาและชดเชยในการออกแบบแผ่นเปล่า
-
การออกแบบความหนา - ความหนาขั้นต่ำที่ต้องการ
ความหนาขั้นต่ำที่ต้องการสำหรับหัวแต่ละประเภทคำนวณตาม ASME VIII-1:
หัวรูปวงรี 2:1 (ตาม UG-32(d))
สูตร: t = (P × D) / (2 × S × E – 0.2 × P) × ตัวคูณแก้ไข
-
โดยที่: P = แรงดันออกแบบ, D = เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน, S = ความเค้นที่ยอมรับได้, E = ประสิทธิภาพรอยต่อ
-
ตัวคูณแก้ไขสำหรับวงรี 2:1: 1.0 (ตัวคูณมาตรฐานที่ใช้สำหรับ D/2h = 2.0)
-
สำหรับ D/2h ≠ 2.0: ใช้การคำนวณดัชนีความเค้นตามภาคผนวก 1-4
-
หัวโทริสเฟียริคัล (ตาม UG-32(e))
สูตร: t = (0.885 × P × L) / (S × E – 0.1 × P)
-
โดยที่ L = รัศมีส่วนโค้งหลัก (โดยทั่วไป L = D สำหรับหัวโทริสเฟียริคัลมาตรฐาน)
-
รัศมีส่วนโค้งต้อง ≥ 6% ของ D (ขั้นต่ำ 3% ตาม ASME VIII-1)
-
หัวครึ่งวงกลม (ตาม UG-32(f))
สูตร: t = (P × R) / (2 × S × E – 0.2 × P)
สูตร: t = d × sqrt(C × P / S × E)
-
โดยที่: d = เส้นผ่านศูนย์กลาง, C = ตัวคูณการจำกัดขอบ (0.33 – 0.50)
-
ค่า C ขึ้นอยู่กับวิธีการยึดขอบ (เชื่อม, ขันน็อต, หรือรวมเป็นชิ้นเดียว)
-
ความคลาดเคลื่อนของความหนา (หัวที่ขึ้นรูปแล้ว)
ความหนาขั้นต่ำหลังการขึ้นรูป: ≥ 90% ของความหนาตามชื่อตาม ASME VIII-1 UG-79
-
ต้องรวมค่าเผื่อความบางในการเลือกความหนาของแผ่นเปล่า
-
การวัดความหนา: 10% ของพื้นที่ผิว (ขั้นต่ำ 5 จุด) – เครื่องวัดความหนาอัลตราโซนิก
-
ความคลาดเคลื่อนของมิติ (ตาม ASME VIII-1 UG-81 / GB/T 25198)
พารามิเตอร์
รอยต่อเชื่อมหัวกับผนัง
มุมบาก: 30° – 37.5° (V เดี่ยว หรือ V คู่)
-
ช่องว่างราก: 2 มม. – 4 มม.
-
หน้าสัมผัสราก: 1 มม. – 2 มม.
-
วัสดุเติม:
-
304L – ER308L
-
ก๊าซรอง: การไล่ก๊าซอาร์กอนสำหรับรอยต่อรากบนสแตนเลสออสเทนิติกและดูเพล็กซ์
-
การต่อหัวฉีดและแผ่นเสริมแรง
หัวฉีด: เชื่อมติดกับส่วนโค้งหลักหรือส่วนโค้งของหัว – ต้องมีแผ่นเสริมแรงตาม ASME VIII-1 UG-37 หากช่องเปิดเกินขนาดที่ยอมรับได้
สแตนเลสออสเทนิติก (304L/316L): โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องทำ PWHT; อย่างไรก็ตาม แนะนำให้ทำการอบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,040°C – 1,100°C พร้อมชุบน้ำหลังการขึ้นรูปด้วยความร้อนหรือหลังการเชื่อมส่วนหนา (> 20 มม.) เพื่อคืนความต้านทานการกัดกร่อน
-
สแตนเลสดูเพล็กซ์: อบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,040°C – 1,080°C พร้อมชุบน้ำหลังการขึ้นรูปด้วยความร้อนหรือการเชื่อมส่วนหนาใดๆ เพื่อคืนสมดุลของเฟอร์ไรต์/ออสเทนไนต์และป้องกันเฟสซิกม่า
-
321/347H: อบอ่อนแบบสารละลายที่ 1,040°C – 1,060°C หลังการขึ้นรูปด้วยความร้อนหรือการเชื่อม หากมีความกังวลเรื่องการทำให้ไวต่อการกัดกร่อน
-
การคลายความเค้น (400°C – 450°C) สำหรับ 17-4PH หลังการเชื่อม – ตามคำแนะนำของผู้ผลิต
-
ผิวสำเร็จและการทำให้ผิวคงทน
พื้นผิวด้านในและด้านนอก
ผิวสำเร็จจากโรงงาน (ขึ้นรูปแล้ว): พื้นผิวขึ้นรูปมาตรฐาน, Ra 3.2μm – 6.3μm
-
