پروتکل‌های آزمایشی مختلف (برینل، راکول، ویکرز) رویه‌هایی خاص برای پروژه تحت آزمایش دارند. تست Rockwell T برای بازرسی لوله‌های دیوار سبک با برش لوله از طول و آزمایش دیوار از قطر داخلی به جای قطر خارجی مناسب است.
سفارش لوله تا حدودی شبیه رفتن به یک نمایندگی خودرو و سفارش خودرو یا کامیون است. امروزه، گزینه‌های متعدد موجود به خریداران اجازه می‌دهد تا خودرو را به روش‌های مختلف سفارشی کنند - رنگ‌های داخلی و خارجی، بسته‌های تزئینات داخلی، گزینه‌های طراحی بیرونی، انتخاب‌های پیشرانه، و سیستم صوتی که تقریباً رقیب یک سیستم سرگرمی خانگی است.
لوله های فولادی دقیقاً همین هستند. هزاران گزینه یا مشخصات دارد. علاوه بر ابعاد، مشخصات، خواص شیمیایی و مکانیکی متعددی مانند حداقل استحکام تسلیم (MYS)، مقاومت کششی نهایی (UTS) و حداقل کشیدگی قبل از خرابی را فهرست می‌کند. istic: سختی.
سعی کنید یک ماشین را با یک مشخصه سفارش دهید ("من به یک ماشین با گیربکس اتوماتیک نیاز دارم") و با یک فروشنده خیلی دور نخواهید شد. او باید فرم سفارش را با گزینه های زیادی پر کند. Pipe دقیقاً همین است - برای بدست آوردن لوله مناسب برای برنامه، سازنده لوله به اطلاعات بیشتری از سختی نیاز دارد.
چگونه سختی به یک جایگزین شناخته شده برای سایر خواص مکانیکی تبدیل می شود؟ احتمالاً با یک تولید کننده لوله شروع شده است. از آنجایی که تست سختی سریع، آسان و به تجهیزات نسبتاً ارزانی نیاز دارد، فروشندگان لوله اغلب از تست سختی برای مقایسه دو لوله استفاده می کنند. برای انجام تست سختی، تنها چیزی که نیاز دارند طول لوله صاف و پایه آزمایش است.
سختی لوله به خوبی با UTS همبستگی دارد، و به عنوان یک قاعده کلی، درصد یا محدوده درصد در تخمین MYS مفید است، بنابراین به راحتی می توان فهمید که چگونه تست سختی می تواند یک پروکسی مناسب برای سایر ویژگی ها باشد.
همچنین، آزمایش‌های دیگر نسبتاً پیچیده هستند. در حالی که آزمایش سختی تنها یک دقیقه یا بیشتر طول می‌کشد، آزمایش MYS، UTS و ازدیاد طول نیاز به آماده‌سازی نمونه و سرمایه‌گذاری قابل توجهی در تجهیزات آزمایشگاهی بزرگ دارد. به عنوان مقایسه، برای اپراتور آسیاب لوله چند ثانیه طول می‌کشد تا تست سختی را انجام دهد و برای یک تکنسین متالورژی حرفه‌ای برای انجام تست کشش سختی کار دشواری نیست.
این بدان معنا نیست که تولیدکنندگان لوله های مهندسی شده از تست سختی استفاده نمی کنند. به جرات می توان گفت که اکثر مردم این کار را انجام می دهند، اما از آنجایی که آنها ارزیابی های تکرارپذیری و تکرارپذیری گیج را در تمام تجهیزات آزمایشی خود انجام می دهند، به خوبی از محدودیت های آزمایش آگاه هستند. بیشتر آنها از ارزیابی سختی لوله به عنوان بخشی از فرآیند تولید استفاده می کنند، اما آنها از آن برای تعیین کمیت ویژگی های آزمایش/فایل لوله استفاده نمی کنند.
چرا باید در مورد MYS، UTS و حداقل کشیدگی بدانید؟ آنها نشان می دهند که لوله در مونتاژ چگونه عمل می کند.
MYS حداقل نیرویی است که باعث تغییر شکل دائمی مواد می‌شود. اگر بخواهید یک سیم مستقیم (مانند رخت آویز) را کمی خم کنید و فشار را رها کنید، یکی از این دو اتفاق می‌افتد: به حالت اولیه خود (مستقیم) برمی‌گردد یا خمیده می‌شود. اگر هنوز صاف است، از MYS رد نشده‌اید.
