Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel ist der zweite einer zweiteiligen Serie über den Markt und die Herstellung von Flüssigkeitstransferleitungen mit kleinem Durchmesser für Hochdruckanwendungen.Im ersten Abschnitt wird die inländische Verfügbarkeit konventioneller Produkte für diese seltenen Anwendungen erörtert.Im zweiten Teil werden zwei nicht-traditionelle Produkte auf diesem Markt besprochen.
Die beiden von der Society of Automotive Engineers benannten Arten von geschweißten Hydraulikrohren – SAE-J525 und SAE-J356A – haben eine gemeinsame Quelle, ebenso wie ihre schriftlichen Spezifikationen.Flache Stahlbänder werden auf Breite geschnitten und durch Profilieren zu Rohren geformt.Nachdem die Kanten des Bandes mit einem gerippten Werkzeug poliert wurden, wird das Rohr durch Hochfrequenz-Widerstandsschweißen erhitzt und zwischen Druckrollen geschmiedet, um eine Schweißnaht zu bilden.Nach dem Schweißen wird der Außengrat mit einem Halter, der meist aus Wolframkarbid besteht, entfernt.Der Identifikationsblitz wird entfernt oder mit dem Arretierwerkzeug auf die maximale Bauhöhe eingestellt.
Die Beschreibung dieses Schweißprozesses ist allgemein gehalten und es gibt viele kleine Prozessunterschiede in der tatsächlichen Produktion (siehe Abbildung 1).Sie haben jedoch viele gemeinsame mechanische Eigenschaften.
Rohrversagen und häufige Versagensarten können in Zug- und Druckbelastungen unterteilt werden.Bei den meisten Materialien ist die Zugspannung geringer als die Druckspannung.Allerdings sind die meisten Materialien bei Druck viel stärker als bei Zug.Beton ist ein Beispiel.Es ist stark komprimierbar, aber wenn es nicht mit einem internen Netzwerk aus Verstärkungsstäben (Bewehrungsstäben) geformt ist, kann es leicht brechen.Aus diesem Grund wird Stahl einem Zugtest unterzogen, um seine ultimative Zugfestigkeit (UTS) zu bestimmen.Für alle drei Hydraulikschlauchgrößen gelten die gleichen Anforderungen: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Aufgrund der Fähigkeit von Druckrohren, hydraulischem Druck standzuhalten, kann eine separate Berechnung und Ausfallprüfung, ein sogenannter Bersttest, erforderlich sein.Mithilfe von Berechnungen kann der theoretische Berstdruck unter Berücksichtigung von Wandstärke, UTS und Außendurchmesser des Materials ermittelt werden.Da J525-Schläuche und J356A-Schläuche die gleiche Größe haben können, ist UTS die einzige Variable.Bietet eine typische Zugfestigkeit von 50.000 psi mit einem vorhersehbaren Berstdruck von 0,500 x 0,049 Zoll. Der Schlauch ist für beide Produkte derselbe: 10.908 psi.
Obwohl die berechneten Vorhersagen gleich sind, liegt ein Unterschied in der praktischen Anwendung in der tatsächlichen Wandstärke.Beim J356A ist der Innengrat je nach Rohrdurchmesser auf eine maximale Größe einstellbar, wie in der Spezifikation beschrieben.Bei entgrateten J525-Produkten verringert der Entgratungsprozess den Innendurchmesser typischerweise absichtlich um etwa 0,002 Zoll, was zu einer lokalen Wandverdünnung in der Schweißzone führt.Obwohl die Wandstärke durch anschließende Kaltumformung aufgefüllt wird, können die Eigenspannung und die Kornorientierung vom Grundmetall abweichen und die Wandstärke kann etwas dünner sein als beim vergleichbaren Rohr gemäß J356A.
Abhängig von der Endverwendung des Rohrs muss der innere Grat entfernt oder abgeflacht (oder abgeflacht) werden, um potenzielle Leckpfade zu beseitigen, vor allem bei einwandigen, aufgeweiteten Enden.Während allgemein angenommen wird, dass J525 eine glatte ID hat und daher nicht ausläuft, handelt es sich dabei um eine Fehleinschätzung.Bei J525-Schläuchen können durch unsachgemäße Kaltumformung ID-Streifen entstehen, die zu Undichtigkeiten an der Verbindung führen.
