Nota del editor: este artículo es el segundo de una serie de dos partes sobre el mercado y la fabricación de líneas de transferencia de líquidos de pequeño diámetro para aplicaciones de alta presión.La primera sección analiza la disponibilidad nacional de productos convencionales para estas aplicaciones, que son poco frecuentes.La segunda parte analiza dos productos no tradicionales en este mercado.
Los dos tipos de tuberías hidráulicas soldadas designadas por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE-J525 y SAE-J356A) comparten una fuente común, al igual que sus especificaciones escritas.Las tiras planas de acero se cortan a lo ancho y se forman en tubos mediante perfilado.Después de pulir los bordes de la tira con una herramienta con aletas, la tubería se calienta mediante soldadura por resistencia de alta frecuencia y se forja entre rodillos de presión para formar una soldadura.Después de soldar, la rebaba OD se quita con un soporte, que generalmente está hecho de carburo de tungsteno.El flash de identificación se quita o se ajusta a la altura máxima de diseño con la herramienta de bloqueo.
La descripción de este proceso de soldadura es general y existen muchas pequeñas diferencias de proceso en la producción real (consulte la Figura 1).Sin embargo, comparten muchas propiedades mecánicas.
Las fallas de tubería y los modos de falla comunes se pueden dividir en cargas de tracción y compresión.En la mayoría de los materiales, el esfuerzo de tracción es menor que el esfuerzo de compresión.Sin embargo, la mayoría de los materiales son mucho más fuertes en compresión que en tensión.El hormigón es un ejemplo.Es altamente comprimible, pero a menos que esté moldeado con una red interna de barras de refuerzo (barras de refuerzo), es fácil de romper.Por esta razón, el acero se somete a ensayos de tracción para determinar su resistencia máxima a la tracción (UTS).Los tres tamaños de manguera hidráulica tienen los mismos requisitos: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Debido a la capacidad de las tuberías de presión para soportar la presión hidráulica, es posible que se requiera un cálculo y una prueba de falla por separado, conocida como prueba de estallido.Los cálculos se pueden utilizar para determinar la presión máxima de estallido teórica, teniendo en cuenta el espesor de la pared, el UTS y el diámetro exterior del material.Debido a que la tubería J525 y la tubería J356A pueden tener el mismo tamaño, la única variable es UTS.Proporciona una resistencia a la tracción típica de 50 000 psi con una presión de explosión predictiva de 0,500 x 0,049 pulg. La tubería es la misma para ambos productos: 10 908 psi.
Aunque las predicciones calculadas son las mismas, una diferencia en la aplicación práctica se debe al espesor real de la pared.En el J356A, la fresa interna se puede ajustar a un tamaño máximo según el diámetro de la tubería, como se describe en la especificación.Para los productos J525 desbarbados, el proceso de desbarbado generalmente reduce intencionalmente el diámetro interior en aproximadamente 0,002 pulgadas, lo que genera un adelgazamiento de la pared localizado en la zona de soldadura.Aunque el espesor de la pared se rellena con el trabajo en frío posterior, la tensión residual y la orientación del grano pueden diferir del metal base, y el espesor de la pared puede ser ligeramente más delgado que la tubería comparable especificada en J356A.
Dependiendo del uso final de la tubería, las rebabas internas deben eliminarse o aplanarse (o aplanarse) para eliminar posibles vías de fuga, principalmente formas de extremos acampanados de pared simple.Si bien se cree comúnmente que J525 tiene una identificación suave y, por lo tanto, no tiene fugas, esta es una idea errónea.La tubería J525 puede desarrollar rayas de ID debido a un trabajo en frío inadecuado, lo que genera fugas en la conexión.
Comience a desbarbar cortando (o raspando) el cordón de soldadura de la pared del diámetro interior.La herramienta de limpieza está unida a un mandril sostenido por rodillos dentro de la tubería, justo detrás de la estación de soldadura.Mientras la herramienta de limpieza retiraba el cordón de soldadura, los rodillos rodaron inadvertidamente sobre algunas de las salpicaduras de soldadura, lo que provocó que golpeara la superficie del diámetro interior de la tubería (consulte la Figura 2).Este es un problema para las tuberías ligeramente maquinadas, como las tuberías torneadas o pulidas.
Quitar el flash del tubo no es fácil.El proceso de corte convierte la brillantina en una cadena larga y enredada de acero afilado.Si bien la eliminación es un requisito, la eliminación suele ser un proceso manual e imperfecto.Las secciones de los tubos de bufanda a veces salen del territorio del fabricante de tubos y se envían a los clientes.
