Note de l'éditeur : cet article est le deuxième d'une série en deux parties sur le marché et la fabrication de lignes de transfert de liquide de petit diamètre pour les applications à haute pression.La première section traite de la disponibilité nationale des produits conventionnels pour ces applications, qui sont rares.La deuxième partie traite de deux produits non traditionnels sur ce marché.
Les deux types de tuyaux hydrauliques soudés désignés par la Society of Automotive Engineers - SAE-J525 et SAE-J356A - partagent une source commune, tout comme leurs spécifications écrites.Les bandes d'acier plates sont coupées à la largeur et formées en tubes par profilage.Une fois les bords de la bande polis avec un outil à ailettes, le tuyau est chauffé par soudage par résistance à haute fréquence et forgé entre des rouleaux de pression pour former une soudure.Après le soudage, la bavure OD est retirée avec un support, qui est généralement en carbure de tungstène.Le flash d'identification est retiré ou ajusté à la hauteur de conception maximale à l'aide de l'outil de verrouillage.
La description de ce procédé de soudage est générale et il existe de nombreuses petites différences de procédé dans la production réelle (voir Figure 1).Cependant, ils partagent de nombreuses propriétés mécaniques.
Les défaillances de tuyaux et les modes de défaillance courants peuvent être divisés en charges de traction et de compression.Dans la plupart des matériaux, la contrainte de traction est inférieure à la contrainte de compression.Cependant, la plupart des matériaux sont beaucoup plus résistants en compression qu'en traction.Le béton en est un exemple.Il est hautement compressible, mais à moins d'être moulé avec un réseau interne de barres d'armature (barres d'armature), il est facile à casser.Pour cette raison, l'acier est testé en traction pour déterminer sa résistance à la traction ultime (UTS).Les trois tailles de flexibles hydrauliques ont les mêmes exigences : 310 MPa (45 000 psi) UTS.
En raison de la capacité des conduites sous pression à résister à la pression hydraulique, un calcul séparé et un test de défaillance, connu sous le nom de test d'éclatement, peuvent être nécessaires.Les calculs peuvent être utilisés pour déterminer la pression d'éclatement ultime théorique, en tenant compte de l'épaisseur de paroi, de l'UTS et du diamètre extérieur du matériau.Étant donné que les tubes J525 et les tubes J356A peuvent avoir la même taille, la seule variable est l'UTS.Fournit une résistance à la traction typique de 50 000 psi avec une pression d'éclatement prédictive de 0,500 x 0,049 po. Le tube est le même pour les deux produits : 10 908 psi.
Bien que les prédictions calculées soient les mêmes, une différence dans l'application pratique est due à l'épaisseur réelle de la paroi.Sur le J356A, la bavure interne est réglable à une taille maximale en fonction du diamètre du tuyau, comme décrit dans les spécifications.Pour les produits J525 ébavurés, le processus d'ébavurage réduit généralement intentionnellement le diamètre intérieur d'environ 0,002 pouce, ce qui entraîne un amincissement localisé de la paroi dans la zone de soudure.Bien que l'épaisseur de la paroi soit remplie par un travail à froid ultérieur, la contrainte résiduelle et l'orientation du grain peuvent différer du métal de base, et l'épaisseur de la paroi peut être légèrement plus mince que le tuyau comparable spécifié dans J356A.
Selon l'utilisation finale du tuyau, les bavures internes doivent être éliminées ou aplaties (ou aplaties) pour éliminer les chemins de fuite potentiels, principalement les formes d'extrémité évasées à paroi unique.Bien que l'on pense généralement que le J525 a une identification fluide et donc qu'il ne fuit pas, il s'agit d'une idée fausse.Les tubes J525 peuvent développer des stries d'identification en raison d'un mauvais travail à froid, entraînant des fuites au niveau de la connexion.
Commencez l'ébavurage en coupant (ou en grattant) le cordon de soudure de la paroi du diamètre intérieur.L'outil de nettoyage est fixé à un mandrin supporté par des rouleaux à l'intérieur du tuyau, juste derrière le poste de soudage.Pendant que l'outil de nettoyage enlevait le cordon de soudure, les rouleaux ont roulé par inadvertance sur une partie des éclaboussures de soudure, les faisant heurter la surface du diamètre intérieur du tuyau (voir la figure 2).C'est un problème pour les tuyaux légèrement usinés tels que les tuyaux tournés ou rodés.
Retirer le flash du tube n'est pas facile.Le processus de coupe transforme les paillettes en une longue chaîne enchevêtrée d'acier tranchant.Bien que la suppression soit une exigence, la suppression est souvent un processus manuel et imparfait.Des sections de tubes d'écharpe quittent parfois le territoire du fabricant de tubes et sont envoyées aux clients.
