Različiti protokoli ispitivanja (Brinell, Rockwell, Vickers) imaju procedure specifične za projekat koji se testira. Rockwell T test je pogodan za inspekciju svjetlosnih zidnih cijevi rezanjem cijevi po dužini i ispitivanjem zida od unutrašnjeg prečnika, a ne od vanjskog prečnika.
Naručivanje cijevi je poput odlaska u salon automobila i naručivanja automobila ili kamiona. Danas, mnoge dostupne opcije omogućavaju kupcima da prilagode vozilo na različite načine - boje unutrašnjosti i eksterijera, pakete unutrašnjih ukrasa, opcije eksterijera, izbor pogonskih agregata i audio sistem koji je gotovo konkurentan sistemu za kućnu zabavu. S obzirom na sve ove opcije, možda niste zadovoljni.
Čelične cijevi su upravo to. Ima hiljade opcija ili specifikacija. Osim dimenzija, specifikacija navodi kemijska i nekoliko mehaničkih svojstava kao što su minimalna čvrstoća tečenja (MYS), krajnja zatezna čvrstoća (UTS) i minimalno istezanje prije loma. Međutim, mnogi u industriji - inženjeri, agenti za nabavku i proizvođači - koriste samo jednu prihvaćenu industriju, a koristimo samo jednu tvrdu karakteristiku.
Pokušajte naručiti automobil po jednoj karakteristici („Treba mi auto sa automatskim mjenjačem“) i nećete pretjerati s prodavačem. On mora ispuniti obrazac za narudžbu s mnogo opcija. Cijev je upravo to – da bi dobio pravu cijev za primenu, proizvođaču cijevi treba više informacija od samo tvrdoće.
Kako tvrdoća postaje priznata zamjena za druga mehanička svojstva? Vjerovatno je počelo s proizvođačem cijevi. Budući da je ispitivanje tvrdoće brzo, jednostavno i zahtijeva relativno jeftinu opremu, prodavci cijevi često koriste ispitivanje tvrdoće kako bi uporedili dvije cijevi. Da bi izvršili test tvrdoće, sve što im je potrebno je glatka dužina cijevi i stalak za ispitivanje.
Tvrdoća cijevi dobro korelira sa UTS-om, i kao pravilo, postoci ili procentualni rasponi su korisni u procjeni MYS-a, tako da je lako vidjeti kako ispitivanje tvrdoće može biti prikladan proxy za druga svojstva.
Također, drugi testovi su relativno složeni. Dok ispitivanje tvrdoće traje samo minutu ili nešto više na jednoj mašini, MYS, UTS i ispitivanje izduženja zahtijeva pripremu uzorka i značajno ulaganje u veliku laboratorijsku opremu. Poređenja radi, potrebno je nekoliko sekundi da operater mlinova cijevi izvrši test tvrdoće i sati profesionalnom metalurškom tehničaru da izvrši provjeru čvrstoće. Nije teško izvršiti provjeru čvrstoće.
Ovo ne znači da proizvođači inženjerskih cijevi ne koriste ispitivanje tvrdoće. Može se reći da većina ljudi to radi, ali pošto oni mjere ponovljivost i procjenu obnovljivosti na svoj opremi za ispitivanje, dobro su svjesni ograničenja testa. Većina koristi procjenu tvrdoće cijevi kao dio proizvodnog procesa, ali je ne koriste za kvantificiranje/prolazak svojstva cijevi.
Zašto trebate znati o MYS, UTS i minimalnom izduženju? Oni ukazuju na to kako će se cijev ponašati u montaži.
MYS je minimalna sila koja uzrokuje trajnu deformaciju materijala. Ako pokušate lagano savijati ravnu žicu (poput vješalice) i otpustiti pritisak, dogodit će se jedna od dvije stvari: vratit će se u prvobitno stanje (ravno) ili će ostati savijena. Ako je još uvijek ravna, niste prošli MYS. Ako je i dalje pregažena, vi ste je savijeni.
Sada upotrijebite kliješta da pričvrstite oba kraja žice. Ako možete pocijepati žicu na dva dijela, prekoračili ste njen UTS. Stavljate veliku napetost na nju i imate dvije žice da pokažete svoj nadljudski napor. Ako je originalna dužina žice 5 inča, a dvije dužine nakon kvara zbirom do 6 inča, žica je rastegnuta unutar 2 inča, stvarna mjera rastegnuta je 2 %. tačka kvara, ali kako god – koncept potezne žice ilustruje UTS.
