Σημείωση συντάκτη: Αυτό το άρθρο είναι το δεύτερο σε μια σειρά δύο άρθρων σχετικά με την αγορά και την κατασκευή γραμμών μεταφοράς υγρών μικρής διαμέτρου για εφαρμογές υψηλής πίεσης. Η πρώτη ενότητα εξετάζει την εγχώρια διαθεσιμότητα συμβατικών προϊόντων για αυτές τις εφαρμογές, οι οποίες είναι σπάνιες. Το δεύτερο μέρος εξετάζει δύο μη παραδοσιακά προϊόντα σε αυτήν την αγορά.
Οι δύο τύποι συγκολλημένων υδραυλικών σωλήνων που ορίζονται από την Εταιρεία Μηχανικών Αυτοκινήτων – SAE-J525 και SAE-J356A – μοιράζονται μια κοινή πηγή, όπως και οι γραπτές προδιαγραφές τους. Οι επίπεδες χαλύβδινες ταινίες κόβονται στο πλάτος και διαμορφώνονται σε σωλήνες με διαμόρφωση προφίλ. Αφού οι άκρες της ταινίας γυαλίστηκαν με ένα εργαλείο με πτερύγια, ο σωλήνας θερμαίνεται με συγκόλληση υψηλής συχνότητας με αντίσταση και σφυρηλατήθηκε μεταξύ κυλίνδρων πίεσης για να σχηματιστεί μια συγκόλληση. Μετά τη συγκόλληση, η εξωτερική γρέζια αφαιρείται με μια βάση, η οποία συνήθως κατασκευάζεται από καρβίδιο του βολφραμίου. Η φλας αναγνώρισης αφαιρείται ή ρυθμίζεται στο μέγιστο ύψος σχεδιασμού χρησιμοποιώντας το εργαλείο ασφάλισης.
Η περιγραφή αυτής της διαδικασίας συγκόλλησης είναι γενική και υπάρχουν πολλές μικρές διαφορές στην πραγματική παραγωγή (βλ. Σχήμα 1). Ωστόσο, έχουν πολλές κοινές μηχανικές ιδιότητες.
Οι αστοχίες σωλήνων και οι συνήθεις τρόποι αστοχίας μπορούν να χωριστούν σε εφελκυστικά και συμπιεστικά φορτία. Στα περισσότερα υλικά, η εφελκυστική τάση είναι χαμηλότερη από την συμπιεστική τάση. Ωστόσο, τα περισσότερα υλικά είναι πολύ ισχυρότερα σε συμπίεση παρά σε εφελκυσμό. Το σκυρόδεμα είναι ένα παράδειγμα. Είναι ιδιαίτερα συμπιέσιμο, αλλά εκτός εάν χυτευθεί με εσωτερικό δίκτυο ράβδων οπλισμού (rebars), είναι εύκολο να σπάσει. Για αυτόν τον λόγο, ο χάλυβας υποβάλλεται σε δοκιμή εφελκυσμού για να προσδιοριστεί η μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό (UTS). Και τα τρία μεγέθη υδραυλικών σωλήνων έχουν τις ίδιες απαιτήσεις: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Λόγω της ικανότητας των σωλήνων πίεσης να αντέχουν την υδραυλική πίεση, ενδέχεται να απαιτείται ξεχωριστός υπολογισμός και δοκιμή αστοχίας, γνωστή ως δοκιμή θραύσης. Οι υπολογισμοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της θεωρητικής μέγιστης πίεσης θραύσης, λαμβάνοντας υπόψη το πάχος τοιχώματος, την UTS και την εξωτερική διάμετρο του υλικού. Επειδή οι σωλήνες J525 και J356A μπορεί να έχουν το ίδιο μέγεθος, η μόνη μεταβλητή είναι η UTS. Παρέχει τυπική αντοχή σε εφελκυσμό 50.000 psi με προγνωστική πίεση θραύσης 0,500 x 0,049 ίντσες. Ο σωλήνας είναι ο ίδιος και για τα δύο προϊόντα: 10.908 psi.