Arroz.1. El material SAE-J525 se produce en masa, lo que requiere una inversión y mano de obra significativas.Los productos tubulares similares fabricados con SAE-J356A se mecanizan completamente en molinos de tubo de recocido en línea, por lo que es más eficiente.
Para tuberías más pequeñas, como líneas de líquido de menos de 20 mm de diámetro, el desbarbado del diámetro interior no suele ser tan importante, ya que estos diámetros no requieren un paso adicional de acabado del diámetro interior.La única advertencia es que el usuario final solo necesita considerar si una altura de control de flash constante creará un problema.
La excelencia en el control de la llama ID comienza con el acondicionamiento, corte y soldadura precisos de las tiras.De hecho, las propiedades de la materia prima del J356A deben ser más estrictas que las del J525 porque el J356A tiene más restricciones en cuanto al tamaño de grano, las inclusiones de óxido y otros parámetros de fabricación de acero debido al proceso de dimensionamiento en frío involucrado.
Finalmente, la soldadura ID a menudo requiere refrigerante.La mayoría de los sistemas usan el mismo refrigerante que la herramienta de hilerado, pero esto puede crear problemas.A pesar de estar filtrados y desengrasados, los refrigerantes de los molinos a menudo contienen cantidades significativas de partículas de metal, diversos aceites y aceites, y otros contaminantes.Por lo tanto, la tubería J525 requiere un ciclo de lavado cáustico caliente u otro paso de limpieza equivalente.
Los condensadores, los sistemas automotrices y otros sistemas similares requieren limpieza de tuberías, y la limpieza adecuada se puede realizar en el molino.El J356A sale de fábrica con un orificio limpio, contenido de humedad controlado y residuos mínimos.Finalmente, es una práctica común llenar cada tubo con un gas inerte para evitar la corrosión y sellar los extremos antes del envío.
Las tuberías J525 se normalizan después de la soldadura y luego se trabajan en frío (estiradas).Después del trabajo en frío, la tubería se normaliza nuevamente para cumplir con todos los requisitos mecánicos.
Los pasos de normalización, trefilado y segundo normalizado requieren el transporte de la tubería al horno, a la estación de trefilado y de vuelta al horno.Dependiendo de las especificaciones de la operación, estos pasos requieren otros sub-pasos separados como apuntar (antes de pintar), grabar y enderezar.Estos pasos son costosos y requieren recursos significativos de tiempo, mano de obra y dinero.Los tubos estirados en frío están asociados con una tasa de desperdicio del 20% en la producción.
La tubería J356A se normaliza en el laminador después de la soldadura.La tubería no toca el suelo y viaja desde los pasos iniciales de formación hasta la tubería terminada en una secuencia continua de pasos en el laminador.Las tuberías soldadas como la J356A tienen un 10 % de desperdicio en la producción.En igualdad de condiciones, esto significa que las lámparas J356A son más baratas de fabricar que las lámparas J525.
Aunque las propiedades de estos dos productos son similares, no son iguales desde el punto de vista metalúrgico.
Las tuberías J525 estiradas en frío requieren dos tratamientos de normalización preliminares: después de la soldadura y después del estirado.Las temperaturas de normalización (1650 °F o 900 °C) dan como resultado la formación de óxidos superficiales, que generalmente se eliminan con ácido mineral (generalmente sulfúrico o clorhídrico) después del recocido.El decapado tiene un gran impacto ambiental en términos de emisiones al aire y flujos de desechos ricos en metales.
Además, la normalización de la temperatura en la atmósfera reductora del horno de solera de rodillos conduce al consumo de carbono en la superficie del acero.Este proceso, la descarburación, deja una capa superficial que es mucho más débil que el material original (ver Figura 3).Esto es especialmente importante para tuberías de pared delgada.Con un espesor de pared de 0,030″, incluso una pequeña capa de descarburación de 0,003″ reducirá la pared efectiva en un 10 %.Estas tuberías debilitadas pueden fallar debido a la tensión o la vibración.
