Nota del redattore: questo articolo è il secondo di una serie in due parti sul mercato e sulla produzione di linee di trasferimento di liquidi di piccolo diametro per applicazioni ad alta pressione.La prima sezione discute la disponibilità domestica di prodotti convenzionali per queste applicazioni, che sono rare.La seconda parte discute due prodotti non tradizionali in questo mercato.
I due tipi di tubi idraulici saldati designati dalla Society of Automotive Engineers - SAE-J525 e SAE-J356A - condividono una fonte comune, così come le loro specifiche scritte.Le strisce piatte di acciaio vengono tagliate a misura e formate in tubi mediante profilatura.Dopo che i bordi della striscia sono stati lucidati con uno strumento alettato, il tubo viene riscaldato mediante saldatura a resistenza ad alta frequenza e forgiato tra rulli di pressione per formare una saldatura.Dopo la saldatura, la bava del diametro esterno viene rimossa con un supporto, solitamente in carburo di tungsteno.Il flash di identificazione viene rimosso o regolato all'altezza massima del progetto utilizzando lo strumento di bloccaggio.
La descrizione di questo processo di saldatura è generale e ci sono molte piccole differenze di processo nella produzione effettiva (vedi Figura 1).Tuttavia, condividono molte proprietà meccaniche.
I guasti dei tubi e le modalità di guasto comuni possono essere suddivisi in carichi di trazione e compressione.Nella maggior parte dei materiali, la sollecitazione di trazione è inferiore alla sollecitazione di compressione.Tuttavia, la maggior parte dei materiali è molto più resistente alla compressione che alla tensione.Il cemento ne è un esempio.È altamente comprimibile, ma a meno che non sia modellato con una rete interna di barre di rinforzo (tondo per cemento armato), è facile da rompere.Per questo motivo, l'acciaio viene sottoposto a test di trazione per determinarne il carico di rottura (UTS).Tutte e tre le misure dei tubi flessibili idraulici hanno gli stessi requisiti: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
A causa della capacità dei tubi in pressione di resistere alla pressione idraulica, potrebbe essere necessario un calcolo separato e un test di guasto, noto come test di scoppio.I calcoli possono essere utilizzati per determinare la pressione massima teorica di scoppio, tenendo conto dello spessore della parete, dell'UTS e del diametro esterno del materiale.Poiché i tubi J525 e J356A possono avere le stesse dimensioni, l'unica variabile è UTS.Fornisce una resistenza alla trazione tipica di 50.000 psi con una pressione di scoppio predittiva di 0,500 x 0,049 pollici. Il tubo è lo stesso per entrambi i prodotti: 10.908 psi.
Sebbene le previsioni calcolate siano le stesse, una differenza nell'applicazione pratica è dovuta allo spessore effettivo della parete.Sul J356A, la bava interna è regolabile alla dimensione massima in base al diametro del tubo, come descritto nelle specifiche.Per i prodotti J525 sbavati, il processo di sbavatura tipicamente riduce intenzionalmente il diametro interno di circa 0,002 pollici, con conseguente assottigliamento della parete localizzato nella zona di saldatura.Sebbene lo spessore della parete sia riempito con la successiva lavorazione a freddo, la sollecitazione residua e l'orientamento della grana possono differire dal metallo di base e lo spessore della parete può essere leggermente più sottile rispetto al tubo comparabile specificato in J356A.
A seconda dell'uso finale del tubo, la bava interna deve essere rimossa o appiattita (o appiattita) per eliminare potenziali percorsi di perdita, principalmente forme di estremità svasate a parete singola.Sebbene si ritenga comunemente che J525 abbia un ID uniforme e quindi non vi siano perdite, si tratta di un malinteso.I tubi J525 possono sviluppare striature ID a causa di una lavorazione a freddo impropria, con conseguenti perdite in corrispondenza della connessione.
Iniziare la sbavatura tagliando (o raschiando) il cordone di saldatura dalla parete del diametro interno.Lo strumento di pulizia è fissato a un mandrino supportato da rulli all'interno del tubo, proprio dietro la stazione di saldatura.Mentre lo strumento di pulizia stava rimuovendo il cordone di saldatura, i rulli hanno inavvertitamente rotolato su alcuni spruzzi di saldatura, facendoli colpire la superficie del diametro interno del tubo (vedere Figura 2).Questo è un problema per tubi leggermente lavorati come tubi torniti o levigati.
Rimuovere il flash dal tubo non è facile.Il processo di taglio trasforma il glitter in un lungo filo aggrovigliato di acciaio affilato.Mentre la rimozione è un requisito, la rimozione è spesso un processo manuale e imperfetto.Sezioni di tubi per sciarpe a volte lasciano il territorio del produttore di tubi e vengono inviate ai clienti.