Παρόλο που οι υπολογισμένες προβλέψεις είναι οι ίδιες, μια διαφορά στην πρακτική εφαρμογή οφείλεται στο πραγματικό πάχος του τοιχώματος. Στο J356A, η εσωτερική γρέζια είναι ρυθμιζόμενη σε ένα μέγιστο μέγεθος ανάλογα με τη διάμετρο του σωλήνα, όπως περιγράφεται στις προδιαγραφές. Για τα προϊόντα J525 από τα οποία έχουν αφαιρεθεί τα γρέζια, η διαδικασία αφαίρεσης γρεζιών συνήθως μειώνει σκόπιμα την εσωτερική διάμετρο κατά περίπου 0,002 ίντσες, με αποτέλεσμα την τοπική λέπτυνση του τοιχώματος στη ζώνη συγκόλλησης. Παρόλο που το πάχος του τοιχώματος γεμίζεται με επακόλουθη ψυχρή κατεργασία, η υπολειμματική τάση και ο προσανατολισμός των κόκκων μπορεί να διαφέρουν από το βασικό μέταλλο και το πάχος του τοιχώματος μπορεί να είναι ελαφρώς λεπτότερο από τον συγκρίσιμο σωλήνα που καθορίζεται στο J356A.
Ανάλογα με την τελική χρήση του σωλήνα, τα εσωτερικά γρέζια πρέπει να αφαιρεθούν ή να ισιωθούν (ή να ισοπεδωθούν) για την εξάλειψη πιθανών διαρροών, κυρίως σε μονοτοιχωματικές μορφές με φαρδιά άκρα. Ενώ πιστεύεται συνήθως ότι το J525 έχει ομαλή εσωτερική διάμετρο και επομένως δεν παρουσιάζει διαρροή, αυτή είναι μια εσφαλμένη αντίληψη. Οι σωλήνες J525 μπορούν να εμφανίσουν ραβδώσεις εσωτερικής διάμετρου λόγω ακατάλληλης ψυχρής κατεργασίας, με αποτέλεσμα διαρροές στη σύνδεση.
Ξεκινήστε την αφαίρεση γρεζιών κόβοντας (ή ξύνοντας) την κορδέλα συγκόλλησης από το τοίχωμα εσωτερικής διαμέτρου. Το εργαλείο καθαρισμού είναι προσαρτημένο σε έναν άξονα που υποστηρίζεται από κυλίνδρους μέσα στον σωλήνα, ακριβώς πίσω από τον σταθμό συγκόλλησης. Ενώ το εργαλείο καθαρισμού αφαιρούσε τη κορδέλα συγκόλλησης, οι κύλινδροι κύλησαν ακούσια πάνω από μερικά από τα πιτσιλίσματα συγκόλλησης, με αποτέλεσμα να χτυπήσουν την επιφάνεια του εσωτερικού του σωλήνα (βλ. Σχήμα 2). Αυτό αποτελεί πρόβλημα για ελαφρώς κατεργασμένους σωλήνες, όπως σωλήνες με τορνευμένη ή λείανση.
Η αφαίρεση του φλας από τον σωλήνα δεν είναι εύκολη. Η διαδικασία κοπής μετατρέπει το γκλίτερ σε μια μακριά, μπερδεμένη κλωστή από κοφτερό ατσάλι. Ενώ η αφαίρεση είναι απαραίτητη, η αφαίρεση είναι συχνά μια χειροκίνητη και ατελής διαδικασία. Τμήματα από σωλήνες από κασκόλ μερικές φορές εγκαταλείπουν την περιοχή του κατασκευαστή των σωλήνων και αποστέλλονται στους πελάτες.
Ρύζι. 1. Το υλικό SAE-J525 παράγεται μαζικά, κάτι που απαιτεί σημαντικές επενδύσεις και εργασία. Παρόμοια σωληνωτά προϊόντα που κατασκευάζονται με SAE-J356A υποβάλλονται σε πλήρη κατεργασία σε μύλους σωλήνων ανόπτησης σε σειρά, επομένως είναι πιο αποδοτικό.
Για μικρότερους σωλήνες, όπως γραμμές υγρού με διάμετρο μικρότερη από 20 mm, η αφαίρεση γρεζιών εσωτερικής διαμέτρου συνήθως δεν είναι τόσο σημαντική, καθώς αυτές οι διάμετροι δεν απαιτούν πρόσθετο βήμα φινιρίσματος εσωτερικής διαμέτρου. Η μόνη προειδοποίηση είναι ότι ο τελικός χρήστης χρειάζεται μόνο να λάβει υπόψη εάν ένα σταθερό ύψος ελέγχου φλας θα δημιουργήσει πρόβλημα.
Η άριστη ποιότητα ελέγχου φλόγας ID ξεκινά με την ακριβή προετοιμασία, κοπή και συγκόλληση της ταινίας. Στην πραγματικότητα, οι ιδιότητες της πρώτης ύλης του J356A πρέπει να είναι αυστηρότερες από το J525, επειδή το J356A έχει περισσότερους περιορισμούς στο μέγεθος των κόκκων, τις εγκλείσεις οξειδίων και άλλες παραμέτρους παραγωγής χάλυβα λόγω της διαδικασίας ψυχρής μορφοποίησης που εμπλέκεται.