ผิวสำเร็จจากการดอง: อ่างกรด (HF/HNO₃) เพื่อขจัดคราบและชั้นออกไซด์ – คืนความต้านทานการกัดกร่อน
-
ผิวสำเร็จจากการทำให้ผิวคงทน: การบำบัดด้วยกรดไนตริกหรือกรดซิตริกเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนจากเหล็กและสร้างชั้นป้องกันขึ้นใหม่ – จำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมยา, อาหาร และการใช้งานที่กัดกร่อน
-
ผิวสำเร็จจากการขัดด้วยไฟฟ้า: Ra ≤ 0.4μm – สำหรับอุตสาหกรรมยา, เทคโนโลยีชีวภาพ, น้ำบริสุทธิ์พิเศษ
-
ผิวสำเร็จจากการขัดด้วยเครื่องจักร: Ra 0.8μm – 1.6μm (เบอร์ 180 – 320) – สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร, นม, เครื่องสำอาง
-
ขั้นตอนการดองและการทำให้ผิวคงทน
สารละลายดอง (สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก): 10% – 20% HNO₃ + 1% – 3% HF, อุณหภูมิ 20°C – 50°C, เวลาแช่ 10 – 60 นาที
-
สารละลายทำให้ผิวคงทน (สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก): 20% – 40% HNO₃, อุณหภูมิ 40°C – 50°C, เวลาแช่ 30 – 60 นาที
-
หลังการบำบัด: ล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน, ทำให้แห้งด้วยอากาศปราศจากน้ำมัน
-
การตรวจสอบการทำให้ผิวคงทน: การทดสอบ Ferroxyl ตาม ASTM A380 – ไม่มีการเปลี่ยนเป็นสีฟ้า (บ่งชี้ว่าเหล็กอิสระถูกกำจัดออกแล้ว)
-
การตรวจสอบและการทดสอบต่อหัว
การตรวจสอบมิติ
รัศมีส่วนโค้งหลัก: แม่แบบหรือการสแกน 3 มิติ – ความคลาดเคลื่อนตาม ASME VIII-1 UG-81
-
ความลึกภายใน: เกจวัดความลึก – ความคลาดเคลื่อน ±1.0%
-
ความหนา: เครื่องวัดความหนาอัลตราโซนิกที่ 10% ของพื้นที่ผิว – ความหนาขั้นต่ำ ≥ 90% ตามชื่อ
-
ความไม่กลม: สายวัดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นสัมผัส – ≤ 1.0% ของ ID
-
ความยาวและความกลมของหน้าแปลนตรง: คาลิปเปอร์และสายวัดเส้นผ่านศูนย์กลาง – ความคลาดเคลื่อนตามแบบ
-
การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE)
การตรวจสอบ
การทดสอบด้วยน้ำตาม ASME VIII-1 UG-99: แรงดันทดสอบ = 1.3 × แรงดันออกแบบ × (S ที่อุณหภูมิทดสอบ / S ที่อุณหภูมิออกแบบ)
-
ตัวกลางทดสอบ: น้ำสะอาดหรือน้ำปราศจากไอออน (เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์บนสแตนเลส)
-
ขีดจำกัดคลอไรด์ในน้ำทดสอบ: ≤ 50ppm (สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก) เพื่อป้องกัน SCC; ≤ 200ppm สำหรับดูเพล็กซ์
-
เวลาคงแรงดัน: อย่างน้อย 30 นาที
-
การยอมรับ: ไม่มีการลดลงของแรงดัน; ไม่มีการรั่วซึมที่มองเห็นได้ที่รอยต่อรอยเชื่อม
-
เอกสารประกอบการจัดส่ง
ใบรับรองการทดสอบวัสดุ (EN 10204 3.1 หรือ 3.2) – วัสดุแผ่นและวัสดุเติม
-
รายงานข้อมูลประทับตรา ASME U (ถ้ามี)
-
เอกสารข้อมูล GB/T 25198 (ถ้าเป็นมาตรฐานภายในประเทศ)
-
รายงานการตรวจสอบมิติ (รัศมีส่วนโค้งหลัก, ความลึก, ความหนา, ความไม่กลม, หน้าแปลนตรง)
-
รายงาน NDE – การสแกนพื้นผิว PT, การสแกนการเรียงชั้น UT, การสแกนรอยเชื่อม RT/UT (ถ้ามีการเชื่อม)
-
ข้อกำหนดกระบวนการขึ้นรูป (FPS) และบันทึกการขึ้นรูป (อุณหภูมิ, อัตราการให้ความร้อน, อัตราการเย็นตัว)