Beginnen Sie mit dem Entgraten, indem Sie die Schweißraupe von der Wand des Innendurchmessers abschneiden (oder abkratzen).Das Reinigungswerkzeug ist direkt hinter der Schweißstation an einem von Rollen getragenen Dorn im Rohr befestigt.Während das Reinigungswerkzeug die Schweißraupe entfernte, rollten die Rollen versehentlich über einen Teil der Schweißspritzer, sodass diese auf die Oberfläche des Rohrinnendurchmessers trafen (siehe Abbildung 2).Dies ist bei leicht bearbeiteten Rohren wie gedrehten oder gehonten Rohren ein Problem.
Das Entfernen des Blitzes aus der Röhre ist nicht einfach.Der Schneidvorgang verwandelt den Glitzer in eine lange, verschlungene Schnur aus scharfem Stahl.Obwohl die Entfernung erforderlich ist, handelt es sich bei der Entfernung häufig um einen manuellen und unvollständigen Vorgang.Manchmal verlassen Abschnitte von Schalrohren das Gebiet des Rohrherstellers und werden an Kunden versandt.
Reis.1. SAE-J525-Material wird in Massenproduktion hergestellt, was erhebliche Investitionen und Arbeitskräfte erfordert.Ähnliche aus SAE-J356A hergestellte Rohrprodukte werden vollständig in Inline-Glührohrmühlen bearbeitet und sind daher effizienter.
Bei kleineren Rohren, wie z. B. Flüssigkeitsleitungen mit einem Durchmesser von weniger als 20 mm, ist das Entgraten des Innendurchmessers normalerweise nicht so wichtig, da diese Durchmesser keinen zusätzlichen Innenbearbeitungsschritt erfordern.Die einzige Einschränkung besteht darin, dass der Endbenutzer nur darüber nachdenken muss, ob eine einheitliche Höhe der Blitzsteuerung ein Problem darstellt.
Exzellente ID-Flammenkontrolle beginnt mit der präzisen Bandkonditionierung, dem Schneiden und Schweißen.Tatsächlich müssen die Rohstoffeigenschaften von J356A strenger sein als die von J525, da J356A aufgrund des Kaltkalibrierungsprozesses stärkeren Einschränkungen hinsichtlich der Korngröße, Oxideinschlüssen und anderen Stahlherstellungsparametern unterliegt.
Schließlich ist beim Innenschweißen häufig Kühlmittel erforderlich.Die meisten Systeme verwenden dasselbe Kühlmittel wie das Schwadwerkzeug, dies kann jedoch zu Problemen führen.Obwohl Mühlenkühlmittel gefiltert und entfettet sind, enthalten sie häufig erhebliche Mengen an Metallpartikeln, verschiedenen Ölen und Ölen sowie anderen Verunreinigungen.Daher erfordert der J525-Schlauch einen Heißlaugewaschgang oder einen anderen gleichwertigen Reinigungsschritt.
Kondensatoren, Automobilsysteme und andere ähnliche Systeme erfordern eine Rohrreinigung, und die entsprechende Reinigung kann im Werk durchgeführt werden.Der J356A verlässt das Werk mit einem sauberen Lauf, kontrolliertem Feuchtigkeitsgehalt und minimalen Rückständen.Schließlich ist es üblich, jedes Rohr vor dem Versand mit einem Inertgas zu füllen, um Korrosion zu verhindern und die Enden abzudichten.
J525-Rohre werden nach dem Schweißen normalisiert und anschließend kaltverformt (gezogen).Nach der Kaltumformung wird das Rohr erneut normalisiert, um allen mechanischen Anforderungen gerecht zu werden.
Die Normalisierungs-, Drahtzieh- und zweiten Normalisierungsschritte erfordern den Transport des Rohrs zum Ofen, zur Ziehstation und zurück zum Ofen.Abhängig von den Besonderheiten des Vorgangs erfordern diese Schritte weitere separate Unterschritte wie Anspitzen (vor dem Lackieren), Ätzen und Richten.Diese Schritte sind kostspielig und erfordern erhebliche Zeit-, Arbeits- und Geldressourcen.Kaltgezogene Rohre sind mit einer Ausschussquote von 20 % in der Produktion verbunden.
