Diversi protokolli di prova (Brinell, Rockwell, Vickers) anu prucedure specifiche à u prughjettu sottu test. U test Rockwell T hè adattatu per inspeccionà i tubi di u muru di luce, tagliando u tubu longu è pruvà u muru da u diametru internu piuttostu cà u diametru esternu.
Cumandà un tubu hè un pocu cum'è andà in un concessionariu di vittura è urdinà una vittura o un camion. Oghje, e numerose opzioni dispunibili permettenu à i cumpratori di persunalizà u veiculu in una varietà di manere - culori interni è esterni, pacchetti di finiture interni, opzioni di stile esterno, scelte di powertrain, è un sistema audio chì quasi rivali cù un sistema di divertimentu in casa.
I tubi d'acciaio sò solu questu. Hà millaie d'opzioni o specificazioni. In più di dimensioni, a specificazione elenca proprietà chimiche è meccaniche cum'è a forza di rendimentu minimu (MYS), a forza di trazione finale (UTS), è l'allungamentu minimu prima di fallimentu.
Pruvate l'urdinamentu di una vittura per una sola caratteristica ("Aghju bisognu di una vittura cù una trasmissioni automatica") è ùn sarete micca troppu luntanu cù un venditore. Hà da compie un furmulariu d'ordine cù parechje opzioni. Pipe hè solu questu - per ottene u pipa ghjustu per l'applicazione, u fabricatore di pipa hà bisognu di più infurmazione cà solu durezza.
Cumu a durezza diventa un sustitutu ricunnisciutu per altre proprietà meccaniche? Hè prubabilmente principiatu cù un pruduttore di pipa. Perchè a prova di durezza hè rapida, faciule, è esige un equipamentu relativamente pocu prezzu, i venditori di tubi spessu usanu teste di durezza per paragunà dui tubi.
A durezza di u tubu hè correlata bè cù l'UTS, è in regula, percentuali o intervalli di percentualità sò utili per l'estimazione di MYS, cusì hè faciule per vede cumu a prova di durezza pò esse un proxy adattatu per altre pruprietà.
Inoltre, altri testi sò relativamente cumplessi. Mentre a prova di durezza dura solu un minutu o più nantu à una sola macchina, MYS, UTS è a prova di allungamentu necessitanu a preparazione di campioni è un investimentu significativu in un grande equipamentu di laboratoriu. Cum'è un paragone, ci vole seconde per un operatore di mulinu di tubi per fà una prova di durezza è ore per un tecnicu metallurgicu prufessiunale per realizà una prova di tensione.
Questu ùn vole micca dì chì i pruduttori di tubi ingegneriati ùn utilizanu micca test di durezza. Hè sicuru di dì chì a maiò parte di a ghjente facenu, ma perchè facenu valutazioni di ripetibilità è riproducibilità in tutti i so equipaghji di teste, sò ben cunuscenti di e limitazioni di a prova. A maiò parte di a valutazione di a durezza di u tubu cum'è parte di u prucessu di produzzione, ma ùn l'utilizanu micca per quantificà e proprietà di u tubu.
Perchè avete bisognu di sapè MYS, UTS è allungamentu minimu? Indicanu cumu si cumportanu u tubu in l'assemblea.
MYS hè a forza minima chì pruvuca a deformazione permanente di u materiale. Se pruvate à piegà un filu drittu (cum'è un appenditore) ligeramente è liberate a pressione, una di duie cose succederà: torna à u so statu uriginale (dirittu) o ferma curvatu. S'ellu hè sempre drittu, ùn avete micca passatu MYS.
Avà, aduprate pinze per chjappà e duie estremità di u filu. Se pudete strappà u filu in dui pezzi, avete più di u so UTS. Mettite assai tensione è avete dui fili per vede u vostru sforzu superumanu. Se a lunghezza originale di u filu hè 5 inch, è e duie lunghezze dopu à fallimentu aghjunghjenu à 6 inch, u filu hè allungatu in 21% inch, in una misura di 21%. u puntu di fallimentu, ma qualunque cosa - u cuncettu di filu di pull illustra l'UTS.