Čelične fotomikrografske uzorke treba izrezati, polirati i nagrizati koristeći blago kiselu otopinu (obično dušičnu kiselinu i alkohol (nitroetanol)) da bi zrna bila vidljiva. Povećanje od 100x se obično koristi za pregled čeličnih zrnaca i određivanje veličine zrna.
Tvrdoća je test kako materijal reaguje na udar. Zamislite da stavite kratak komad cijevi u škripac sa nazubljenim čeljustima i okrenete škripac da se zatvori. Osim što izravnavaju cijev, čeljusti stege također ostavljaju udubljenja na površini cijevi.
Tako funkcionira test tvrdoće, ali nije tako grub. Ovaj test ima kontroliranu veličinu udarca i kontrolirani pritisak. Ove sile deformiraju površinu, stvarajući udubljenje ili udubljenje. Veličina ili dubina udubljenja određuju tvrdoću metala.
Za procjenu čelika, uobičajeni testovi tvrdoće su Brinell, Vickers i Rockwell. Svaki ima svoju skalu, a neki imaju više metoda ispitivanja, kao što su Rockwell A, B i C. Za čelične cijevi, ASTM specifikacija A513 upućuje na Rockwell B test (skraćeno kao HRB ili RB). Rockwell B test mjeri razliku između prečnika primarnog opterećenja i penetracije čelične kuglice 1⁄1. 100 kgf. Tipičan rezultat za standardni meki čelik je HRB 60.
Naučnici za materijale znaju da je tvrdoća linearno povezana sa UTS. Stoga, data tvrdoća može predvidjeti UTS. Isto tako, proizvođači cijevi znaju da su MYS i UTS povezani. Za zavarene cijevi, MYS je obično 70% do 85% UTS. Tačan iznos ovisi o procesu izrade cijevi. I) i MYS od 80%, ili 48.000 PSI.
Najčešća specifikacija cijevi u općoj proizvodnji je maksimalna tvrdoća. Osim veličine, inženjer se bavio specificiranjem zavarene cijevi zavarene električnim otporom (ERW) u dobrom radnom rasponu, što bi moglo rezultirati maksimalnom tvrdoćom od moguće HRB 60 koji se nalazi na crtežu komponente. Ova odluka sama po sebi dovodi do niza konačnih mehaničkih svojstava, uključujući i samu tvrdoću.
Prvo, tvrdoća HRB 60 nam ne govori mnogo. Očitavanje HRB 60 je bezdimenzionalni broj. Materijal procijenjen sa HRB 59 je mekši od materijala testiranog sa HRB 60, a HRB 61 je tvrđi od HRB 60, ali za koliko? u udaljenosti u odnosu na vrijeme), ili UTS (mjereno u funtama po kvadratnom inču). Očitavanje HRB 60 nam ne govori ništa konkretno. Ovo je svojstvo materijala, ali ne i fizičko svojstvo. Drugo, ispitivanje tvrdoće nije prikladno za ponovljivost ili reproduktivnost. Procjena dvije lokacije na ispitnom uzorku, čak i ako je očitavanje svake druge lokacije često blisko. priroda testa. Nakon što je pozicija izmjerena, ne može se mjeriti drugi put da bi se potvrdili rezultati. Ponovljivost testa nije moguća.
To ne znači da je ispitivanje tvrdoće nezgodno. U stvari, ono pruža dobar vodič za UTS materijala, i to je brz i jednostavan test za izvođenje. Međutim, svi koji su uključeni u specifikaciju, kupovinu i proizvodnju cijevi trebaju biti svjesni njegovih ograničenja kao parametra testiranja.
Budući da "normalne" cijevi nisu dobro definirane, proizvođači cijevi ih često sužavaju na dvije najčešće korištene čelične cijevi i vrste cijevi definirane u ASTM A513: 1008 i 1010. Čak i nakon eliminacije svih drugih tipova cijevi, mogućnosti u pogledu mehaničkih svojstava ova dva tipa cijevi su široko otvorene. Zapravo, ove vrste cijevi imaju najširi raspon mehaničkih svojstava.