J356A-Rohre werden nach dem Schweißen im Walzwerk normalisiert.Das Rohr berührt den Boden nicht und gelangt in einer kontinuierlichen Abfolge von Schritten im Walzwerk von den ersten Umformschritten bis zum fertigen Rohr.Geschweißte Rohre wie J356A verursachen in der Produktion einen Ausschuss von 10 %.Unter sonst gleichen Bedingungen bedeutet dies, dass J356A-Lampen günstiger in der Herstellung sind als J525-Lampen.
Obwohl die Eigenschaften dieser beiden Produkte ähnlich sind, sind sie aus metallurgischer Sicht nicht gleich.
Kaltgezogene J525-Rohre erfordern zwei vorbereitende Normalisierungsbehandlungen: nach dem Schweißen und nach dem Ziehen.Normalisierungstemperaturen (1650 °F oder 900 °C) führen zur Bildung von Oberflächenoxiden, die nach dem Glühen normalerweise mit Mineralsäure (normalerweise Schwefel- oder Salzsäure) entfernt werden.Das Beizen hat große Auswirkungen auf die Umwelt im Hinblick auf Luftemissionen und metallreiche Abfallströme.
Darüber hinaus führt die Normalisierung der Temperatur in der reduzierenden Atmosphäre des Rollenherdofens zum Verbrauch von Kohlenstoff an der Stahloberfläche.Dieser Prozess, die Entkohlung, hinterlässt eine Oberflächenschicht, die viel schwächer ist als das ursprüngliche Material (siehe Abbildung 3).Dies ist besonders wichtig bei dünnwandigen Rohren.Bei einer Wandstärke von 0,030 Zoll verringert bereits eine kleine Entkohlungsschicht von 0,003 Zoll die effektive Wand um 10 %.Solche geschwächten Rohre können aufgrund von Spannungen oder Vibrationen versagen.
Abbildung 2. Ein Innenreinigungswerkzeug (nicht abgebildet) wird von Rollen getragen, die sich entlang des Innendurchmessers des Rohrs bewegen.Eine gute Rollenkonstruktion reduziert die Menge an Schweißspritzern, die in die Rohrwand rollen.Nielsen-Werkzeuge
J356-Rohre werden in Chargen verarbeitet und müssen in einem Rollenherdofen geglüht werden, dies ist jedoch nicht darauf beschränkt.Die Variante J356A wird komplett in einem Walzwerk mit eingebauter Induktion bearbeitet, einem Erhitzungsprozess, der viel schneller ist als ein Rollenherdofen.Dies verkürzt die Glühzeit und verkleinert damit das Zeitfenster für die Entkohlung von Minuten (oder sogar Stunden) auf Sekunden.Dies ermöglicht J356A eine gleichmäßige Glühung ohne Oxid oder Entkohlung.
Für Hydraulikleitungen verwendete Schläuche müssen flexibel genug sein, um gebogen, ausgedehnt und geformt zu werden.Um die Hydraulikflüssigkeit von Punkt A nach Punkt B zu befördern, sind Biegungen erforderlich, wobei sie dabei verschiedene Biegungen und Kurven durchlaufen müssen, und das Aufweiten ist der Schlüssel zur Bereitstellung einer Endverbindungsmethode.
In einer Henne-oder-Ei-Situation wurden Schornsteine ​​für einwandige Brenneranschlüsse konzipiert (also mit glattem Innendurchmesser), oder es kann das Gegenteil eingetreten sein.In diesem Fall liegt die Innenfläche des Rohrs genau an der Buchse des Stiftsteckers an.Um eine dichte Metall-Metall-Verbindung zu gewährleisten, muss die Oberfläche des Rohres möglichst glatt sein.Dieses Accessoire erschien in den 1920er Jahren für die entstehende US Air Force Air Division.Dieses Zubehör wurde später zum Standard-37-Grad-Bördel, der heute weit verbreitet ist.