Riz.1. Le matériau SAE-J525 est produit en série, ce qui nécessite un investissement et une main-d'œuvre importants.Des produits tubulaires similaires fabriqués à l'aide de SAE-J356A sont entièrement usinés dans des laminoirs à tubes de recuit en ligne, ce qui les rend plus efficaces.
Pour les tuyaux plus petits, tels que les conduites de liquide de moins de 20 mm de diamètre, l'ébavurage ID n'est généralement pas aussi important car ces diamètres ne nécessitent pas d'étape de finition ID supplémentaire.La seule mise en garde est que l'utilisateur final n'a qu'à se demander si une hauteur de contrôle du flash cohérente créera un problème.
L'excellence du contrôle de la flamme ID commence par le conditionnement, le découpage et le soudage précis de la bande.En fait, les propriétés de la matière première du J356A doivent être plus strictes que celles du J525 car le J356A a plus de restrictions sur la taille des grains, les inclusions d'oxyde et d'autres paramètres de fabrication de l'acier en raison du processus de dimensionnement à froid impliqué.
Enfin, le soudage ID nécessite souvent un liquide de refroidissement.La plupart des systèmes utilisent le même liquide de refroidissement que l'outil d'andainage, mais cela peut créer des problèmes.Bien qu'ils soient filtrés et dégraissés, les liquides de refroidissement des broyeurs contiennent souvent des quantités importantes de particules métalliques, d'huiles et d'huiles diverses et d'autres contaminants.Par conséquent, le tube J525 nécessite un cycle de lavage caustique chaud ou une autre étape de nettoyage équivalente.
Les condenseurs, les systèmes automobiles et autres systèmes similaires nécessitent un nettoyage de la tuyauterie, et le nettoyage approprié peut être effectué à l'usine.Le J356A quitte l'usine avec un alésage propre, une teneur en humidité contrôlée et un minimum de résidus.Enfin, il est courant de remplir chaque tube d'un gaz inerte pour éviter la corrosion et sceller les extrémités avant l'expédition.
Les tuyaux J525 sont normalisés après soudage puis travaillés à froid (étirés).Après le travail à froid, le tuyau est à nouveau normalisé pour répondre à toutes les exigences mécaniques.
Les étapes de normalisation, de tréfilage et de deuxième normalisation nécessitent le transport du tuyau vers le four, vers la station de tréfilage et de retour vers le four.Selon les spécificités de l'opération, ces étapes nécessitent d'autres sous-étapes distinctes telles que le jointoiement (avant peinture), la gravure et le redressage.Ces étapes sont coûteuses et nécessitent des ressources importantes en temps, en main-d'œuvre et en argent.Les tuyaux étirés à froid sont associés à un taux de rebut de 20 % en production.
Le tuyau J356A est normalisé au laminoir après le soudage.Le tube ne touche pas le sol et passe des étapes de formage initiales au tube fini en une séquence continue d'étapes dans le laminoir.Les tuyaux soudés tels que J356A ont un gaspillage de 10 % dans la production.Toutes choses étant égales par ailleurs, cela signifie que les lampes J356A sont moins chères à fabriquer que les lampes J525.
Bien que les propriétés de ces deux produits soient similaires, elles ne sont pas les mêmes d'un point de vue métallurgique.
Les tubes J525 étirés à froid nécessitent deux traitements préliminaires de normalisation : après soudage et après étirage.Les températures de normalisation (1650 °F ou 900 °C) entraînent la formation d'oxydes de surface, qui sont généralement éliminés avec de l'acide minéral (généralement sulfurique ou chlorhydrique) après recuit.Le décapage a un impact environnemental important en termes d'émissions atmosphériques et de flux de déchets riches en métaux.
De plus, la normalisation de la température dans l'atmosphère réductrice du four à sole à rouleaux conduit à la consommation de carbone à la surface de l'acier.Ce processus, la décarburation, laisse une couche de surface beaucoup plus faible que le matériau d'origine (voir Figure 3).Ceci est particulièrement important pour les tuyaux à paroi mince.À une épaisseur de paroi de 0,030″, même une petite couche de décarburation de 0,003″ réduira la paroi effective de 10%.De tels tuyaux affaiblis peuvent tomber en panne en raison de contraintes ou de vibrations.
