Forskellige testprotokoller (Brinell, Rockwell, Vickers) har procedurer, der er specifikke for det projekt, der testes. Rockwell T-testen er velegnet til at inspicere lette vægrør ved at skære røret på langs og teste væggen fra den indvendige diameter i stedet for den ydre diameter.
At bestille en slange er lidt som at gå til en bilforhandler og bestille en bil eller lastbil. I dag giver de mange tilgængelige muligheder købere mulighed for at tilpasse køretøjet på en række forskellige måder - indvendige og udvendige farver, indvendige trimpakker, udvendige stylingmuligheder, valg af drivlinje og et lydsystem, der næsten konkurrerer med et hjemmeunderholdningssystem. Med alle disse standardmuligheder er du måske ikke tilfreds med alle disse muligheder.
Stålrør er netop det. Det har tusindvis af muligheder eller specifikationer. Ud over dimensioner oplister specifikationen kemiske og adskillige mekaniske egenskaber såsom minimum flydespænding (MYS), ultimativ trækstyrke (UTS) og minimum forlængelse før svigt. Men mange i branchen - ingeniører, indkøbsagenter og producenter - bruger kun "normale specifikationer" som kræver industriens korte specifikationer og hårdhed, der kun kræver industriens korte specifikationer.
Prøv at bestille en bil efter en enkelt karakteristik ("Jeg har brug for en bil med automatgear"), og du kommer ikke for langt med en sælger. Han skal udfylde en bestillingsformular med mange muligheder. Rør er netop det – for at få det rigtige rør til applikationen, har rørproducenten brug for flere oplysninger end blot hårdhed.
Hvordan bliver hårdhed en anerkendt erstatning for andre mekaniske egenskaber?Det startede sandsynligvis med en rørproducent.Fordi hårdhedstestning er hurtig, nem og kræver relativt billigt udstyr, bruger rørsælgere ofte hårdhedstest til at sammenligne to rør. For at udføre en hårdhedstest behøver de kun en jævn rørlængde og en teststand.
Rørhårdhed korrelerer godt med UTS, og som en tommelfingerregel er procenter eller procentintervaller nyttige til at estimere MYS, så det er nemt at se, hvordan hårdhedstestning kan være en passende proxy for andre egenskaber.
Også andre tests er relativt komplekse. Mens hårdhedstestning kun tager et minut eller deromkring på en enkelt maskine, kræver MYS, UTS og forlængelsestestning prøveforberedelse og betydelig investering i stort laboratorieudstyr. Til sammenligning tager det sekunder for en rørmølleoperatør at udføre en hårdhedstest og timer for en professionel metallurgisk tekniker at udføre en hårdhedskontrol, der ikke kan udføre en trækprøve.
Dette er ikke for at sige, at manipulerede rørproducenter ikke bruger hårdhedstestning. Det er sikkert at sige, at de fleste mennesker gør det, men fordi de foretager vurderinger af repeterbarhed og reproducerbarhed på alt deres testudstyr, er de udmærket klar over testens begrænsninger. De fleste bruger vurdering af rørhårdhed som en del af produktionsprocessen, men de bruger det ikke til at kvantificere test-et-pas egenskaber/fejl.
Hvorfor har du brug for at vide om MYS, UTS og minimumsforlængelse? De angiver, hvordan røret vil opføre sig ved montering.
MYS er minimumskraften, der forårsager permanent deformation af materialet. Hvis du forsøger at bøje en lige ledning (som en bøjle) lidt og slippe trykket, vil der ske en af ​​to ting: den vil springe tilbage til sin oprindelige tilstand (lige), eller den forbliver bøjet. Hvis den stadig er lige, er du ikke kommet forbi MYS. Hvis den stadig er bøjet, har du overskudt den.
Brug nu en tang til at klemme begge ender af ledningen. Hvis du kan rive ledningen i to stykker, er du over dens UTS. Du sætter en masse spændinger på den, og du har to ledninger til at vise din overmenneskelige indsats. Hvis den oprindelige længde af ledningen er 5 tommer, og de to længder efter fejl summerer op til 6 tommer, er tråden målt med 20 tommer, stræk inden for 20 tommer. 2 tommer af fejlpunktet, men uanset hvad - trækwire-konceptet illustrerer UTS.