Riso.1. Il materiale SAE-J525 è prodotto in serie, il che richiede investimenti e manodopera significativi.Prodotti tubolari simili realizzati con SAE-J356A sono completamente lavorati in laminatoi per tubi di ricottura in linea, quindi è più efficiente.
Per i tubi più piccoli, come le linee del liquido di diametro inferiore a 20 mm, la sbavatura del diametro interno di solito non è così importante in quanto questi diametri non richiedono un'ulteriore fase di finitura del diametro interno.L'unica avvertenza è che l'utente finale deve solo considerare se un'altezza di controllo del flash coerente creerà un problema.
L'eccellenza nel controllo della fiamma ID inizia con il condizionamento, il taglio e la saldatura precisi dei nastri.Infatti, le proprietà della materia prima di J356A devono essere più rigorose di J525 perché J356A ha maggiori restrizioni sulla dimensione del grano, inclusioni di ossido e altri parametri di produzione dell'acciaio a causa del processo di collatura a freddo coinvolto.
Infine, la saldatura ID spesso richiede refrigerante.La maggior parte dei sistemi utilizza lo stesso refrigerante dell'attrezzo per l'andana, ma questo può creare problemi.Nonostante siano filtrati e sgrassati, i refrigeranti per mulini contengono spesso quantità significative di particelle metalliche, vari oli e oli e altri contaminanti.Pertanto, il tubo J525 richiede un ciclo di lavaggio caustico caldo o altra fase di pulizia equivalente.
Condensatori, sistemi automobilistici e altri sistemi simili richiedono la pulizia delle tubazioni e la pulizia appropriata può essere eseguita presso lo stabilimento.Il J356A esce dalla fabbrica con un alesaggio pulito, contenuto di umidità controllato e residui minimi.Infine, è prassi comune riempire ciascun tubo con un gas inerte per prevenire la corrosione e sigillare le estremità prima della spedizione.
I tubi J525 vengono normalizzati dopo la saldatura e successivamente lavorati a freddo (trafilati).Dopo la lavorazione a freddo, il tubo viene nuovamente normalizzato per soddisfare tutti i requisiti meccanici.
Le fasi di normalizzazione, trafilatura e seconda normalizzazione richiedono il trasporto del tubo al forno, alla stazione di trafilatura e ritorno al forno.A seconda delle specifiche dell'operazione, queste fasi richiedono altre sottofasi separate come la puntatura (prima della verniciatura), l'incisione e la raddrizzatura.Questi passaggi sono costosi e richiedono notevoli risorse di tempo, manodopera e denaro.I tubi trafilati a freddo sono associati a un tasso di scarto del 20% nella produzione.
Il tubo J356A viene normalizzato al laminatoio dopo la saldatura.Il tubo non tocca terra e passa dalle fasi iniziali di formatura al tubo finito in una sequenza continua di passaggi nel laminatoio.I tubi saldati come J356A hanno uno scarto del 10% in produzione.A parità di altre condizioni, ciò significa che le lampade J356A sono più economiche da produrre rispetto alle lampade J525.
Sebbene le proprietà di questi due prodotti siano simili, non sono le stesse dal punto di vista metallurgico.
I tubi J525 trafilati a freddo richiedono due trattamenti preliminari di normalizzazione: dopo la saldatura e dopo la trafilatura.Le temperature di normalizzazione (1650°F o 900°C) provocano la formazione di ossidi superficiali, che vengono solitamente rimossi con acido minerale (solitamente solforico o cloridrico) dopo la ricottura.Il decapaggio ha un grande impatto ambientale in termini di emissioni atmosferiche e flussi di rifiuti ricchi di metalli.
Inoltre, la normalizzazione della temperatura nell'atmosfera riducente del forno a suola a rulli porta al consumo di carbonio sulla superficie dell'acciaio.Questo processo, la decarburazione, lascia uno strato superficiale molto più debole del materiale originale (vedi Figura 3).Ciò è particolarmente importante per i tubi a parete sottile.Con uno spessore di parete di 0,030″, anche un piccolo strato di decarburazione di 0,003″ ridurrà la parete effettiva del 10%.Tali tubi indeboliti possono guastarsi a causa di sollecitazioni o vibrazioni.