Figure 2. Un outil de nettoyage ID (non illustré) est supporté par des rouleaux qui se déplacent le long de l'ID du tuyau.Une bonne conception des rouleaux réduit la quantité de projections de soudure qui roulent dans la paroi du tuyau.Outils Nielsen
Les tuyaux J356 sont traités par lots et nécessitent un recuit dans un four à rouleaux, mais cela n'est pas limité à.La variante, J356A, est entièrement usinée dans un laminoir utilisant l'induction intégrée, un processus de chauffage beaucoup plus rapide qu'un four à sole à rouleaux.Cela raccourcit le temps de recuit, réduisant ainsi la fenêtre d'opportunité pour la décarburation de quelques minutes (voire heures) à quelques secondes.Cela fournit au J356A un recuit uniforme sans oxyde ni décarburation.
Les tubes utilisés pour les conduites hydrauliques doivent être suffisamment flexibles pour être pliés, dilatés et formés.Les virages sont nécessaires pour amener le fluide hydraulique du point A au point B, en passant par divers virages et virages en cours de route, et l'évasement est la clé pour fournir une méthode de connexion d'extrémité.
Dans une situation de poule ou d'œuf, les cheminées ont été conçues pour des connexions de brûleur à paroi simple (ayant ainsi un diamètre intérieur lisse), ou l'inverse peut s'être produit.Dans ce cas, la surface intérieure du tube s'adapte parfaitement contre la douille du connecteur à broches.Pour assurer une connexion métal sur métal étanche, la surface du tuyau doit être aussi lisse que possible.Cet accessoire est apparu dans les années 1920 pour la naissante division aérienne de l'US Air Force.Cet accessoire est devenu plus tard l'évasement standard à 37 degrés qui est largement utilisé aujourd'hui.
Depuis le début de la période COVID-19, l'offre de tuyaux étirés avec des diamètres intérieurs lisses a considérablement diminué.Les matériaux disponibles ont tendance à avoir des délais de livraison plus longs que par le passé.Ce changement dans les chaînes d'approvisionnement peut être résolu en repensant les connexions d'extrémité.Par exemple, une demande de prix qui nécessite un brûleur à simple paroi et spécifie J525 est un candidat pour le remplacement d'un brûleur à double paroi.Tout type de tuyau hydraulique peut être utilisé avec ce raccord d'extrémité.Cela ouvre des possibilités d'utilisation du J356A.
En plus des raccords évasés, les joints mécaniques à joint torique sont également courants (voir figure 5), en particulier pour les systèmes à haute pression.Non seulement ce type de connexion est moins étanche qu'un évasement à simple paroi car il utilise des joints en élastomère, mais il est également plus polyvalent - il peut être formé à l'extrémité de n'importe quel type de tuyau hydraulique courant.Cela offre aux fabricants de tuyaux de plus grandes opportunités de chaîne d'approvisionnement et de meilleures performances économiques à long terme.
L'histoire industrielle regorge d'exemples de produits traditionnels prenant racine à une époque où il est difficile pour le marché de changer de direction.Un produit concurrent – ​​même s'il est nettement moins cher et répond à toutes les exigences du produit d'origine – peut avoir du mal à s'implanter sur le marché en cas de suspicion.Cela se produit généralement lorsqu'un agent d'achat ou un ingénieur désigné envisage un remplacement non traditionnel pour un produit existant.Peu sont prêts à risquer d'être découverts.
Dans certains cas, les changements peuvent non seulement être nécessaires, mais nécessaires.La pandémie de COVID-19 a entraîné des changements inattendus dans la disponibilité de certains types et tailles de tuyaux pour les conduites de fluides en acier.Les domaines de produits concernés sont ceux utilisés dans les industries de l'automobile, de l'électricité, de l'équipement lourd et de toute autre industrie de fabrication de tuyaux qui utilisent des conduites à haute pression, en particulier des conduites hydrauliques.
Cet écart peut être comblé à un coût global inférieur en envisageant un type de tuyau en acier établi mais de niche.La sélection du bon produit pour une application nécessite des recherches pour déterminer la compatibilité des fluides, la pression de fonctionnement, la charge mécanique et le type de connexion.
Un examen plus approfondi des spécifications montre que le J356A peut être équivalent au vrai J525.Malgré la pandémie, il est toujours disponible à un prix inférieur grâce à une chaîne d'approvisionnement éprouvée.Si la résolution des problèmes de forme finale demande moins de main-d'œuvre que la recherche de J525, cela pourrait aider les équipementiers à résoudre les défis logistiques à l'ère du COVID-19 et au-delà.
Tube & Pipe Journal 于1990 Journal des tubes et tuyaux 于1990 Tube & Pipe Journal a été publié en 1990. Tube & Pipe Journal est devenu le premier magazine dédié à l'industrie du tube métallique en 1990.Aujourd'hui, il demeure la seule publication de l'industrie en Amérique du Nord et est devenu la source d'information la plus fiable pour les professionnels de l'industrie de la tuyauterie.
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