I campioni di fotomicrografia di l'acciaio anu da esse tagliati, lucidati è incisi cù una suluzione ligeramente acidica (di solitu àcitu nitricu è alcolu (nitroetanol)) per fà i granuli visibili. L'ingrandimentu 100x hè comunmente utilizatu per inspeccionà i grani d'acciaio è determinà a dimensione di granu.
A durezza hè una prova di cumu un materiale risponde à l'impattu. Immaginate di mette un pezzu di pipa in una morsa cù mandibula serrata è vultendu a morsa per chjude. In più di appiattà u tubu, i mandibuli di u vise lascianu ancu indentazioni nantu à a superficia di u tubu.
Hè cusì chì a prova di durezza funziona, ma ùn hè micca cusì rough.This test hà una dimensione d'impattu cuntrullata è una pressione cuntrullata. Queste forze deformanu a superficia, creendu una indentazione o indentazione. A dimensione o a prufundità di l'indentazione determina a durezza di u metallu.
Per a valutazione di l'azzaru, i testi di durezza cumuni sò Brinell, Vickers è Rockwell. Ognunu hà a so propria scala, è certi anu parechji metudi di teste, cum'è Rockwell A, B, è C. Per i tubi d'acciaio, a specifica ASTM A513 riferisce à a prova Rockwell B (abbreviata HRB o RB). 100 kgf. Un risultatu tipicu per l'acciaio dolce standard hè HRB 60.
I scientisti di i materiali sanu chì a durezza hè linearmente ligata à UTS. Per quessa, una certa durezza pò predichendu UTS. In listessu modu, i pruduttori di tubi sanu chì MYS è UTS sò rilativi. ch (PSI) è un MYS di 80%, o 48.000 PSI.
A specificazione di pipa più cumuna in a fabricazione generale hè a durezza massima. In più di a dimensione, l'ingegnere era preoccupatu di specificà un tubu saldatu à resistenza elettrica saldata (ERW) in un bonu intervallu di travagliu, chì puderia risultà in una durezza massima di possibbilmente HRB 60 chì trova u so modu nantu à u disegnu di i cumpunenti.
Prima, a durezza di HRB 60 ùn ci dice micca assai. A lettura HRB 60 hè un numeru senza dimensioni. U materiale evaluatu cù HRB 59 hè più morbidu cà u materiale pruvatu cù HRB 60, è HRB 61 hè più duru cà HRB 60, ma da quantu? ), o UTS (misurata in liri per inch quadratu). A lettura HRB 60 ùn ci dice nunda di specificu. Questa hè una pruprietà di u materiale, ma micca una pruprietà fisica. In secunna, a prova di durezza ùn hè micca adattata per ripetibilità o riproducibilità. Evaluazione di dui lochi nantu à un specimenu di teste, ancu s'è i lochi di teste sò vicinu à l'altri. hè stata misurata, ùn pò micca esse misurata una seconda volta per verificà i risultati. A ripetibilità di a prova ùn hè micca pussibule.
Questu ùn significa micca chì a prova di durezza hè inconveniente. In fattu, furnisce una bona guida per l'UTS di un materiale, è hè una prova rapida è faciule da realizà. Tuttavia, tutti quelli chì participanu à a specificazione, a compra è a fabricazione di tubi duveranu esse cuscenti di e so limitazioni cum'è un paràmetru di teste.
Perchè a pipa "normale" ùn hè micca bè definita, quandu hè necessariu, i pruduttori di tubi spessu si limitanu à i dui tipi di tubi d'acciaio più cumunimenti usati definiti in ASTM A513: 1008 è 1010. Ancu dopu l'eliminazione di tutti l'altri tipi di tubi, e pussibulità in quantu à e proprietà meccaniche di sti dui tipi di tubi sò largamente aperti.