Figura 2. Uno strumento per la pulizia del diametro interno (non mostrato) è supportato da rulli che si muovono lungo il diametro interno del tubo.Un buon design del rullo riduce la quantità di spruzzi di saldatura che rotolano nella parete del tubo.Strumenti Nielsen
I tubi J356 vengono lavorati in lotti e richiedono la ricottura in un forno a suola a rulli, ma questo non è limitato a.La variante, J356A, è completamente lavorata in un laminatoio utilizzando l'induzione incorporata, un processo di riscaldamento che è molto più veloce di un forno a suola a rulli.Ciò riduce il tempo di ricottura, restringendo così la finestra di opportunità per la decarburazione da minuti (o anche ore) a secondi.Ciò fornisce a J356A una ricottura uniforme senza ossido o decarburazione.
I tubi utilizzati per le linee idrauliche devono essere sufficientemente flessibili da poter essere piegati, espansi e formati.Le curve sono necessarie per portare il fluido idraulico dal punto A al punto B, passando attraverso varie curve e svolte lungo il percorso, e la svasatura è la chiave per fornire un metodo di connessione finale.
In una situazione di gallina o uovo, i camini sono stati progettati per collegamenti a bruciatore a parete singola (con un diametro interno liscio), oppure potrebbe essersi verificato il contrario.In questo caso, la superficie interna del tubo si adatta perfettamente alla presa del connettore pin.Per garantire un collegamento stretto metallo-metallo, la superficie del tubo deve essere il più liscia possibile.Questo accessorio è apparso negli anni '20 per la nascente US Air Force Air Division.Questo accessorio in seguito divenne il bagliore standard a 37 gradi ampiamente utilizzato oggi.
Dall'inizio del periodo COVID-19, la fornitura di tubi trafilati con diametri interni lisci è notevolmente diminuita.I materiali disponibili tendono ad avere tempi di consegna più lunghi rispetto al passato.Questo cambiamento nelle catene di approvvigionamento può essere affrontato riprogettando le connessioni finali.Ad esempio, una RFQ che richiede un bruciatore a parete singola e specifica J525 è un candidato per la sostituzione di un bruciatore a doppia parete.Qualsiasi tipo di tubo idraulico può essere utilizzato con questa connessione terminale.Ciò apre opportunità per l'utilizzo del J356A.
Oltre alle connessioni svasate, sono comuni anche le tenute meccaniche con o-ring (vedere figura 5), ​​soprattutto per i sistemi ad alta pressione.Non solo questo tipo di connessione è meno a tenuta di una svasatura a parete singola perché utilizza guarnizioni elastomeriche, ma è anche più versatile: può essere formata all'estremità di qualsiasi tipo comune di tubo idraulico.Ciò offre ai produttori di tubi maggiori opportunità per la catena di approvvigionamento e migliori prestazioni economiche a lungo termine.
La storia industriale è ricca di esempi di prodotti tradizionali che si radicano in un momento in cui è difficile per il mercato cambiare direzione.Un prodotto concorrente, anche uno molto più economico e che soddisfa tutti i requisiti del prodotto originale, può avere difficoltà a prendere piede nel mercato se sorgono sospetti.Questo di solito accade quando un agente addetto agli acquisti o un ingegnere incaricato sta valutando una sostituzione non tradizionale per un prodotto esistente.Pochi sono disposti a rischiare di essere scoperti.
In alcuni casi, le modifiche potrebbero non essere solo necessarie, ma necessarie.La pandemia di COVID-19 ha portato a cambiamenti imprevisti nella disponibilità di alcuni tipi e dimensioni di tubi per tubazioni fluide in acciaio.Le aree di prodotto interessate sono quelle utilizzate nell'industria automobilistica, elettrica, delle attrezzature pesanti e qualsiasi altra industria di produzione di tubi che utilizza linee ad alta pressione, in particolare linee idrauliche.
Questa lacuna può essere colmata a un costo complessivo inferiore prendendo in considerazione un tipo di tubo in acciaio consolidato ma di nicchia.La selezione del prodotto giusto per un'applicazione richiede alcune ricerche per determinare la compatibilità del fluido, la pressione di esercizio, il carico meccanico e il tipo di connessione.
Uno sguardo più attento alle specifiche mostra che il J356A può essere equivalente al vero J525.Nonostante la pandemia, è ancora disponibile a un prezzo inferiore attraverso una catena di fornitura collaudata.Se la risoluzione dei problemi di forma finale è meno laboriosa rispetto alla ricerca di J525, potrebbe aiutare gli OEM a risolvere le sfide logistiche nell'era COVID-19 e oltre.
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。 Tube & Pipe Journal 于1990 Tube & Pipe Journal è stato pubblicato da un quotidiano specializzato nell'industria dei metalli nel 1990. Tube & Pipe Journal è diventata la prima rivista dedicata all'industria dei tubi metallici nel 1990.Oggi rimane l'unica pubblicazione del settore in Nord America ed è diventata la fonte di informazioni più affidabile per i professionisti del settore dei tubi.
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