שלושה תהליכי ייצור ראשוניים מייצרים את האוגנים המשמשים במערכות צנרת: פרזול, יציקה וחיתוך מלוח. כל שיטה מייצרת אוגנים בעלי תכונות מכניות שונות, תקינות פנימית ומאפייני עלות שונים. הבנת ההבדלים הללו עוזרת לקונים ומהנדסים לציין את שיטת הייצור המתאימה לכל יישום.
סקירה כללית של ייצור אוגן
שיטת הייצור משפיעה על מבנה הגרגירים של האוגן, נקבוביות, תקינות פנימית, ובסופו של דבר הביצועים המכניים שלו בשירות. פרזול מייצר זרימת גרגרים מעולה מיושרת עם מתאר האוגן, וכתוצאה מכך חוזק והתנגדות עייפות הגבוהים ביותר. היציקה מאפשרת צורות מורכבות ונפחי ייצור גדולים במחיר-נמוך יותר ליחידה אך עם סיכון גבוה יותר לפגמים פנימיים. חיתוך ממלאי צלחות חסכוני לקטרים גדולים אך חסר את יתרון זרימת התבואה של חישול. דרישות הקוד מחייבות לעתים קרובות שיטות ייצור ספציפיות עבור שירותים מסוימים, כאשר אוגנים מזויפים נדרשים ליישומי לחץ גבוה- וטמפרטורה- גבוהה קריטיים.
אוגנים מחושלים
פרזול היא שיטת הייצור הנפוצה ביותר עבור אוגני ASME B16.5, במיוחד עבור גדלים עד NPS 24 ומדרגות לחץ גבוהות יותר. התהליך כולל חימום בילט פלדה לטמפרטורת חישול (בדרך כלל 1900-2300 מעלות פרנהייט) ויצירתו לצורה באמצעות פטיש פרזול או מכבש. היצירה החמה מייצרת זרימת גרגרים מתמשכת העוקבת אחר קו המתאר של האוגן, וכתוצאה מכך תכונות מכניות מעולות כולל חוזק, משיכות ועמידות בפני עייפות. לאגנים מחושלים יש נקבוביות מינימלית וצליל פנימי מעולה בהשוואה ליציקות. רוב אוגני השירות הקריטיים מחושלים כדי להבטיח אמינות מרבית.
| נֶכֶס | מְזוּיָף | יָצוּק | צלחת לחתוך |
|---|---|---|---|
| זרימת תבואה | רציף, עוקב אחר קו המתאר | איזוטרופי, ללא כיוון גרגר | כיוון גלגול בלבד |
| תקינות פנימית | נקבוביות מעולה, מינימלית | משתנה, סיכון לנקבוביות | טוב (איכות צלחת) |
| חוזק מכני | הֲכִי גָבוֹהַ | לְמַתֵן | לְמַתֵן |
| התנגדות לעייפות | מְעוּלֶה | טוֹב | טוֹב |
| תוצאות NDT | הכי עקבי | הכי משתנה | עִקבִי |
| גודל מקסימלי | מוגבל על ידי קיבולת חישול | כמעט בלתי מוגבל | ללא הגבלה (צלחת) |
| עלות יחסית (כמות קטנה) | לְמַתֵן | גבוה (כלי עבודה) | נָמוּך |
| עלות יחסית (כמות גדולה) | לְמַתֵן | הכי נמוך | גָבוֹהַ |
אוגנים יצוקים
היציקה כוללת יציקת מתכת מותכת לתוך תבנית ומתן לה להתמצק בצורת האוגן. התהליך חסכוני עבור גיאומטריות אוגן מורכבות וכמויות ייצור גדולות, מכיוון שעלות עיבוד התבנית הראשונית מתפרסת על פני יחידות רבות. עם זאת, מבנה הגרגירים היצוקים הוא איזוטרופי וחסר הכיוון הכיווני של חישולים. לאוגנים יצוקים יש סיכון גבוה יותר לפגמים פנימיים כולל נקבוביות, חללי התכווצות ותכלילים לא-מתכתיים. הם מקובלים ליישומים לא-קריטיים,-בלחץ נמוך לפי הקודים הרלוונטיים, אך אסורים לפי קודים מסוימים עבור שירותים מסוכנים.
