Ferskate testprotokollen (Brinell, Rockwell, Vickers) hawwe prosedueres spesifyk foar it projekt dat test wurdt. De Rockwell T-test is geskikt foar it ynspektearjen fan buizen mei ljochte muorren troch de buis yn 'e lingte te snijen en de muorre te testen fanút de binnendiameter ynstee fan de bûtendiameter.
It bestellen fan in slang is in bytsje as nei in autodealer gean en in auto of frachtwein bestelle. Tsjintwurdich kinne keapers mei de protte beskikbere opsjes it auto op ferskate manieren oanpasse - ynterieur- en eksterieurkleuren, ynterieurbekledingspakketten, eksterieurstylopsjes, oandriuwingskeuzes en in audiosysteem dat hast konkurrearret mei in thúsfermaaksysteem. Mei al dizze opsjes kinne jo miskien net tefreden wêze mei in standert auto sûnder franje.
Stielen pipen binne krekt dat. It hat tûzenen opsjes of spesifikaasjes. Neist ôfmjittings listet de spesifikaasje gemyske en ferskate meganyske eigenskippen lykas minimale reksterkte (MYS), úteinlike treksterkte (UTS), en minimale ferlinging foar falen. In protte yn 'e yndustry - yngenieurs, oankeapaginten en fabrikanten - brûke lykwols akseptearre yndustryôfkoartingen dy't it gebrûk fan "normale" laske piip fereaskje en mar ien skaaimerk spesifisearje: hurdens.
Besykje in auto te bestellen op basis fan ien skaaimerk ("Ik haw in auto mei in automatyske fersnellingsbak nedich") en jo sille net fier komme mei in ferkeaper. Hy moat in bestelformulier ynfolje mei in protte opsjes. Piip is gewoan dat - om de juste piip foar de tapassing te krijen, hat de piipfabrikant mear ynformaasje nedich as allinich hurdens.
Hoe wurdt hurdens in erkende ferfanging foar oare meganyske eigenskippen? It begon wierskynlik mei in piipprodusint. Omdat hurdens testen fluch, maklik is en relatyf goedkeape apparatuer fereasket, brûke buizenferkeapers faak hurdens testen om twa buizen te fergelykjen. Om in hurdenstest út te fieren, hawwe se allinich in glêde lingte piip en in teststand nedich.
Buishurdens korrelearret goed mei UTS, en as in tommelfingerregel binne persintaazjes of persintaazjeberik nuttich by it skatten fan MYS, dus it is maklik te sjen hoe't hurdheidstesten in geskikte proxy kinne wêze foar oare eigenskippen.
Ek binne oare testen relatyf yngewikkeld. Wylst hurdheidstesten mar in minút of sa duorje op ien masine, fereaskje MYS-, UTS- en ferlingingstesten tarieding fan stekproeven en wichtige ynvestearrings yn grutte laboratoariumapparatuer. Ter ferliking duorret it sekonden foar in buismûne-operator om in hurdheidstest út te fieren en oeren foar in profesjonele metallurgyske technikus om in trektest út te fieren. It is net dreech om in hurdheidskontrôle út te fieren.
Dit wol net sizze dat fabrikanten fan yngenieursbuizen gjin hurdheidstests brûke. It is feilich om te sizzen dat de measte minsken dat dogge, mar om't se mjitbere werhellings- en reprodusearberensbeoardielingen dogge op al har testapparatuer, binne se har goed bewust fan 'e beheiningen fan' e test. De measten brûke it beoardieljen fan buishurdens as ûnderdiel fan it produksjeproses, mar se brûke it net om buiseigenskippen te kwantifisearjen. Dit is gewoan in slagings-/mislearringstest.
Wêrom moatte jo witte oer MYS, UTS en minimale ferlinging? Se jouwe oan hoe't de buis him sil gedrage by gearstalling.