اکنون، از انبردست برای بستن دو سر سیم استفاده کنید. اگر بتوانید سیم را به دو تکه کنید، بیش از UTS آن هستید. کشش زیادی روی آن وارد کرده اید و دو سیم دارید تا تلاش مافوق بشری خود را نشان دهید. اگر طول اولیه سیم 5 اینچ باشد، و دو طول پس از شکست به 6 اینچ برسد، سیم به اندازه 21 اینچ کشیده شده است، اندازه گیری سیم به اندازه 21 اینچ است. نقطه شکست، اما هر چه باشد - مفهوم سیم کشش UTS را نشان می دهد.
نمونه‌های فوتومیکروگراف فولادی باید با استفاده از محلول اسیدی ملایم (معمولاً اسید نیتریک و الکل (نیترواتانول)) برش داده شوند، صیقل داده شوند و اچ شوند تا دانه‌ها قابل مشاهده باشند. معمولاً از بزرگنمایی 100 برابر برای بررسی دانه‌های فولادی و تعیین اندازه دانه استفاده می‌شود.
سختی آزمایشی است که نشان می دهد چگونه یک ماده به ضربه واکنش نشان می دهد. تصور کنید یک قطعه لوله کوتاه را در یک گیره با فک های دندانه دار قرار دهید و گیره را بچرخانید تا ببندد. فک های گیره علاوه بر صاف کردن لوله، فرورفتگی هایی روی سطح لوله نیز ایجاد می کنند.
تست سختی اینگونه عمل می کند، اما آنقدرها هم خشن نیست. این تست دارای اندازه ضربه کنترل شده و فشار کنترل شده است. این نیروها سطح را تغییر می دهند و یک فرورفتگی یا فرورفتگی ایجاد می کنند. اندازه یا عمق فرورفتگی سختی فلز را تعیین می کند.
برای ارزیابی فولاد، آزمون‌های سختی متداول عبارتند از: برینل، ویکرز و راکول. هر کدام مقیاس خاص خود را دارند و برخی از آنها دارای روش‌های آزمایشی متعددی هستند، مانند راکول A، B و C. برای لوله‌های فولادی، مشخصات ASTM A513 به آزمون راکول B (مخفف HRB یا RB) اشاره دارد. بار 100 kgf. یک نتیجه معمولی برای فولاد نرم استاندارد HRB 60 است.
دانشمندان مواد می دانند که سختی به طور خطی با UTS مرتبط است. بنابراین، یک سختی معین می تواند UTS را پیش بینی کند. به همین ترتیب، سازندگان لوله می دانند که MYS و UTS با هم مرتبط هستند. برای لوله های جوش داده شده، MYS معمولاً 70٪ تا 85٪ UTS است. مقدار دقیق به فرآیند ساخت لوله بستگی دارد. اینچ (PSI) و MYS 80٪ یا 48000 PSI.
متداول ترین مشخصات لوله در تولید عمومی حداکثر سختی است. علاوه بر اندازه، مهندس به دنبال تعیین یک لوله جوش داده شده با مقاومت الکتریکی (ERW) در یک محدوده کاری خوب بود که می تواند منجر به حداکثر سختی احتمالاً HRB 60 شود که راه خود را در ترسیم اجزا پیدا کند. این تصمیم به تنهایی منجر به طیف وسیعی از خواص مکانیکی سختی نهایی می شود.
اولاً، سختی HRB 60 چیز زیادی را به ما نمی گوید. قرائت HRB 60 یک عدد بی بعد است. مواد ارزیابی شده با HRB 59 نرم تر از مواد آزمایش شده با HRB 60 است، و HRB 61 سخت تر از HRB 60 است، اما تا چه اندازه؟ ity (در فاصله نسبت به زمان اندازه‌گیری می‌شود)، یا UTS (اندازه‌گیری شده بر حسب پوند بر اینچ مربع). خواندن HRB 60 چیز خاصی به ما نمی‌گوید. این ویژگی ماده است، اما یک ویژگی فیزیکی نیست. ثانیاً، تست سختی برای تکرارپذیری یا تکرارپذیری مناسب نیست. ارزیابی دو مکان در هر یک از مکان‌ها در یک نمونه آزمایشی بزرگ، حتی اگر نتایج آزمایش در مکان‌های سختی زیاد باشد، اغلب در یک مکان آزمایشی متفاوت هستند. ریشه این موضوع ماهیت آزمون است. پس از اندازه گیری موقعیت، نمی توان آن را برای بار دوم برای تأیید نتایج اندازه گیری کرد. تکرارپذیری آزمون امکان پذیر نیست.
این بدان معنا نیست که تست سختی ناخوشایند است. در واقع، راهنمای خوبی برای UTS یک ماده ارائه می‌کند و آزمایشی سریع و آسان برای انجام آن است.