Figura 2. Una herramienta de limpieza del DI (que no se muestra) está sostenida por rodillos que se mueven a lo largo del DI de la tubería.Un buen diseño de rodillos reduce la cantidad de salpicaduras de soldadura que ruedan hacia la pared de la tubería.Herramientas Nielsen
Las tuberías J356 se procesan en lotes y requieren recocido en un horno de solera de rodillos, pero esto no se limita a.La variante, J356A, se mecaniza por completo en un tren de laminación mediante inducción integrada, un proceso de calentamiento que es mucho más rápido que un horno de solera de rodillos.Esto acorta el tiempo de recocido, reduciendo así la ventana de oportunidad para la descarburación de minutos (o incluso horas) a segundos.Esto proporciona al J356A un recocido uniforme sin óxido ni descarburación.
La tubería utilizada para líneas hidráulicas debe ser lo suficientemente flexible para doblarse, expandirse y formarse.Las curvas son necesarias para llevar el fluido hidráulico del punto A al punto B, pasando por varias curvas y giros a lo largo del camino, y el ensanchamiento es la clave para proporcionar un método de conexión final.
En una situación de huevo o gallina, las chimeneas se diseñaron para conexiones de quemadores de una sola pared (por lo tanto, con un diámetro interior liso), o puede haber ocurrido lo contrario.En este caso, la superficie interior del tubo encaja perfectamente contra el casquillo del conector de clavija.Para garantizar una conexión hermética de metal a metal, la superficie de la tubería debe ser lo más lisa posible.Este accesorio apareció en la década de 1920 para la naciente División Aérea de la Fuerza Aérea de EE. UU.Este accesorio más tarde se convirtió en la bengala estándar de 37 grados que se usa ampliamente en la actualidad.
Desde el comienzo del período COVID-19, el suministro de tubos estirados con diámetros interiores lisos ha disminuido significativamente.Los materiales disponibles tienden a tener tiempos de entrega más largos que en el pasado.Este cambio en las cadenas de suministro se puede abordar rediseñando las conexiones finales.Por ejemplo, una RFQ que requiere un quemador de pared simple y especifica J525 es candidata para reemplazar un quemador de pared doble.Se puede utilizar cualquier tipo de tubería hidráulica con esta conexión final.Esto abre oportunidades para usar el J356A.
Además de las conexiones abocinadas, también son comunes los sellos mecánicos de junta tórica (consulte la figura 5), ​​especialmente para los sistemas de alta presión.Este tipo de conexión no solo es menos hermético que un abocardado de pared simple porque usa sellos elastoméricos, sino que también es más versátil: se puede formar en el extremo de cualquier tipo común de tubería hidráulica.Esto brinda a los fabricantes de tuberías mayores oportunidades en la cadena de suministro y un mejor desempeño económico a largo plazo.
La historia industrial está llena de ejemplos de productos tradicionales que se arraigan en un momento en el que es difícil que el mercado cambie de dirección.Un producto de la competencia, incluso uno que sea significativamente más barato y cumpla con todos los requisitos del producto original, puede ser difícil de afianzar en el mercado si surgen sospechas.Esto suele suceder cuando un agente de compras o un ingeniero asignado está considerando un reemplazo no tradicional para un producto existente.Pocos están dispuestos a arriesgarse a ser descubiertos.
En algunos casos, los cambios pueden no solo ser necesarios, sino necesarios.La pandemia de COVID-19 ha resultado en cambios inesperados en la disponibilidad de ciertos tipos y tamaños de tuberías para tuberías de acero para fluidos.Las áreas de productos afectados son los que se utilizan en la industria automotriz, eléctrica, de equipos pesados ​​y cualquier otra industria de fabricación de tuberías que utilice líneas de alta presión, especialmente líneas hidráulicas.
Esta brecha se puede llenar a un costo total más bajo al considerar un tipo de tubería de acero establecida pero de nicho.Seleccionar el producto adecuado para una aplicación requiere cierta investigación para determinar la compatibilidad de fluidos, la presión de funcionamiento, la carga mecánica y el tipo de conexión.
Una mirada más cercana a las especificaciones muestra que el J356A puede ser equivalente al J525 real.A pesar de la pandemia, todavía está disponible a un precio más bajo a través de una cadena de suministro comprobada.Si resolver problemas de forma final requiere menos mano de obra que encontrar J525, podría ayudar a los OEM a resolver desafíos logísticos en la era COVID-19 y más allá.
Tube & Pipe Journal, 1990 Tube & Pipe Journal, 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal se convirtió en la primera revista dedicada a la industria de tuberías de metal en 1990.En la actualidad, sigue siendo la única publicación de la industria en América del Norte y se ha convertido en la fuente de información más confiable para los profesionales de la industria de tuberías.
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