אוגני לוח חתוך
אוגני לוחות חתוכים מעובדים ישירות ממלאי לוחות פלדה מגולגלים, בדרך כלל בקטרים גדולים מעבר ליכולות הפרזול הסטנדרטיות (מעל NPS 24). פרופיל האוגן נחתך מלוח באמצעות חיתוך פלזמה, לייזר או סילון מים, ולאחר מכן מעובד לממדים סופיים. לאוגני צלחת חתוכים אין יתרון בזרימת גרגרים מכיוון שכיוון גלגול הצלחת מספק חוזק רק במישור הצלחת. הם מוגבלים לדרגות לחץ נמוכות יותר עקב אילוצי עובי צלחת והן נפוצות ביותר עבור יישומי צנרת מבניים ולא-קריטיים שבהם העלות של אוגנים מחושלים או יצוקים גדולים תהיה עצומה.
השוואת איכות
אוגנים מחושלים מספקים באופן עקבי את השילוב הטוב ביותר של תכונות מכניות, תקינות פנימית ואמינות. דפוס זרימת התבואה באוגן מזויף עוקב אחר קו המתאר של האוגן, ומספק חוזק מרבי היכן שהוא נחוץ ביותר. אוגנים יצוקים יכולים להשיג תכונות מקובלות עבור יישומים רבים אך יש להם את תוצאות ה-NDT המשתנות ביותר בשל השונות המובנית של תהליך היציקה. לאוגני צלחת חתוכים יש תכונות התואמות לכיוון גלגול הצלחת, שהוא פחות אחיד מהתכונות הכל-כיווניות של פרזול. עבור יישומי מתח מחזוריים ו-גבוהים, אוגנים מחושלים הם הבחירה המועדפת.
השוואת עלויות
לפרזול יש עלויות כלי עבודה מתונות והוא חסכוני- עבור כמויות ייצור בינוניות עד גדולות. ליציקה יש עלות כלי עבודה ראשוניים גבוהים (יצירת דפוסים) אך העלות הנמוכה ביותר ליחידה- בהיקפים גבוהים. לצלחת לחתוך אין עלות כלים והיא האפשרות החסכונית ביותר עבור כמויות קטנות בגדלים גדולים. עלויות העיבוד דומות בכל השיטות ברגע שהצורה הגסה מיוצרת. עלויות הטיפול בחום משתנות בהתאם לחומר ולמאפיינים המכניים הנדרשים, כאשר כמה דרגות סגסוגת דורשות מחזורי טיפול בחום יקרים לאחר-.
דרישות תקנים
ASME B16.5 מתיר אוגנים המיוצרים על ידי פרזול, יציקה או חיתוך מלוח, בתנאי שמפרט החומר ודרישות המאפיינים המכניים מתקיימים. מפרטי חומרים מסוימים דורשים באופן ספציפי מוצרים מזויפים (למשל, ASTM A182), בעוד שאחרים מאפשרים שיטות ייצור מרובות. חלק מקודי המפעל ומפרטי הבעלים אוסרים על אוגנים יצוקים עבור שירותים מסוכנים מסוימים בשל הסיכון הגבוה יותר לפגמים פנימיים. דרישות העקיבות חלות ללא קשר לשיטת הייצור, ודרישות בדיקת ההשפעה אינן תלויות בשיטה-. הפתרון העיקרי הוא שאוגנים מחושלים מספקים את החוזק והאמינות הטובים ביותר עבור שירות קריטי, בעוד שאוגני יציקה ופלחות משרתים יישומים ספציפיים שאינם- קריטיים.
מוצרי אוגן