از آنجایی که لوله «معمولی» به خوبی تعریف نشده است، در صورت نیاز، سازندگان لوله اغلب آن را به دو نوع لوله و لوله فولادی متداول تعریف شده در ASTM A513: 1008 و 1010 محدود می کنند.
به عنوان مثال، اگر MYS کم باشد و ازدیاد طول زیاد باشد، یک لوله به عنوان نرم توصیف می شود، به این معنی که در کشش، انحراف و تنظیم نسبت به لوله توصیف شده به عنوان سخت که دارای MYS نسبتاً بالا و کشیدگی نسبتاً کم است، عملکرد بهتری دارد.
ازدیاد طول خود عامل دیگری است که تأثیر قابل توجهی بر کاربردهای خطی لوله دارد. لوله های با کشیدگی زیاد می توانند نیروهای کششی را تحمل کنند.مواد با ازدیاد طول کم، شکننده‌تر هستند و بنابراین بیشتر مستعد شکست‌های ناشی از خستگی فاجعه‌بار هستند.
چرا خواص مکانیکی لوله‌ها تا این حد متفاوت است؟ اولاً، ترکیب شیمیایی متفاوت است. فولاد محلول جامدی از آهن و کربن و سایر آلیاژهای مهم است. برای سادگی، در اینجا فقط به درصد کربن می‌پردازیم. اتم‌های کربن جایگزین برخی از اتم‌های آهن می‌شوند و ساختار کریستالی فولاد را تشکیل می‌دهند. ASTM 1008% درجه بنزین اولیه با محتوای acompass 1008% است. ero یک عدد بسیار ویژه است که وقتی محتوای کربن در فولاد بسیار کم باشد خواص منحصر به فردی ایجاد می کند. ASTM 1010 میزان کربن را بین 0.08٪ و 0.13٪ مشخص می کند.
دوم، لوله فولادی می تواند ساخته یا ساخته شود و متعاقباً در هفت فرآیند تولید مختلف پردازش شود. ASTM A513 مربوط به تولید لوله ERW هفت نوع را فهرست می کند:
اگر ترکیب شیمیایی فولاد و مراحل ساخت لوله تاثیری بر سختی فولاد نداشته باشد، چیست؟ پاسخ به این سوال به معنای سوراخ کردن جزئیات است. این سوال دو سوال دیگر را مطرح می کند: چه جزئیاتی و چقدر نزدیک؟
جزئیات در مورد دانه‌های تشکیل‌دهنده فولاد اولین پاسخ است. وقتی فولاد در کارخانه فولاد اولیه ساخته می‌شود، به یک بلوک بزرگ با یک ویژگی سرد نمی‌شود. با سرد شدن فولاد، مولکول‌های فولاد در الگوهای تکراری (کریستال‌ها) سازمان‌دهی می‌شوند، شبیه به شکل‌گیری دانه‌های برف. پس از تشکیل بلورها، دانه‌ها در سرتاسر آن تشکیل می‌شوند. با جذب آخرین مولکول های فولادی توسط دانه ها، رشد آنها متوقف می شود. همه اینها در سطح میکروسکوپی اتفاق می افتد زیرا اندازه متوسط ​​دانه فولاد حدود 64 میکرون یا 0.0025 اینچ عرض دارد. در حالی که هر دانه مشابه دانه بعدی است، آنها یکسان نیستند. آنها از نظر اندازه، جهت و جهت گیری و محتوای کربن کمی متفاوت هستند. تمایل به شکست در امتداد مرزهای دانه دارد.
برای دیدن دانه های قابل تشخیص چقدر باید نگاه کنید؟ بزرگنمایی 100 برابر یا دید انسان 100 برابر کافی است. با این حال، فقط نگاه کردن به فولاد تصفیه نشده با قدرت 100 برابر چیز زیادی را نشان نمی دهد. نمونه با پرداخت نمونه و حکاکی سطح با یک اسید (معمولا اسید نیتریک و الکل) به نام etchant nitroethan تهیه می شود.
این دانه ها و شبکه داخلی آنها هستند که استحکام ضربه، MYS، UTS و ازدیاد طولی که یک فولاد می تواند قبل از شکست تحمل کند را تعیین می کند.
مراحل فولادسازی، مانند نورد سرد و گرم نوار، تنش را به ساختار دانه وارد می کند.اگر شکل آنها دائماً تغییر کند، به این معنی است که تنش دانه را تغییر شکل می دهد. مراحل دیگر پردازش، مانند کلاف کردن فولاد به سیم پیچ، باز کردن آن و تغییر شکل دانه های فولادی از طریق آسیاب لوله (برای شکل دادن و اندازه لوله). کشیدن لوله سرد بر روی سنبه نیز بر روی ماده فشار وارد می کند، همانطور که مراحل ساخت و سازه ها از جمله مراحل ساخت و سازه های انتهایی هستند.