Stålmikrografiprøver skal skæres, poleres og ætses med en mildt sur opløsning (normalt salpetersyre og alkohol (nitroethanol)) for at gøre kornene synlige. 100x forstørrelse bruges almindeligvis til at inspicere stålkorn og bestemme kornstørrelse.
Hårdhed er en test af, hvordan et materiale reagerer på stød. Forestil dig at sætte et kort stykke rør ind i en skruestik med takkede kæber og dreje skruen for at lukke. Ud over at udflade røret, efterlader skruestikkets kæber også fordybninger på overfladen af ​​røret.
Det er sådan hårdhedstesten fungerer, men den er ikke så grov. Denne test har en kontrolleret slagstørrelse og kontrolleret tryk. Disse kræfter deformerer overfladen, hvilket skaber en fordybning eller fordybning. Størrelsen eller dybden af ​​fordybningen bestemmer metallets hårdhed.
Til evaluering af stål er almindelige hårdhedstest Brinell, Vickers og Rockwell. Hver har sin egen skala, og nogle har flere testmetoder, såsom Rockwell A, B og C. For stålrør refererer ASTM-specifikationen A513 til Rockwell B-testen (forkortet til HRB eller RB). Rockwell B-testen måler forskellen i stålgennemtrængning på 1⁄6 med en primær ståldiameter på 1⁄6. 100 kgf. Et typisk resultat for standard blødt stål er HRB 60.
Materialeforskere ved, at hårdhed er lineært relateret til UTS. Derfor kan en given hårdhed forudsige UTS. Ligeledes ved rørfabrikanter, at MYS og UTS er beslægtede. For svejsede rør er MYS typisk 70 % til 85 % af UTS. Den nøjagtige mængde afhænger af processen med at fremstille røret. Hårdheden af ​​pounds pr. PSI) og en MYS på 80 % eller 48.000 PSI.
Den mest almindelige rørspecifikation i generel fremstilling er maksimal hårdhed. Ud over størrelsen var ingeniøren optaget af at specificere et svejst elektrisk modstandssvejst (ERW) rør inden for et godt arbejdsområde, hvilket kunne resultere i, at en maksimal hårdhed på muligvis HRB 60 finder vej på komponenttegningen. Alene denne beslutning fører til en række endelige hårdhedsmekaniske egenskaber, herunder selve hårdhedens egenskaber.
For det første siger hårdheden af ​​HRB 60 os ikke meget. Aflæsningen af ​​HRB 60 er et dimensionsløst tal. Materialet vurderet med HRB 59 er blødere end materialet testet med HRB 60, og HRB 61 er hårdere end HRB 60, men med hvor meget? Det kan ikke kvantificeres som volumen (målt i hastighed) (målt i hastighed) (målt i hastighed). ed i afstand i forhold til tid), eller UTS (målt i pounds per square inch). Aflæsning af HRB 60 fortæller os ikke noget specifikt. Dette er en egenskab ved materialet, men ikke en fysisk egenskab. For det andet er hårdhedstestning ikke egnet til repeterbarhed eller reproducerbarhed. Evaluering af to placeringer på en testprøve, selvom testplaceringerne ofte er tæt på hinandens hårdhed, resulterer i læsningen af ​​denne test. .Efter en position er blevet målt, kan den ikke måles endnu en gang for at verificere resultaterne. Testrepeterbarhed er ikke mulig.
Dette betyder ikke, at hårdhedstestning er ubelejligt. Faktisk giver det en god guide til et materiales UTS, og det er en hurtig og nem test at udføre. Alle, der er involveret i at specificere, købe og fremstille rør, bør dog være opmærksomme på dets begrænsninger som en testparameter.
Fordi "normalt" rør ikke er veldefineret, når det er nødvendigt, indsnævrer rørproducenter det ofte til de to mest almindeligt anvendte stålrør og rørtyper defineret i ASTM A513: 1008 og 1010. Selv efter at alle andre rørtyper er elimineret, er mulighederne med hensyn til mekaniske egenskaber for disse to rørtyper vidt åbne. Faktisk har disse typer af mekaniske egenskaber det bredeste udvalg af rørtyper.