-
รายงานการวัดความหนา (บันทึกเครื่องวัดความหนาอัลตราโซนิก)
-
ใบรับรองการดอง/การทำให้ผิวคงทน (ถ้าดำเนินการ) – รวมถึงความเข้มข้นของอ่าง, อุณหภูมิ, และระยะเวลา
-
การทดสอบการตรวจสอบการทำให้ผิวคงทน (การทดสอบ Ferroxyl) – ถ้าจำเป็น
-
แผนภูมิการอบด้วยความร้อน (บันทึกเวลา-อุณหภูมิการอบอ่อนแบบสารละลาย) – ถ้าดำเนินการ
-
รายการตรวจสอบการเลือก - หัวสแตนเลส
ประเภทหัว - วงรี 2:1 / โทริสเฟียริคัล / ครึ่งวงกลม / กรวย / แบน
-
ID ของผนัง (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) – กำหนดขนาดและความลึกของหัว
-
แรงดันออกแบบ – กำหนดความหนาขั้นต่ำตาม ASME VIII-1 UG-32
-
อุณหภูมิออกแบบ – กำหนดความเค้นที่ยอมรับได้ (S) ตาม ASME II-D และเกรดวัสดุ
-
ของเหลวกระบวนการ – กำหนดเกรดสแตนเลส (304L / 316L / 321 / 347H / ดูเพล็กซ์)
-
ความเข้มข้นของคลอไรด์ – หาก > 200ppm, เลือก 316L (≤250ppm), ดูเพล็กซ์ 2205 (≤300ppm), หรือซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2507 (>300ppm)
-
ความต้องการวิธีการขึ้นรูป – ขึ้นรูปด้วยความร้อน (หนา > 20 มม.) หรือขึ้นรูปเย็น (บาง ≤ 20 มม.)
-
ความต้องการผิวสำเร็จ – โรงงาน / ดอง / ทำให้ผิวคงทน / ขัดด้วยไฟฟ้า / ขัดด้วยเครื่องจักร
-
ต้องการการต่อหัวฉีด – ระบุตารางหัวฉีด (ขนาด, พิกัด, ทิศทาง, ระยะยื่น)
-
ความต้องการ PWHT – ขึ้นอยู่กับวัสดุ, ความหนา, และการใช้งาน (โดยทั่วไปอบอ่อนแบบสารละลายสำหรับสแตนเลส)
-
ความต้องการ NDE – ตาม ASME VIII-1 หรือตามข้อกำหนดโครงการ
-
การเตรียมรอยต่อ – ประเภทบากขอบ (V เดี่ยว / V คู่) และมุมบาก (ถ้าจัดส่งพร้อมการเตรียมรอยต่อ)
-
แรงดันทดสอบ – สำหรับการทดสอบด้วยน้ำตาม UG-99 (ถ้าจัดส่งเป็นส่วนปิดที่ผ่านการทดสอบแล้ว)
-
ข้อจำกัดการออกแบบ - หัวสแตนเลส
หัวสแตนเลสในฐานะผลิตภัณฑ์เดี่ยวมีข้อจำกัดดังต่อไปนี้:
ไม่ได้รับการจัดอันดับสำหรับแรงดันภายในจนกว่าจะเชื่อมติดกับผนังหรือหน้าแปลน; การจัดอันดับแรงดันได้มาจากภาชนะที่ประกอบเสร็จสมบูรณ์
-
ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีคลอไรด์ > 200ppm โดยไม่เลือกเกรดที่เหมาะสม (316L สำหรับ ≤250ppm, ดูเพล็กซ์สำหรับ ≤300ppm, ซูเปอร์ดูเพล็กซ์สำหรับความเข้มข้นที่สูงขึ้น)
-
ไม่เหมาะสำหรับการทดสอบด้วยน้ำที่มีคลอไรด์ > 50ppm (สำหรับสแตนเลสออสเทนิติก) – เสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (SCC)
-
ไม่เหมาะสำหรับอุณหภูมิใช้งานสูงกว่า 600°C (สแตนเลสออสเทนิติก) หรือสูงกว่า 280°C (สแตนเลสดูเพล็กซ์) – จะเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสของวัสดุหรือการคืบเกินขีดจำกัดเหล่านี้
-
ไม่เหมาะสำหรับการหมุนเวียนความร้อนอย่างรุนแรง (> 1,000 รอบ/ปี) โดยไม่มีการวิเคราะห์ความล้าตาม ASME VIII-2 – ความเค้นตกค้างจากการขึ้นรูปเย็นอาจเร่งการล้มเหลวเนื่องจากความล้า
-
สำหรับหัวที่ต้องการการอบอ่อนแบบสารละลายหลังการขึ้นรูป, ชิ้นส่วนต้องได้รับการชุบน้ำใหม่; อัตราการเย็นตัวส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลสุดท้าย
-