Per esempiu, un tubu hè discrittu cum'è morbidu se MYS hè bassu è allungamentu hè altu, chì significa chì si rializeghja megliu in tensile, deflection è sette chè un tubu discritta cum'è duru, chì hà un MYS relativamente altu è elongation.This relativamente bassu.
L'allungamentu stessu hè un altru fattore chì hà un impattu significativu in l'applicazioni di pipa critica.materiali cù elongation bassu sò più brittle è dunque più propensu a catastròficu fatica-tipu failures.However, allungamentu ùn hè micca direttamente liata à UTS, chì hè a sola pruprietà miccanicu direttamente liata à durezza.
Perchè i pruprietà miccanica di i tubi varienu tantu? Prima, a cumpusizioni chimica hè differente. L'acciaio hè una suluzione solida di ferru è di carbone è altri alloys.For simplicità, avemu da trattà solu cù percentages di carbone quì. L'atomi di carbone rimpiazzanu certi di l'atomi di ferru, furmendu a struttura cristallina di l'azzaru. numeru spiciali chì pruduci pruprietà unicu quandu u cuntenutu di carbone in azzaru hè ultra-low.ASTM 1010 specifichi un cuntenutu di carbone trà 0,08% è 0,13%.Questi diffirenzi ùn parenu enormi, ma sò abbastanza grande per fà una grande diferenza in altrò.
Siconda, a pipa d'acciaio pò esse fabbricata o fabricata è successivamente trasfurmata in sette processi di fabricazione differenti. ASTM A513 in relazione à a produzzione di tubi ERW elenca sette tipi:
Sì a cumpusizioni chimica di l'azzaru è i passi di fabricazione di u tubu ùn anu micca effettu nantu à a durezza di l'azzaru, chì hè? Rispondi à sta dumanda significa poring nantu à i dettagli.
I dettagli nantu à i grani chì custituiscenu l'azzaru sò a prima risposta. Quandu l'azzaru hè fattu in un mulinu primariu d'acciaio, ùn si rinfriscà in un bloccu enormu cù una sola funzione. Quandu l'acciaio si rinfriscà, e molécule di l'azzaru urganizanu in mudelli ripetuti (cristalli), simili à cumu si formanu fiocchi di neve. I grani fermanu di cresce cum'è l'ultime molécule d'acciaio sò assorbite da i grani.Tuttu questu succede à u livellu microscòpicu perchè u granu d'acciaio di dimensione media hè di circa 64 µ o 0,0025 pollici di larghezza. Mentre ogni granu hè simile à l'altru, ùn sò micca listessi. Varianu ligeramente in dimensione, orientazione è cuntenutu di carbone. cunfini di granu.
Finu à quandu vi tocca à circà à vede grani discernible? 100x magnification, o 100x visione umanu, hè abbastanza. Tuttavia, solu fighjulendu l'azzaru senza trattatu à 100 volte u putere ùn palesa micca assai. U campionu hè preparatu da lucidatura di a mostra è incisione a superficia cù un acidu (di solitu àcitu nitricu è alcolu) chjamatu nitroethanol etchant.
Sò i grani è u so reticulatu internu chì determinanu a forza d'impattu, MYS, UTS è l'allungamentu chì un azzaru pò sustene prima di fallimentu.
Passi Steelmaking, cum'è laminazione calda è fridda di striscia, applicà stress in a struttura di granu;s'ellu cambienu permanentementi forma, chistu significa ca lu stress deforms u granu.Altri passi di trasfurmazioni, comu coiling l 'azzaru in bobine, uncoiling lu, è deforming i grani azzaru attraversu un mulinu tubu (per furmà è taglia u tubu).Cold drawing u tubu nantu à u mandrinu mette dinù prissioni nant'à u materiale, comu fa fasi di fabricazione cum'è furmazioni fini è bending struttura chiamatu.