Na primjer, cijev je opisana kao meka ako je MYS niska, a izduženje veliko, što znači da ima bolje rezultate u zatezanju, otklonu i vezivanju od cijevi opisane kao tvrda, koja ima relativno visok MYS i relativno nisko izduženje. Ovo je slično razlici između meke i tvrde žice, kao što su vješalice i bušilice.
Izduženje je samo po sebi još jedan faktor koji ima značajan utjecaj na kritične primjene cijevi. Cijevi s velikim izduženjem mogu izdržati vlačne sile;materijali sa malim istezanjem su krhkiji i stoga skloniji katastrofalnim kvarovima tipa zamora. Međutim, istezanje nije direktno povezano sa UTS, što je jedino mehaničko svojstvo direktno povezano sa tvrdoćom.
Zašto se mehanička svojstva cijevi toliko razlikuju? Prvo, kemijski sastav je drugačiji. Čelik je čvrsta otopina željeza i ugljika i drugih važnih legura. Radi jednostavnosti, ovdje ćemo se pozabaviti samo procentima ugljika. Atomi ugljika zamjenjuju neke od atoma željeza, formirajući kristalnu strukturu čelika. ASTM 1008%. je sveobuhvatni broj od 0 do 0% od posebnog sadržaja ugljika koji je primarni. proizvodi jedinstvena svojstva kada je sadržaj ugljika u čeliku ultra nizak. ASTM 1010 navodi sadržaj ugljika između 0,08% i 0,13%. Ove razlike ne izgledaju velike, ali su dovoljno velike da naprave veliku razliku na drugim mjestima.
Drugo, čelična cijev može biti proizvedena ili proizvedena i naknadno obrađena u sedam različitih proizvodnih procesa. ASTM A513 koji se odnosi na proizvodnju ERW cijevi navodi sedam tipova:
Ako hemijski sastav čelika i koraci proizvodnje cijevi nemaju utjecaja na tvrdoću čelika, šta je? Odgovor na ovo pitanje znači proučavanje detalja. Ovo pitanje postavlja još dva pitanja: Koji detalji i koliko blizu?
Detalji o zrnima od kojih se sastoji čelik su prvi odgovor. Kada se čelik proizvodi u primarnoj čeličani, on se ne hladi u ogroman blok s jednom karakteristikom. Kako se čelik hladi, molekule čelika se organiziraju u ponavljajuće uzorke (kristali), slično kao što se formiraju pahulje. Nakon što se formiraju kristali, oni se agregiraju u grupe koje se zrna zrna koja rastu, a zrna se hlade i zrna rastu. posljednje molekule čelika apsorbiraju zrnca. Sve se ovo događa na mikroskopskom nivou jer je prosječna veličina čeličnog zrna široka oko 64 µ ili 0,0025 inča. Iako je svako zrno slično sljedećem, ono nije isto. Oni se neznatno razlikuju po veličini, orijentaciji i sadržaju ugljika. Interfejs između zrna vezanih za zrnca se zove, na primjer, čelik ne uspije zbog orijentacije zrna do zrna. granice zrna.
Koliko daleko morate gledati da biste vidjeli vidljiva zrna? 100x uvećanje ili 100x ljudski vid je dovoljno. Međutim, samo gledanje neobrađenog čelika sa 100 puta većom snagom ne otkriva mnogo. Uzorak se priprema poliranjem uzorka i nagrizanjem površine kiselinom (obično dušičnom kiselinom i alkoholom) itd. koja se zove nitroetanol.
Zrna i njihova unutrašnja rešetka određuju udarnu čvrstoću, MYS, UTS i izduženje koje čelik može izdržati prije loma.
Koraci proizvodnje čelika, kao što je toplo i hladno valjanje trake, naprežu strukturu zrna;ako trajno mijenjaju oblik, to znači da naprezanje deformira zrno. Ostali koraci obrade, kao što je namotavanje čelika u kolutove, odmotavanje i deformiranje čeličnih zrnaca kroz mlin za cijevi (da bi se formirala i dimenzionirala cijev). Hladno izvlačenje cijevi na trnu također vrši pritisak na materijal, kao što su proizvodni koraci, kao što je oblikovanje kraja i savijanje zrna.