MYS is de minimale krêft dy't permaninte deformaasje fan it materiaal feroarsaket. As jo ​​besykje in rjochte tried (lykas in kleanhanger) wat te bûgen en de druk los te litten, sil ien fan twa dingen barre: it sil weromspringe nei syn oarspronklike steat (rjocht) of it sil bûgd bliuwe. As it noch rjocht is, binne jo noch net foarby MYS kommen. As it noch bûgd is, binne jo der oerhinne skood.
Brûk no in tang om beide úteinen fan 'e tried fêst te klemjen. As jo ​​de tried yn twa stikken skuorre kinne, binne jo oer syn UTS hinne. Jo sette der in soad spanning op en jo hawwe twa triedden om jo boppeminsklike ynspanning te sjen litten. As de oarspronklike lingte fan 'e tried 5 inch is, en de twa lingten nei it falen optelle ta 6 inch, is de tried 1 inch, of 20%, útrekt. De werklike ferlingingstest wurdt mjitten binnen 2 inch fan it punt fan falen, mar wat dan ek - it konsept fan 'e lûktried yllustrearret de UTS.
Stielfotomikrograafmonsters moatte wurde snien, gepolijst en etst mei in mild soere oplossing (meastal salpetersoer en alkohol (nitroethanol)) om de kerrels sichtber te meitsjen. 100x fergrutting wurdt faak brûkt om stielkerrels te ynspektearjen en de kerrelgrutte te bepalen.
Hurdens is in test fan hoe't in materiaal reagearret op ynfloed. Stel jo foar dat jo in koart stik piip yn in bankskroef mei getande kaken sette en de bankskroef draaie om te sluten. Neist it plat meitsjen fan 'e buis litte de kaken fan 'e bankskroef ek ynspringingen op it oerflak fan 'e buis.
Sa wurket de hurdheidstest, mar it is net sa rûch. Dizze test hat in kontroleare ynfloedgrutte en kontroleare druk. Dizze krêften ferfoarmje it oerflak, wêrtroch in yndrukking of yndrukking ûntstiet. De grutte of djipte fan 'e yndrukking bepaalt de hurdens fan it metaal.
Foar it evaluearjen fan stiel binne gewoane hurdheidstests Brinell, Vickers en Rockwell. Elk hat syn eigen skaal, en guon hawwe meardere testmetoaden, lykas Rockwell A, B en C. Foar stielen pipen ferwiist ASTM Specification A513 nei de Rockwell B-test (ôfkoarte as HRB of RB). De Rockwell B-test mjit it ferskil yn penetraasje fan stiel troch in stielen bal mei in diameter fan 1⁄16 inch tusken in lytse foarlading en in primêre lading fan 100 kgf. In typysk resultaat foar standert myld stiel is HRB 60.
Materiaalwittenskippers witte dat hurdens lineêr relatearre is oan UTS. Dêrom kin in bepaalde hurdens UTS foarsizze. Likegoed witte buisfabrikanten dat MYS en UTS relatearre binne. Foar laske piip is MYS typysk 70% oant 85% fan UTS. De krekte hoemannichte hinget ôf fan it proses fan it meitsjen fan 'e buis. De hurdens fan HRB 60 korrelearret mei in UTS fan 60.000 pûn per fjouwerkante inch (PSI) en in MYS fan 80%, of 48.000 PSI.
De meast foarkommende spesifikaasje foar piipen yn 'e algemiene produksje is maksimale hurdens. Neist de grutte wie de yngenieur dwaande mei it spesifisearjen fan in lassen elektryske wjerstânslassen (ERW) piip binnen in goed wurkberik, wat koe resultearje yn in maksimale hurdens fan mooglik HRB 60 dy't syn wei fûn op 'e komponinttekening. Dizze beslissing allinich liedt ta in ferskaat oan definitive meganyske eigenskippen, ynklusyf de hurdens sels.