Seit Beginn der COVID-19-Zeit ist das Angebot an gezogenen Rohren mit glattem Innendurchmesser deutlich zurückgegangen.Für verfügbare Materialien gelten tendenziell längere Lieferzeiten als in der Vergangenheit.Dieser Veränderung in den Lieferketten kann durch eine Neugestaltung der Endverbindungen begegnet werden.Beispielsweise ist eine Ausschreibung, die einen einwandigen Brenner erfordert und J525 spezifiziert, ein Kandidat für den Ersatz eines doppelwandigen Brenners.Mit diesem Endanschluss kann jede Art von Hydraulikrohr verwendet werden.Dies eröffnet Möglichkeiten für den Einsatz des J356A.
Neben Bördelverbindungen sind auch O-Ring-Gleitringdichtungen üblich (siehe Abbildung 5), insbesondere für Hochdrucksysteme.Diese Art der Verbindung ist nicht nur weniger dicht als eine einwandige Bördelung, da sie Elastomerdichtungen verwendet, sondern sie ist auch vielseitiger – sie kann am Ende jedes gängigen Hydraulikrohrtyps angebracht werden.Dies bietet Rohrherstellern größere Möglichkeiten in der Lieferkette und eine bessere langfristige Wirtschaftsleistung.
Die Industriegeschichte ist voller Beispiele dafür, wie traditionelle Produkte in einer Zeit Fuß fassen, in der es für den Markt schwierig ist, die Richtung zu ändern.Ein Konkurrenzprodukt – selbst wenn es deutlich günstiger ist und alle Anforderungen des Originalprodukts erfüllt – kann bei Verdacht nur schwer am Markt Fuß fassen.Dies geschieht in der Regel, wenn ein Einkäufer oder ein beauftragter Techniker über einen nicht herkömmlichen Ersatz für ein vorhandenes Produkt nachdenkt.Nur wenige sind bereit, das Risiko einzugehen, entdeckt zu werden.
In manchen Fällen sind Änderungen möglicherweise nicht nur notwendig, sondern notwendig.Die COVID-19-Pandemie hat zu unerwarteten Änderungen bei der Verfügbarkeit bestimmter Rohrtypen und -größen für Flüssigkeitsleitungen aus Stahl geführt.Betroffen sind Produktbereiche, die in der Automobil-, Elektro- und Schwermaschinenindustrie sowie in allen anderen Rohrherstellungsindustrien eingesetzt werden, in denen Hochdruckleitungen, insbesondere Hydraulikleitungen, zum Einsatz kommen.
Diese Lücke kann zu geringeren Gesamtkosten geschlossen werden, indem ein etablierter, aber Nischentyp von Stahlrohren in Betracht gezogen wird.Die Auswahl des richtigen Produkts für eine Anwendung erfordert einige Recherchen zur Bestimmung der Flüssigkeitskompatibilität, des Betriebsdrucks, der mechanischen Belastung und der Verbindungsart.
Ein genauerer Blick auf die Spezifikationen zeigt, dass der J356A dem echten J525 entsprechen kann.Trotz der Pandemie ist es über eine bewährte Lieferkette immer noch zu einem günstigeren Preis erhältlich.Wenn die Lösung von Problemen mit der endgültigen Form weniger arbeitsintensiv ist als die Suche nach J525, könnte es OEMs dabei helfen, logistische Herausforderungen in der COVID-19-Ära und darüber hinaus zu meistern.
Tube & Pipe Journal seit 1990. Tube & Pipe Journal aus dem Jahr 1990 Tube & Pipe Journal wurde im Jahr 1990 vor Kurzem gegründet und ist seit 1990 in der Metallindustrie tätig. Tube & Pipe Journal war 1990 das erste Magazin, das sich der Metallrohrindustrie widmete.Heute ist es nach wie vor die einzige Branchenpublikation in Nordamerika und hat sich zur vertrauenswürdigsten Informationsquelle für Fachleute der Rohrindustrie entwickelt.
Jetzt mit vollem Zugriff auf die digitale Ausgabe von The FABRICATOR und einfachem Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Die digitale Ausgabe des Tube & Pipe Journal ist jetzt vollständig zugänglich und bietet einfachen Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.
Erhalten Sie vollständigen digitalen Zugriff auf das STAMPING Journal mit den neuesten Technologien, Best Practices und Branchennachrichten für den Metallstanzmarkt.
Mit dem vollständigen digitalen Zugriff auf The Fabricator en Español haben Sie jetzt einfachen Zugriff auf wertvolle Branchenressourcen.