Τέλος, η συγκόλληση με εσωτερική διάμετρο (ID) συχνά απαιτεί ψυκτικό. Τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν το ίδιο ψυκτικό με το εργαλείο συρματόσχοινου, αλλά αυτό μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα. Παρά το γεγονός ότι φιλτράρονται και απολιπαίνονται, τα ψυκτικά υγρά μύλου συχνά περιέχουν σημαντικές ποσότητες μεταλλικών σωματιδίων, διαφόρων λαδιών και άλλων ρύπων. Επομένως, ο σωλήνας J525 απαιτεί κύκλο πλύσης με ζεστό καυστικό ή άλλο ισοδύναμο βήμα καθαρισμού.
Οι συμπυκνωτές, τα συστήματα αυτοκινήτων και άλλα παρόμοια συστήματα απαιτούν καθαρισμό σωληνώσεων και ο κατάλληλος καθαρισμός μπορεί να γίνει στο εργοστάσιο. Το J356A φεύγει από το εργοστάσιο με καθαρή οπή, ελεγχόμενη περιεκτικότητα σε υγρασία και ελάχιστα υπολείμματα. Τέλος, είναι συνήθης πρακτική να γεμίζετε κάθε σωλήνα με αδρανές αέριο για την πρόληψη της διάβρωσης και τη στεγανοποίηση των άκρων πριν από την αποστολή.
Οι σωλήνες J525 κανονικοποιούνται μετά τη συγκόλληση και στη συνέχεια υποβάλλονται σε ψυχρή κατεργασία (ελάξη). Μετά την ψυχρή κατεργασία, ο σωλήνας κανονικοποιείται ξανά για να πληροί όλες τις μηχανικές απαιτήσεις.
Τα βήματα ομαλοποίησης, έλξης σύρματος και δεύτερης ομαλοποίησης απαιτούν τη μεταφορά του σωλήνα στον κλίβανο, στον σταθμό έλξης και πίσω στον κλίβανο. Ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας, αυτά τα βήματα απαιτούν άλλα ξεχωριστά υποβήματα, όπως αρμολόγηση (πριν από τη βαφή), χάραξη και ίσιωμα. Αυτά τα βήματα είναι δαπανηρά και απαιτούν σημαντικό χρόνο, εργασία και χρηματικούς πόρους. Οι σωλήνες ψυχρής έλξης συνδέονται με ποσοστό σπατάλης 20% στην παραγωγή.
Ο σωλήνας J356A κανονικοποιείται στο έλαστρο μετά τη συγκόλληση. Ο σωλήνας δεν αγγίζει το έδαφος και ταξιδεύει από τα αρχικά βήματα διαμόρφωσης στον τελικό σωλήνα σε μια συνεχή ακολουθία βημάτων στο έλαστρο. Οι συγκολλημένοι σωλήνες όπως ο J356A έχουν σπατάλη 10% στην παραγωγή. Με όλα τα άλλα στοιχεία να παραμένουν ίδια, αυτό σημαίνει ότι οι λαμπτήρες J356A είναι φθηνότεροι στην κατασκευή από τους λαμπτήρες J525.
Αν και οι ιδιότητες αυτών των δύο προϊόντων είναι παρόμοιες, δεν είναι οι ίδιες από μεταλλουργικής άποψης.
Οι σωλήνες J525 ψυχρής έλασης απαιτούν δύο προκαταρκτικές επεξεργασίες ομαλοποίησης: μετά τη συγκόλληση και μετά την εφελκυσμό. Οι θερμοκρασίες ομαλοποίησης (1650°F ή 900°C) έχουν ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό επιφανειακών οξειδίων, τα οποία συνήθως απομακρύνονται με ανόργανο οξύ (συνήθως θειικό ή υδροχλωρικό) μετά την ανόπτηση. Η αποξείδωση έχει μεγάλο περιβαλλοντικό αντίκτυπο όσον αφορά τις ατμοσφαιρικές εκπομπές και τα ρεύματα αποβλήτων πλούσιων σε μέταλλα.
Επιπλέον, η ομαλοποίηση της θερμοκρασίας στην αναγωγική ατμόσφαιρα του κλιβάνου με κυλινδρική εστία οδηγεί στην κατανάλωση άνθρακα στην επιφάνεια του χάλυβα. Αυτή η διαδικασία, η αποανθράκωση, αφήνει ένα επιφανειακό στρώμα που είναι πολύ πιο αδύναμο από το αρχικό υλικό (βλ. Σχήμα 3). Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για σωλήνες με λεπτό τοίχωμα. Με πάχος τοιχώματος 0,030″, ακόμη και ένα μικρό στρώμα αποανθράκωσης 0,003″ θα μειώσει το ενεργό τοίχωμα κατά 10%. Τέτοιοι εξασθενημένοι σωλήνες μπορεί να αποτύχουν λόγω τάσης ή κραδασμών.