Earst, de hurdens fan HRB 60 fertelt ús net folle. De lêzing HRB 60 is in diminsjeleas getal. It materiaal dat evaluearre is mei HRB 59 is sêfter as it materiaal dat test is mei HRB 60, en HRB 61 is hurder as HRB 60, mar mei hoefolle? It kin net kwantifisearre wurde lykas folume (metten yn desibel), koppel (metten yn pûn-foet), snelheid (metten yn ôfstân relatyf oan tiid), of UTS (metten yn pûn per fjouwerkante inch). It lêzen fan HRB 60 fertelt ús neat spesifyks. Dit is in eigenskip fan it materiaal, mar gjin fysike eigenskip. Twadder, hurdens testen is net geskikt foar werhelleberens of reprodusearberens. It evaluearjen fan twa lokaasjes op in testmonster, sels as de testlokaasjes ticht byinoar binne, resulteart faak yn in grutte fariaasje yn hurdenslêzingen. Dit probleem wurdt fergrutte troch de aard fan 'e test. Nei't in posysje metten is, kin it net in twadde kear metten wurde om de resultaten te ferifiearjen. Testwerhelleberens is net mooglik.
Dit betsjut net dat hurdens testen ûngemaklik is. Eins jout it in goede hantlieding foar de UTS fan in materiaal, en it is in rappe en maklike test om út te fieren. Elkenien dy't belutsen is by it spesifisearjen, keapjen en produsearjen fan buizen moat lykwols bewust wêze fan syn beheiningen as testparameter.
Omdat "normale" piip net goed definiearre is, beheine piipfabrikanten it, as it nedich is, faak ta de twa meast brûkte stielen piip- en piiptypen dy't definiearre binne yn ASTM A513: 1008 en 1010. Sels nei it eliminearjen fan alle oare buistypen binne de mooglikheden yn termen fan meganyske eigenskippen fan dizze twa buistypen wiid iepen. Eins hawwe dizze buistypen it breedste oanbod fan meganyske eigenskippen fan alle soarten.
Bygelyks, in buis wurdt omskreaun as sêft as de MYS leech is en de ferlinging heech, wat betsjut dat it better presteart yn treksterkte, ôfbûging en set as in buis dy't omskreaun wurdt as hurd, dy't in relatyf hege MYS en relatyf lege ferlinging hat. Dit is fergelykber mei it ferskil tusken sêfte en hurde tried, lykas kleanhangers en boarren.
Ferlinging sels is in oare faktor dy't in wichtige ynfloed hat op krityske piiptapassingen. Buizen mei hege ferlinging kinne trekkrêften wjerstean; materialen mei lege ferlinging binne brosser en dêrom gefoeliger foar katastrofale wurgensbreuken. Ferlinging is lykwols net direkt relatearre oan UTS, dat is de ienige meganyske eigenskip dy't direkt relatearre is oan hurdens.
Wêrom ferskille de meganyske eigenskippen fan 'e buizen safolle? Earst is de gemyske gearstalling oars. Stiel is in fêste oplossing fan izer en koalstof en oare wichtige legeringen. Foar ienfâld sille wy hjir allinich koalstofpersintaazjes behannelje. Koalstofatomen ferfange guon fan 'e izeratomen, en foarmje de kristalstruktuer fan stiel. ASTM 1008 is in allesomfiemjende primêre klasse mei in koalstofynhâld fan 0% oant 0,10%. Nul is in hiel spesjaal getal dat unike eigenskippen produseart as it koalstofynhâld yn stiel ultra-leech is. ASTM 1010 spesifisearret in koalstofynhâld tusken 0,08% en 0,13%. Dizze ferskillen lykje net enoarm, mar se binne grut genôch om earne oars in grut ferskil te meitsjen.
Twadder kin de stielen piip makke of makke en dêrnei ferwurke wurde yn sân ferskillende produksjeprosessen. ASTM A513 relatearre oan ERW-piipproduksje listet sân soarten op:
As de gemyske gearstalling fan it stiel en de stappen foar it meitsjen fan de buis gjin effekt hawwe op de hurdens fan it stiel, wat is dat dan? It beantwurdzjen fan dizze fraach betsjut dat jo de details goed ûnder de loep nimme moatte. Dizze fraach ropt noch twa fragen op: Hokker details, en hoe ticht?
