לפרוטוקולי בדיקה שונים (Brinell, Rockwell, Vickers) יש נהלים ספציפיים לפרויקט הנבדק. בדיקת Rockwell T מתאימה לבדיקת צינורות קיר קלים על ידי חיתוך הצינור לאורכו ובדיקת הקיר מהקוטר הפנימי ולא מהקוטר החיצוני.
הזמנת אבובים היא קצת כמו ללכת לסוכנות רכב ולהזמין מכונית או משאית. כיום, האפשרויות הרבות הזמינות מאפשרות לקונים להתאים אישית את הרכב במגוון דרכים - צבעי פנים וחוץ, חבילות דיפון פנימיות, אפשרויות עיצוב חיצוניות, אפשרויות הינע ומערכת שמע שכמעט מתחרה במערכת בידור ביתית. בהינתן כל האפשרויות הללו, ייתכן שלא תספק את כל האפשרויות הללו.
צינורות פלדה הם בדיוק זה. יש לו אלפי אפשרויות או מפרטים. בנוסף לממדים, המפרט מפרט מאפיינים כימיים ומספר מאפיינים מכניים כגון חוזק תפוקה מינימלי (MYS), חוזק מתיחה אולטימטיבי (UTS), והתארכות מינימלית לפני כשל. עם זאת, רבים בתעשייה - מהנדסים, סוכני רכש ויצרנים - משתמשים ב"קשיחות רגילה" של צינורות רגילים בלבד: צינורות נורמליים מצריכים שימוש מקובל בתעשייה.
נסו להזמין רכב לפי מאפיין בודד ("אני צריך רכב עם תיבת הילוכים אוטומטית") ולא תגיעו רחוק עם איש מכירות. הוא צריך למלא טופס הזמנה עם אפשרויות רבות. צינור זה בדיוק זה - כדי לקבל את הצינור המתאים לאפליקציה, יצרן הצינורות צריך יותר מידע מאשר רק קשיות.
איך קשיות הופכת לתחליף מוכר למאפיינים מכניים אחרים? זה כנראה התחיל עם יצרן צינורות. מכיוון שבדיקת הקשיות היא מהירה, קלה ודורשת ציוד זול יחסית, אנשי מכירות צינורות מרבים להשתמש בבדיקות קשיות כדי להשוות בין שני צינורות. כדי לבצע בדיקת קשיות, כל מה שהם צריכים זה אורך חלק של צינור ומעמד לבדיקה.
קשיות הצינור מתאם היטב עם UTS, וככלל אצבע, אחוזים או טווחי אחוזים מועילים בהערכת MYS, כך שקל לראות כיצד בדיקת קשיות יכולה להיות פרוקסי מתאים למאפיינים אחרים.
כמו כן, בדיקות אחרות מורכבות יחסית. בעוד שבדיקת קשיות אורכת רק דקה לערך במכונה בודדת, MYS, UTS ובדיקת התארכות דורשות הכנת דגימה והשקעה משמעותית בציוד מעבדה גדול. לשם השוואה, לוקח שניות למפעיל טחנת צינורות לבצע בדיקת קשיות ושעות לטכנאי מתכות מקצועי לבצע בדיקת מתיחה קשה לבצע בדיקת מתיחה.
זה לא אומר שיצרני צינורות מהונדסים אינם משתמשים בבדיקות קשיות. זה בטוח לומר שרוב האנשים עושים זאת, אבל מכיוון שהם בודקים הערכות חוזרות ושחזור על כל ציוד הבדיקה שלהם, הם מודעים היטב למגבלות הבדיקה. רובם משתמשים בהערכת קשיות הצינור כחלק מתהליך הייצור, אבל הם לא משתמשים בזה כדי לכמת את מאפייני המבחן/לא.
למה אתה צריך לדעת על MYS, UTS והתארכות מינימלית? הם מציינים איך הצינור יתנהג בהרכבה.
MYS הוא הכוח המינימלי שגורם לעיוות קבוע של החומר. אם תנסה לכופף מעט חוט ישר (כמו מתלה) ולשחרר את הלחץ, אחד משני דברים יקרה: הוא יקפוץ בחזרה למצבו המקורי (ישר) או שהוא יישאר כפוף. אם הוא עדיין ישר, לא עברת את MYS. אם הוא עדיין כפוף, ירדת.