I passi sopra deplete a ductility di l'azzaru, chì hè a so capacità di risistiri tensile (pull-open) stress.Steel diventa fragile, chì significa chì hè più prubabile di rumpiri s'è vo cuntinuà à travaglià nant'à it.Elongation hè un cumpunente di ductility (compressibility hè un altru).Hè impurtante di capisce chì fallimentu più à spessu accade durante tensile tensile tensile capacità, ùn hè assai risistenti di compressione di tensile. wever, azzaru deforms facirmenti sottu à stress compressive - hè ductile - chì hè un vantaghju.
Concrete hà una forza di compressione alta ma bassa ductility paragunatu à u béton. Sti proprietà sò opposti à quelli di l'azzaru. Hè per quessa chì u béton utilizatu per e strade, l'edificazioni è i trottoirs hè spessu equipatu cù rebar.U risultatu hè un pruduttu cù i punti di forza di dui materiali: sottu tensione, azzaru hè forte, è sottu pressione, béton.
Duranti u travagliu friddu, cum'è a duttilità di l'azzaru diminuite, a so durezza aumenta. In altri palori, durà.Segundu a situazione, questu pò esse un benefiziu;in ogni casu, pò esse un svantaghju postu chì a durezza hè uguagliata à a brittleness.That hè, cum'è l'azzaru diventa più duru, diventa menu elasticu;dunque, hè più prubabile di fallu.
In altri palori, ogni passu di u prucessu cunsuma una parte di a ductilità di a pipa. Si diventa più duru cum'è u travagliu di a parte, è s'ellu hè troppu duru hè in fondu inutilmente.
U fabricatore hà qualchì opzione in questu casu? In corta, sì. Questa opzione hè annealing, è mentre ùn hè micca abbastanza magicu, hè cusì vicinu à a magia cum'è pudete ottene.
In termini di layman, annealing sguassate tutti l'effetti di u stress fisicu nantu à u metal.This prucessu riscalda u metallu à una temperatura di stress-relief o recrystallization, eliminendu thereby dislocations.Depending à a temperatura specifichi è u tempu usatu in u prucessu di annealing, u prucessu cusì restaurà una parte o tutte e so ductility.
L'anneling è u rinfrescante cuntrullatu prumove a crescita di u granu. Questu hè benefica se u scopu hè di riduce a fragilità di u materiale, ma a crescita incontrollata di u granu pò addolcisce u metallu troppu, rendendu inutilizabile per u so usu.
Duvemu abbandunà a specificazione di durezza? No. E caratteristiche di durezza sò preziose principarmenti cum'è un puntu di riferimentu quandu si specificanu i tubi d'acciaio. Una misura utile, a durezza hè una di parechje caratteristiche chì deve esse specificata quandu urdinate u materiale tubulare è verificata à a ricezione (è deve esse registrata cù ogni spedizione).
Tuttavia, ùn hè micca un veru test per qualificà (accettà o ricusà) materiale. In più di a durezza, i pruduttori anu da volte à pruvà spedizioni per determinà altre proprietà pertinenti, cum'è MYS, UTS, o allungamentu minimu, secondu l'applicazione di u tubu.
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 hè diventatu a prima rivista dedicata à serve l'industria di pipa metallica in 1990.Oghje, ferma l'unica publicazione in l'America di u Nordu dedicata à l'industria è hè diventata a fonte d'infurmazione più affidata per i prufessiunali di pipa.
Avà cù un accessu cumpletu à l'edizione digitale di U FABRICATORE, accessu faciule à risorse preziose di l'industria.
L'edizione digitale di The Tube & Pipe Journal hè avà cumplettamente accessibile, furnisce un accessu faciule à risorse preziose di l'industria.
Prufittate l'accessu cumpletu à l'edizione digitale di STAMPING Journal, chì furnisce l'ultimi avanzamenti tecnologichi, e migliori pratiche è e nutizie di l'industria per u mercatu di stampa di metalli.
Prufittate l'accessu cumpletu à l'edizione digitale di The Additive Report per amparà cumu a fabricazione additiva pò esse aduprata per migliurà l'efficienza operativa è aumentà i profitti.
Avà cù accessu cumpletu à l'edizione digitale di The Fabricator en Español, accessu faciule à risorse preziose di l'industria.