Details oer de kerrels dy't it stiel foarmje binne it earste antwurd. As stiel makke wurdt by in primêre stielfabryk, koelt it net ôf ta in enoarm blok mei ien funksje. As it stiel ôfkuollet, organisearje de molekulen fan it stiel har yn werhellende patroanen (kristallen), fergelykber mei hoe't snieflokken foarmje. Nei't kristallen foarme binne, aggregearje se yn groepen dy't kerrels neamd wurde. As it ôfkuoljen foarútgiet, groeie kerrels en foarmje se har troch de hiele plaat. De kerrels stopje mei groeien as de lêste stielmolekulen troch de kerrels opnommen wurde. Dit alles bart op mikroskopysk nivo, om't de gemiddelde grutte stielkerrel sawat 64 µ of 0,0025 inch breed is. Wylst elke kerrel fergelykber is mei de folgjende, binne se net itselde. Se ferskille wat yn grutte, oriïntaasje en koalstofynhâld. De ynterface tusken kerrels wurdt kerrelgrins neamd. As stiel brekt, bygelyks troch wurgensskeuren, hat it de neiging om te brekken lâns kerrelgrinzen.
Hoe fier moatte jo sjen om ûnderskiedbere korrels te sjen? 100x fergrutting, of 100x minsklik sicht, is genôch. Mar allinich nei ûnbehannele stiel sjen mei 100 kear de krêft lit net folle sjen. It stekproef wurdt taret troch it stekproef te polijsten en it oerflak te etsen mei in soer (meastal salpetersoer en alkohol) dat in nitroethanol-etsmiddel neamd wurdt.
It binne de kerrels en har ynterne rooster dy't de ympaktsterkte, MYS, UTS en ferlinging bepale dy't in stiel kin ferneare foardat it brekt.
Stielmeitsjenstappen, lykas hjit en kâld rôljen fan strip, sette spanning yn 'e nôtstruktuer; as se permanint fan foarm feroarje, betsjut dit dat de spanning de nôt ferfoarmet. Oare ferwurkingsstappen, lykas it oprollen fan it stiel yn rollen, it útrollen en it ferfoarmjen fan 'e stielkorrels troch in buismûne (om de buis te foarmjen en te grutte). Kâld lûken fan 'e buis op 'e doorn set ek druk op it materiaal, lykas produksjestappen lykas einfoarmjen en bûgen. Feroarings yn 'e nôtstruktuer wurde ûntwrichtingen neamd.
De boppesteande stappen ferminderje de duktyliteit fan it stiel, dat is syn fermogen om trekspanning (iepenlûkspanning) te wjerstean. Stiel wurdt bros, wat betsjut dat it wierskynliker brekt as jo deroan bliuwe wurkjen. Ferlinging is ien komponint fan duktyliteit (kompressibiliteit is in oar). It is wichtich om te begripen dat falen it meast foarkomt tidens trekspanning, net by kompresje. Stiel is tige resistint tsjin trekspanning fanwegen syn relatyf hege ferlingingskapasiteit. Stiel ferfoarmet lykwols maklik ûnder kompresjespanning - it is duktyl - wat in foardiel is.
Beton hat in hege druksterkte mar in lege duktyliteit yn ferliking mei beton. Dizze eigenskippen binne tsjinoersteld oan dy fan stiel. Dêrom wurdt beton dat brûkt wurdt foar diken, gebouwen en stoepen faak foarsjoen fan wapeningsstaal. It resultaat is in produkt mei de sterke punten fan twa materialen: ûnder spanning is stiel sterk, en ûnder druk beton.