For eksempel beskrives et rør som blødt, hvis MYS er lavt, og forlængelsen er høj, hvilket betyder, at den klarer sig bedre i trækstyrke, nedbøjning og hærdning end et rør, der beskrives som hårdt, som har en relativt høj MYS og relativt lav forlængelse. Dette svarer til forskellen mellem blød og hård wire, såsom bøjler og boremaskiner.
Selve forlængelsen er en anden faktor, der har en væsentlig indflydelse på kritiske røranvendelser. Rør med høj forlængelse kan modstå trækkræfter;materialer med lav forlængelse er mere skøre og derfor mere tilbøjelige til katastrofale fejl af træthedstypen. Forlængelsen er dog ikke direkte relateret til UTS, som er den eneste mekaniske egenskab, der er direkte relateret til hårdhed.
Hvorfor varierer rørenes mekaniske egenskaber så meget?For det første er den kemiske sammensætning anderledes.Stål er en fast opløsning af jern og kulstof og andre vigtige legeringer.For overskuelighedens skyld vil vi kun beskæftige os med kulstofprocenter her.Carbonatomer erstatter nogle af jernatomerne og danner krystalstrukturen af ​​stål.ASTM 1008 er et primært indhold på 0% til 0% kulstof. et helt specielt tal, der giver unikke egenskaber, når kulstofindholdet i stål er ultralavt.ASTM 1010 angiver et kulstofindhold mellem 0,08% og 0,13%.Disse forskelle virker ikke store, men de er store nok til at gøre en stor forskel andre steder.
For det andet kan stålrøret fremstilles eller fremstilles og efterfølgende bearbejdes i syv forskellige fremstillingsprocesser.ASTM A513 relateret til ERW-rørproduktion oplister syv typer:
Hvis den kemiske sammensætning af stålet og rørfremstillingstrinene ikke har nogen indvirkning på stålets hårdhed, hvad er det så? At besvare dette spørgsmål betyder at undersøge detaljerne. Dette spørgsmål rejser yderligere to spørgsmål: Hvilke detaljer, og hvor tæt på?
Detaljer om kornene, der udgør stålet, er det første svar. Når stål fremstilles på et primært stålværk, afkøles det ikke til en enorm blok med en enkelt funktion. Når stålet afkøles, organiserer stålets molekyler sig i gentagne mønstre (krystaller), svarende til hvordan snefnug dannes. Efter krystaller er dannet, samler de sig i grupper, der kaldes korn, der vokser, og kornene ophører. vokser, efterhånden som de sidste stålmolekyler absorberes af kornene. Alt dette sker på mikroskopisk niveau, fordi den gennemsnitlige størrelse stålkorn er omkring 64 µ eller 0,0025 inches bred. Mens hvert korn ligner det næste, er de ikke de samme. De varierer lidt i størrelse, orientering og kulstofindhold. det har en tendens til at fejle langs korngrænserne.
Hvor langt skal du kigge for at se mærkbare korn?100x forstørrelse eller 100x menneskesyn er nok. Men bare man ser på ubehandlet stål med 100 gange kraften afslører ikke meget. Prøven fremstilles ved at polere prøven og ætse overfladen med en syre (normalt salpetersyre og alkohol), der kaldes nitroethanol.
Det er kornene og deres indre gitter, der bestemmer slagstyrken, MYS, UTS og forlængelsen et stål kan modstå før fejl.
Stålfremstillingstrin, såsom varm- og koldvalsning af bånd, påfører spænding i kornstrukturen;hvis de permanent ændrer form, betyder det, at spændingen deformerer kornet. Andre forarbejdningstrin, såsom at rulle stålet op i spoler, rulle det ud og deformere stålkornene gennem en rørmølle (for at forme og dimensionere røret).Koldtrækning af røret på dornen lægger også pres på materialet, ligesom fremstillingstrin i endestrukturer som f.eks.
