在 42 MPa 這個“7 倍於家庭(tíng)自來水”的超高壓世界裏(lǐ),管係裏最脆弱的地方往往(wǎng)不是直管,而是三通。選“鍛造三通”還是“整體鍛鋼”?一句話:都能用,但花的錢、冒的風險、交的貨期完全不(bú)同。下麵把技(jì)術賬拆成 5 步,幫你 5 分鍾看懂。
先(xiān)對齊基準:42 MPa 到底多“恐怖”
ASME B31.3 把 42 MPa 劃在“高壓(High Pressure)”區間,碳鋼設計應力(lì) 138 MPa,此時壁厚公式 δ = PD/(2SE-0.8P) 算出的理論壁(bì)厚(hòu)已達 30 mm。再加上腐蝕(shí)餘(yú)量 3 mm,實際壁厚 33 mm——這已(yǐ)經接近普通熱軋管的上限,焊接熱輸入稍大,熱影(yǐng)響區就會“軟一塊”,留下隱患。
鍛造三通(tōng):兩(liǎng)塊料(liào)“焊”成一條岔路
鍛造三通是“兩個鍛製半夾套 + 一段主管”組焊而成,金屬(shǔ)流線在焊縫處被迫(pò) 90° 拐彎,強度靠焊縫(féng)補齊。優點:模具小,重(chóng)量輕,材料利(lì)用(yòng)率 65 %;缺點:
一條環焊縫(féng) + 兩條縱(zòng)焊縫,42 MPa 下(xià)需 100 % UT+RT,探傷費用≈ 1.2 萬元/件;
焊縫疲勞壽命隻有母材的(de) 45 %(ASME VIII-2 曲線),在 10⁴ 次壓力脈(mò)衝後易出現趾端裂(liè)紋;
氫(qīng)工況下,焊(hàn)縫硬(yìng)度 > 22 HRC 就可能氫致開(kāi)裂(liè),需要焊後(hòu) 620 ℃ 退火,交貨(huò)期 +10 天。
整體鍛鋼:把“岔路”直(zhí)接雕出來
整體鍛鋼三通(tōng)是一根 80 kg 的圓鋼直接模鍛,金屬流線連續,沒(méi)有焊縫。優點:
強(qiáng)度與母材一致(zhì),疲勞壽(shòu)命 ≥ 10⁵ 次,安全係數 3.2;
無焊縫,氫脆風險(xiǎn)極低,可(kě)直接用於 70 MPa 氫站;
交貨狀態一次成型,後續隻需加工坡口,周期 7 天。
缺(quē)點也明顯:
需要(yào) 6 000 t 螺旋壓力機,模具費 18 萬元/套;
材料利(lì)用率僅 35 %,毛坯重 80 kg,成品 28 kg,料頭 52 kg 隻能當廢鋼;
單件價格≈ 2.8 萬元,是鍛造三通的 1.9 倍。
一張表算清綜(zōng)合成本(DN50、42 MPa、316L)
| 項目 | 鍛造三通 | 整體鍛鋼 |
|---|
| 毛坯費 | 0.8 萬 | 1.5 萬 |
| 焊接+探傷 | 1.2 萬 | 0 |
| 熱(rè)處理 | 0.3 萬 | 0 |
| 機加 | 0.2 萬 | 0.3 萬 |
| 模具攤銷 | 0 | 0.4 萬 |
| 合計 | 2.5 萬(wàn) | 2.2 萬 |
| 交貨周期(qī) | 18 天 | 7 天 |
注:批量 ≥ 30 件時,整(zhěng)體鍛鋼模具費被攤薄,單件成本反比鍛造三通低 8 %。
結(jié)論(lùn):按介質、批量、壽命三選一
氫能、超臨界 CO₂、脈衝頻(pín)繁(fán)(≥ 2 次/小時)——選整(zhěng)體鍛鋼,安全餘(yú)量高;
天(tiān)然氣支線、批量 ≥ 30 件、設計壽命 20 年——整體鍛(duàn)鋼綜合成本更低;
一次性項目(mù)、預(yù)算卡得緊、無氫工況——鍛造三通也能用,記(jì)得 100 % 探傷+焊(hàn)後熱(rè)處理。
把強度、壽命、成本(běn)都擺到桌麵後(hòu),答案不再神秘:
“42 MPa 不怕貴,就(jiù)整鍛;想省錢,就鍛焊,但記(jì)得把焊縫當親兒子養(yǎng)。”
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