Σχήμα 2. Ένα εργαλείο καθαρισμού εσωτερικής οπής (δεν φαίνεται) υποστηρίζεται από κυλίνδρους που κινούνται κατά μήκος της εσωτερικής οπής του σωλήνα. Ο καλός σχεδιασμός των κυλίνδρων μειώνει την ποσότητα των πιτσιλιών συγκόλλησης που κυλούν στο τοίχωμα του σωλήνα. Εργαλεία Nielsen
Οι σωλήνες J356 υποβάλλονται σε επεξεργασία σε παρτίδες και απαιτούν ανόπτηση σε φούρνο κυλινδρικής εστίας, αλλά αυτό δεν περιορίζεται σε αυτό. Η παραλλαγή, J356A, κατεργάζεται πλήρως σε ελαιοτριβείο χρησιμοποιώντας ενσωματωμένη επαγωγή, μια διαδικασία θέρμανσης που είναι πολύ ταχύτερη από έναν φούρνο κυλινδρικής εστίας. Αυτό μειώνει τον χρόνο ανόπτησης, περιορίζοντας έτσι το χρονικό περιθώριο για αποανθράκωση από λεπτά (ή ακόμα και ώρες) σε δευτερόλεπτα. Αυτό παρέχει στο J356A ομοιόμορφη ανόπτηση χωρίς οξείδιο ή αποανθράκωση.
Οι σωλήνες που χρησιμοποιούνται για τις υδραυλικές γραμμές πρέπει να είναι αρκετά εύκαμπτοι ώστε να μπορούν να λυγίσουν, να διασταλούν και να διαμορφωθούν. Οι καμπύλες είναι απαραίτητες για τη μεταφορά του υδραυλικού υγρού από το σημείο Α στο σημείο Β, περνώντας από διάφορες καμπύλες και στροφές κατά μήκος της διαδρομής, και η εκτόνωση είναι το κλειδί για την παροχή μιας μεθόδου τελικής σύνδεσης.
Σε μια περίπτωση τύπου "κότας ή αυγού", οι καμινάδες σχεδιάστηκαν για συνδέσεις καυστήρα μονού τοιχώματος (έχοντας έτσι ομαλή εσωτερική διάμετρο) ή μπορεί να συνέβη το αντίστροφο. Σε αυτήν την περίπτωση, η εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα εφαρμόζει άνετα στην υποδοχή του συνδετήρα ακίδας. Για να εξασφαλιστεί μια στενή σύνδεση μετάλλου με μέταλλο, η επιφάνεια του σωλήνα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο λεία. Αυτό το εξάρτημα εμφανίστηκε τη δεκαετία του 1920 για την νεοσύστατη Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ. Αυτό το εξάρτημα αργότερα έγινε η τυπική εκτόνωση 37 μοιρών που χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα.
Από την αρχή της περιόδου COVID-19, η προμήθεια σωλήνων με λεία εσωτερική διάμετρο έχει μειωθεί σημαντικά. Τα διαθέσιμα υλικά τείνουν να έχουν μεγαλύτερους χρόνους παράδοσης από ό,τι στο παρελθόν. Αυτή η αλλαγή στις αλυσίδες εφοδιασμού μπορεί να αντιμετωπιστεί με τον επανασχεδιασμό των τελικών συνδέσεων. Για παράδειγμα, μια RFQ που απαιτεί καυστήρα μονού τοιχώματος και καθορίζει J525 είναι υποψήφια για την αντικατάσταση ενός καυστήρα διπλού τοιχώματος. Οποιοσδήποτε τύπος υδραυλικού σωλήνα μπορεί να χρησιμοποιηθεί με αυτήν την τελική σύνδεση. Αυτό ανοίγει ευκαιρίες για τη χρήση του J356A.