Ovenstående trin nedbryder stålets duktilitet, hvilket er dets evne til at modstå trækspænding (træk-åbnende) spændinger. Stål bliver skørt, hvilket betyder, at det er mere sandsynligt, at det går i stykker, hvis du bliver ved med at arbejde på det. Forlængelse er en komponent af duktiliteten (kompressibilitet er en anden). Det er vigtigt at forstå, at svigt oftest opstår under relativt høje trækspændinger eller ikke er meget modstandsdygtige over for stål og ikke er meget modstandsdygtige. Stål deformeres dog let under trykspænding – det er duktilt – hvilket er en fordel.
Beton har høj trykstyrke, men lav duktilitet sammenlignet med beton. Disse egenskaber er modsatte af ståls. Derfor er beton, der bruges til veje, bygninger og fortove, ofte forsynet med armeringsjern. Resultatet er et produkt med styrkerne fra to materialer: Under spænding er stål stærkt, og under tryk, beton.
Under koldbearbejdning, da stålets duktilitet falder, øges dets hårdhed. Med andre ord vil det hærde. Afhængigt af situationen kan dette være en fordel;det kan dog være en ulempe, da hårdhed sidestilles med skørhed. Det vil sige, når stål bliver hårdere, bliver det mindre elastisk;derfor er det mere sandsynligt, at det mislykkes.
Med andre ord forbruger hvert procestrin noget af rørets duktilitet. Det bliver sværere, efterhånden som delen arbejder, og hvis det er for hårdt, er det stort set ubrugeligt. Hårdhed er skørhed, og et sprødt rør vil sandsynligvis svigte, når det bruges.
Har producenten nogen muligheder i dette tilfælde? Kort sagt, ja. Den mulighed er udglødning, og selvom den ikke er helt magisk, er den så tæt på magi, som du kan komme.
I lægmandssprog fjerner udglødning alle effekter af fysisk belastning på metallet. Denne proces opvarmer metallet til en spændingsaflastnings- eller omkrystallisationstemperatur og eliminerer derved dislokationer.Afhængigt af den specifikke temperatur og tid, der bruges i udglødningsprocessen, genopretter processen således noget af eller hele dets duktilitet.
Udglødning og kontrolleret afkøling fremmer kornvækst. Dette er fordelagtigt, hvis målet er at reducere materialets skørhed, men ukontrolleret kornvækst kan blødgøre metallet for meget, hvilket gør det ubrugeligt til dets tilsigtede brug. At standse udglødningsprocessen er en anden næsten magisk ting. Afkøling ved den rigtige temperatur med den rigtige bratkølingsmiddel bringer stålets genvinding på det rigtige tidspunkt til at standse genvindingsprocessen på det rigtige tidspunkt.
Skal vi droppe hårdhedsspecifikationen?nr.Hårdhedsegenskaber er værdifulde primært som referencepunkt, når man specificerer stålrør.Hårdhed er et nyttigt mål, som er en af ​​flere egenskaber, som bør specificeres ved bestilling af rørmateriale og kontrolleres ved modtagelse (og skal registreres med hver forsendelse).Når hårdhedsinspektion er inspektionsskalaens standardværdi, bør den have en passende kontrolskalaværdi.
Det er dog ikke en sand test for at kvalificere (acceptere eller afvise) materiale. Ud over hårdhed bør producenter lejlighedsvis teste forsendelser for at bestemme andre relevante egenskaber, såsom MYS, UTS eller minimumsforlængelse, afhængigt af anvendelsen af ​​røret.
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 blev det første magasin dedikeret til at betjene metalrørindustrien i 1990. I dag er det fortsat den eneste publikation i Nordamerika, der er dedikeret til industrien og er blevet den mest pålidelige kilde til information for rørfagfolk.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af FABRICATOR, nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Den digitale udgave af The Tube & Pipe Journal er nu fuldt tilgængelig og giver nem adgang til værdifulde industriressourcer.
Nyd fuld adgang til den digitale udgave af STAMPING Journal, som giver de seneste teknologiske fremskridt, bedste praksis og industrinyheder til metalstemplingsmarkedet.
Nyd fuld adgang til den digitale udgave af The Additive Report for at lære, hvordan additiv fremstilling kan bruges til at forbedre driftseffektiviteten og øge indtjeningen.
Nu med fuld adgang til den digitale udgave af The Fabricator en Español, nem adgang til værdifulde industriressourcer.