Gore navedeni koraci smanjuju duktilnost čelika, a to je njegova sposobnost da izdrži naprezanje zatezanja (izvlačenje). Čelik postaje krhak, što znači da će se vjerovatnije slomiti ako nastavite raditi na njemu. Izduženje je jedna komponenta duktilnosti (kompresibilnost je druga). Važno je razumjeti da se kvar najčešće događa, a ne za vrijeme relativnog vlačnog naprezanja. kapacitet istezanja. Međutim, čelik se lako deformiše pod pritiskom - duktilan je - što je prednost.
Beton ima visoku tlačnu čvrstoću, ali nisku duktilnost u odnosu na beton. Ova svojstva su suprotna osobinama čelika. Zbog toga se beton koji se koristi za ceste, zgrade i trotoare često postavlja armaturom. Rezultat je proizvod jačine dva materijala: pod zatezanjem, čelik je jak, a pod pritiskom beton.
Tokom hladnog rada, kako se duktilnost čelika smanjuje, njegova tvrdoća se povećava. Drugim riječima, on će se stvrdnuti. Ovisno o situaciji, to može biti od koristi;međutim, to može biti nedostatak jer se tvrdoća izjednačava s lomljivošću. To jest, kako čelik postaje tvrđi, postaje manje elastičan;stoga je veća vjerovatnoća da će propasti.
Drugim riječima, svaki korak procesa troši dio duktilnosti cijevi. Postaje sve tvrđi kako dio radi, a ako je pretvrd, u osnovi je beskorisan. Tvrdoća je krhkost, a lomljiva cijev će vjerovatno pokvariti kada se koristi.
Da li proizvođač ima neke opcije u ovom slučaju? Ukratko, da. Ta opcija je žarenje, i iako nije baš magična, ono je što je moguće bliže magiji.
Laički rečeno, žarenje uklanja sve efekte fizičkog naprezanja na metal. Ovaj proces zagrijava metal do temperature oslobađanja od naprezanja ili rekristalizacije, čime se eliminišu dislokacije. Ovisno o specifičnoj temperaturi i vremenu korištenom u procesu žarenja, proces na taj način vraća dio ili cijelu njegovu duktilnost.
Zavarivanje i kontrolirano hlađenje promovira rast zrna. Ovo je korisno ako je cilj umanjiti materijal, ali prenoseći je nerazumljiv za njenu približno.
Trebamo li odbaciti specifikaciju tvrdoće? ne. Karakteristike tvrdoće su vrijedne prvenstveno kao referentna tačka pri određivanju čeličnih cijevi. Korisna mjera, tvrdoća je jedna od nekoliko karakteristika koje treba navesti prilikom narudžbe cjevastog materijala i provjeriti po prijemu (i treba se zabilježiti uz svaku pošiljku). Kada je kontrola tvrdoće standard za inspekciju, ona bi trebala imati odgovarajuće vrijednosti kontrolnog raspona.
Međutim, to nije pravi test za kvalifikovanje (prihvatanje ili odbijanje) materijala. Osim tvrdoće, proizvođači bi trebali povremeno testirati pošiljke kako bi utvrdili druga relevantna svojstva, kao što su MYS, UTS ili minimalno izduženje, ovisno o primjeni cijevi.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
Tube & Pipe Journal postao je prvi časopis posvećen opsluživanju industrije metalnih cijevi 1990. godine. Danas ostaje jedina publikacija u Sjevernoj Americi posvećena industriji i postao je izvor informacija od najvećeg povjerenja za profesionalce u cijevima.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The FABRICATOR, lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Digitalno izdanje The Tube & Pipe Journal je sada potpuno dostupno, pružajući lak pristup vrijednim industrijskim resursima.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju časopisa STAMPING Journal, koji pruža najnovija tehnološka dostignuća, najbolje prakse i vijesti iz industrije za tržište štancanja metala.
Uživajte u potpunom pristupu digitalnom izdanju The Additive Reporta kako biste saznali kako se aditivna proizvodnja može koristiti za poboljšanje operativne efikasnosti i povećanje profita.
Sada s punim pristupom digitalnom izdanju The Fabricator en Español, lak pristup vrijednim industrijskim resursima.