Εκτός από τις συνδέσεις με χείλους, οι μηχανικές στεγανοποιήσεις o-ring είναι επίσης συνηθισμένες (βλ. σχήμα 5), ειδικά για συστήματα υψηλής πίεσης. Αυτός ο τύπος σύνδεσης όχι μόνο είναι λιγότερο στεγανός από μια χείλους μονού τοιχώματος επειδή χρησιμοποιεί ελαστομερείς στεγανοποιήσεις, αλλά είναι επίσης πιο ευέλικτος - μπορεί να σχηματιστεί στο άκρο οποιουδήποτε κοινού τύπου υδραυλικού σωλήνα. Αυτό παρέχει στους κατασκευαστές σωλήνων μεγαλύτερες ευκαιρίες στην εφοδιαστική αλυσίδα και καλύτερη μακροπρόθεσμη οικονομική απόδοση.
Η βιομηχανική ιστορία είναι γεμάτη με παραδείγματα παραδοσιακών προϊόντων που ριζώνουν σε μια εποχή που είναι δύσκολο για την αγορά να αλλάξει κατεύθυνση. Ένα ανταγωνιστικό προϊόν - ακόμη και ένα που είναι σημαντικά φθηνότερο και πληροί όλες τις απαιτήσεις του αρχικού προϊόντος - μπορεί να είναι δύσκολο να κερδίσει έδαφος στην αγορά εάν προκύψουν υποψίες. Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν ένας αντιπρόσωπος αγορών ή ένας μηχανικός που του έχει ανατεθεί εξετάζει μια μη παραδοσιακή αντικατάσταση ενός υπάρχοντος προϊόντος. Λίγοι είναι διατεθειμένοι να ρισκάρουν να ανακαλυφθούν.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι αλλαγές μπορεί να μην είναι απλώς απαραίτητες, αλλά απαραίτητες. Η πανδημία COVID-19 έχει οδηγήσει σε απροσδόκητες αλλαγές στη διαθεσιμότητα ορισμένων τύπων και μεγεθών σωλήνων για σωληνώσεις χαλύβδινων υγρών. Οι επηρεαζόμενοι τομείς προϊόντων είναι αυτοί που χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία, την ηλεκτρική ενέργεια, τον βαρύ εξοπλισμό και οποιεσδήποτε άλλες βιομηχανίες κατασκευής σωλήνων που χρησιμοποιούν γραμμές υψηλής πίεσης, ιδίως υδραυλικές γραμμές.
Αυτό το κενό μπορεί να καλυφθεί με χαμηλότερο συνολικό κόστος, λαμβάνοντας υπόψη έναν καθιερωμένο αλλά εξειδικευμένο τύπο χαλύβδινου σωλήνα. Η επιλογή του κατάλληλου προϊόντος για μια εφαρμογή απαιτεί κάποια έρευνα για να προσδιοριστεί η συμβατότητα των ρευστών, η πίεση λειτουργίας, το μηχανικό φορτίο και ο τύπος σύνδεσης.
Μια πιο προσεκτική ματιά στις προδιαγραφές δείχνει ότι το J356A μπορεί να είναι ισοδύναμο με το πραγματικό J525. Παρά την πανδημία, εξακολουθεί να είναι διαθέσιμο σε χαμηλότερη τιμή μέσω μιας αποδεδειγμένης αλυσίδας εφοδιασμού. Εάν η επίλυση προβλημάτων τελικού σχήματος είναι λιγότερο απαιτητική σε εργασία από την εύρεση του J525, θα μπορούσε να βοηθήσει τους κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) να επιλύσουν τις υλικοτεχνικές προκλήσεις στην εποχή της COVID-19 και μετά.
Tube & Pipe Journal 于1990 年成为第一本致力于为金属管材行业服务的杂志。 Περιοδικό Σωλήνων & Σωλήνων, 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб во 1990 година. Το Tube & Pipe Journal έγινε το πρώτο περιοδικό αφιερωμένο στη βιομηχανία μεταλλικών σωλήνων το 1990.Σήμερα, παραμένει η μόνη έκδοση του κλάδου στη Βόρεια Αμερική και έχει γίνει η πιο αξιόπιστη πηγή πληροφοριών για τους επαγγελματίες του κλάδου σωλήνων.
Τώρα με πλήρη πρόσβαση στην ψηφιακή έκδοση του The FABRICATOR, εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Η ψηφιακή έκδοση του The Tube & Pipe Journal είναι πλέον πλήρως προσβάσιμη, παρέχοντας εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.
Αποκτήστε πλήρη ψηφιακή πρόσβαση στο STAMPING Journal, το οποίο περιλαμβάνει την τελευταία λέξη της τεχνολογίας, τις βέλτιστες πρακτικές και τα νέα του κλάδου για την αγορά σφράγισης μετάλλων.
Τώρα με πλήρη ψηφιακή πρόσβαση στο The Fabricator en Español, έχετε εύκολη πρόσβαση σε πολύτιμους πόρους του κλάδου.