مراحل بالا شکل‌پذیری فولاد را کاهش می‌دهد، که توانایی آن در مقاومت در برابر تنش کششی (کششی-باز) است. فولاد شکننده می‌شود، به این معنی که اگر همچنان روی آن کار کنید، احتمال شکستن آن بیشتر است. ازدیاد طول یکی از اجزای شکل‌پذیری است (تراکم‌پذیری یکی دیگر از موارد). با این حال، فولاد به راحتی تحت تنش فشاری تغییر شکل می‌دهد - انعطاف پذیر است - که یک مزیت است.
بتن در مقایسه با بتن دارای مقاومت فشاری بالا اما شکل پذیری پایینی است. این خواص برخلاف فولاد است. به همین دلیل بتن مورد استفاده در جاده ها، ساختمان ها و پیاده روها اغلب با میلگرد نصب می شود. نتیجه محصولی با مقاومت های دو ماده است: تحت کشش، فولاد مستحکم و تحت فشار، بتن.
در حین کار سرد، با کاهش شکل پذیری فولاد، سختی آن افزایش می یابد. به عبارت دیگر، سخت می شود.با این حال، ممکن است یک نقطه ضعف باشد زیرا سختی برابر با شکنندگی است.بنابراین، احتمال شکست آن بیشتر است.
به عبارت دیگر، هر مرحله فرآیند مقداری از شکل‌پذیری لوله را مصرف می‌کند. با کار کردن قطعه سخت‌تر می‌شود، و اگر خیلی سخت باشد اساساً بی‌فایده است. سختی شکنندگی است و یک لوله شکننده احتمالاً هنگام استفاده از کار می‌رود.
آیا سازنده هیچ گزینه ای در این مورد دارد؟ به طور خلاصه، بله.
به زبان ساده، بازپخت تمام اثرات تنش فیزیکی روی فلز را از بین می‌برد. این فرآیند فلز را تا دمای کاهش تنش یا تبلور مجدد گرم می‌کند، در نتیجه نابجایی‌ها را حذف می‌کند. بسته به دما و زمان خاص مورد استفاده در فرآیند آنیل، بنابراین فرآیند مقداری یا تمام شکل‌پذیری آن را بازیابی می‌کند.
بازپخت و خنک‌سازی کنترل‌شده باعث رشد دانه می‌شود. اگر هدف کاهش شکنندگی ماده باشد، مفید است، اما رشد دانه‌بندی‌شده کنترل‌نشده می‌تواند فلز را بیش از حد نرم کند و آن را برای استفاده مورد نظر غیرقابل استفاده کند. توقف فرآیند بازپخت یکی دیگر از چیزهای تقریباً جادویی است. خاموش کردن در دمای مناسب با خواص فولاد در زمان مناسب، باعث می‌شود تا ماده به سرعت خاموش شود.
آیا باید مشخصات سختی را رها کنیم؟ خیر. مشخصه های سختی در درجه اول به عنوان یک نقطه مرجع در هنگام تعیین لوله های فولادی ارزشمند هستند. یک معیار مفید، سختی یکی از چندین ویژگی است که باید هنگام سفارش مواد لوله ای مشخص شود و پس از دریافت بررسی شود (و باید با هر محموله ثبت شود). زمانی که بازرسی سختی مقیاس استاندارد بازرسی است، باید دارای محدوده کنترل مناسب باشد.
با این حال، این یک آزمایش واقعی برای واجد شرایط بودن (پذیرش یا رد کردن) مواد نیست. علاوه بر سختی، تولیدکنندگان باید گهگاه محموله‌ها را برای تعیین سایر ویژگی‌های مرتبط، مانند MYS، UTS یا حداقل کشیدگی، بسته به کاربرد لوله، آزمایش کنند.
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.
ژورنال Tube & Pipe اولین مجله ای بود که در سال 1990 به صنعت لوله های فلزی خدمت می کرد. امروزه، تنها نشریه ای در آمریکای شمالی است که به این صنعت اختصاص دارد و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان لوله تبدیل شده است.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتال The Tube & Pipe Journal اکنون کاملاً در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتالی STAMPING Journal، که آخرین پیشرفت های تکنولوژیکی، بهترین شیوه ها و اخبار صنعت را برای بازار مهر زنی فلزی ارائه می دهد، لذت ببرید.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتال گزارش افزودنی لذت ببرید تا یاد بگیرید که چگونه می توان از تولید افزودنی برای بهبود کارایی عملیاتی و افزایش سود استفاده کرد.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator en Español، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.