Tidens kâldbewurking, as de duktiliteit fan it stiel ôfnimt, nimt de hurdens ta. Mei oare wurden, it sil ferhurdzje. Ofhinklik fan 'e situaasje kin dit in foardiel wêze; it kin lykwols in neidiel wêze, om't hurdens lyksteld wurdt oan brosheid. Dat is, as stiel hurder wurdt, wurdt it minder elastysk; dêrom is de kâns grutter dat it falen sil.
Mei oare wurden, elke prosesstap brûkt wat fan 'e duktyliteit fan' e piip. It wurdt hurder as it ûnderdiel wurket, en as it te hurd is, is it yn prinsipe nutteloos. Hurdens is brosheid, en in brosse buis sil wierskynlik mislearje as it brûkt wurdt.
Hat de fabrikant yn dit gefal opsjes? Koartsein, ja. Dy opsje is gloeien, en hoewol it net hielendal magysk is, is it sa ticht by magy as jo mar komme kinne.
Yn ienfâldige termen ferwideret gloeien alle effekten fan fysike stress op it metaal. Dit proses ferwaarme it metaal ta in spanningsferlienings- of rekristallisaasjetemperatuer, wêrtroch ûntwrichtingen eliminearre wurde. Ofhinklik fan 'e spesifike temperatuer en tiid dy't brûkt wurdt yn it gloeiproses, herstelt it proses dus in part of al syn duktyliteit.
Gloeien en kontroleare koeling befoarderje nôtgroei. Dit is foardielich as it doel is om de brosheid fan it materiaal te ferminderjen, mar ûnkontroleare nôtgroei kin it metaal te folle sêfter meitsje, wêrtroch it ûnbrûkber wurdt foar it bedoelde gebrûk. It stopjen fan it gloeiproses is in oar hast magysk ding. Blussen op 'e juste temperatuer mei it juste blusmiddel op it juste momint bringt it proses fluch ta stilstân om de hersteleigenskippen fan it stiel te krijen.
Moatte wy de hurdheidsspesifikaasje falle litte? Nee. Hurdheidseigenskippen binne foaral weardefol as referinsjepunt by it spesifisearjen fan stielen pipen. In nuttige maatregel, hurdens is ien fan ferskate skaaimerken dy't moatte wurde oantsjutte by it bestellen fan buismateriaal en kontrolearre by ûntfangst (en moatte wurde registrearre by elke ferstjoering). As hurdensynspeksje de ynspeksjestandert is, moat it passende skaalwearden en kontrôleberik hawwe.
It is lykwols gjin wiere test foar it kwalifisearjen (akseptearjen of ôfwizen) fan materiaal. Neist hurdens moatte fabrikanten sa no en dan ferstjoeringen testen om oare relevante eigenskippen te bepalen, lykas MYS, UTS, of minimale ferlinging, ôfhinklik fan 'e tapassing fan' e buis.
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.
Tube & Pipe Journal waard yn 1990 it earste tydskrift dat him wijd oan 'e metalen piipyndustry. Tsjintwurdich bliuwt it de ienige publikaasje yn Noard-Amearika dy't him wijd oan 'e yndustry en is it de meast fertroude ynformaasjeboarne wurden foar piipprofessionals.
No mei folsleine tagong ta de digitale edysje fan The FABRICATOR, maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e yndustry.
De digitale edysje fan The Tube & Pipe Journal is no folslein tagonklik, en biedt maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e sektor.
Genietsje fan folsleine tagong ta de digitale edysje fan STAMPING Journal, dy't de lêste technologyske foarútgong, bêste praktiken en yndustrynijs foar de metaalstempelmerk leveret.
Genietsje fan folsleine tagong ta de digitale edysje fan The Additive Report om te learen hoe't additive manufacturing brûkt wurde kin om de operasjonele effisjinsje te ferbetterjen en de winst te ferheegjen.
No mei folsleine tagong ta de digitale edysje fan The Fabricator en Español, maklike tagong ta weardefolle boarnen út 'e yndustry.