עכשיו, השתמש בצבת כדי להדק את שני קצוות החוט. אם אתה יכול לקרוע את החוט לשני חלקים, אתה מעל ה-UTS שלו. אתה מפעיל עליו הרבה מתח ויש לך שני חוטים כדי להראות את המאמץ העל-אנושי שלך. אם האורך המקורי של החוט הוא 5 אינץ', ושני האורכים לאחר הכשל מסתכמים ל-6 אינצ'ים, החוט נמתח באורך 20 אינץ' בפועל, החוט נמתח בטווח של 20 אינץ'. 2 אינץ' מנקודת הכשל, אבל מה שלא יהיה - קונספט חוט המשיכה ממחיש את ה-UTS.
יש לחתוך, ללטש ולחרוט דגימות צילום מפלדה באמצעות תמיסה חומצית קלה (בדרך כלל חומצה חנקתית ואלכוהול (ניטרואתנול)) כדי להפוך את הגרגירים לגלויים. בדרך כלל משתמשים בהגדלה של 100x לבדיקת גרגירי פלדה ולקביעת גודל גרגירים.
קשיות היא מבחן לאופן שבו חומר מגיב לפגיעות.דמיינו לעצמכם הכנסת חתיכת צינור קצרה לתוך מלחציים עם לסתות משוננות וסובב את המלחצים כדי לסגור. בנוסף לשטח הצינור, לסתות הלחצים משאירות גם חריצים על פני הצינור.
ככה מבחן הקשיות עובד, אבל זה לא כל כך גס. לבדיקה הזו יש גודל השפעה מבוקר ולחץ מבוקר. כוחות אלה מעוותים את פני השטח, יוצרים חריטה או חריטה. הגודל או העומק של השקע קובעים את קשיות המתכת.
להערכת פלדה, מבחני קשיות נפוצים הם Brinell, Vickers ו-Rockwell. לכל אחד יש קנה מידה משלו, ולחלקם יש שיטות בדיקה מרובות, כגון Rockwell A, B ו-C. עבור צינורות פלדה, מפרט ASTM A513 מתייחס למבחן Rockwell B (בקיצור של HRB או RB). מבחן Rockwell B מודד את ההבדל בקוטר פלדה ראשוני של 1⁄6 קוטר של עומס פלדה ראשוני של 1⁄6 100 ק"ג. תוצאה אופיינית לפלדה עדינה סטנדרטית היא HRB 60.
מדעני חומרים יודעים שקשיות קשורה באופן ליניארי ל-UTS. לפיכך, קשיות נתונה יכולה לחזות UTS. כמו כן, יצרני צינורות יודעים ש-MYS ו-UTS קשורים זה לזה. עבור צינור מרותך, MYS הוא בדרך כלל 70% עד 85% מ-UTS. הכמות המדויקת תלויה בתהליך יצירת הצינור. הקשיות של UTS ב-0,000,000, UTS. PSI) ו-MYS של 80%, או 48,000 PSI.
מפרט הצינור הנפוץ ביותר בייצור כללי הוא קשיות מרבית. בנוסף לגודל, המהנדס דאג לציון צינור מרותך התנגדות חשמלית (ERW) בטווח עבודה טוב, מה שעלול לגרום לקשיות מקסימלית של אולי HRB 60 למצוא את דרכה בשרטוט הרכיבים. החלטה זו לבדה מובילה למגוון של תכונות מכאניות סופיות של הקשיחות עצמה.
ראשית, הקשיות של HRB 60 לא אומרת לנו הרבה. קריאת HRB 60 היא מספר חסר מימדים. החומר המוערך עם HRB 59 רך יותר מהחומר שנבדק עם HRB 60, ו-HRB 61 קשה יותר מ-HRB 60, אבל בכמה? לא ניתן לכמת אותו כמו נפח (מדידה של נפח (מדידה ב-pibelo) (מדידה ב-pibelo) ed במרחק יחסית לזמן), או UTS (נמדד בפאונד לאינץ' רבוע). קריאת HRB 60 לא אומרת לנו שום דבר ספציפי. זוהי תכונה של החומר, אך לא תכונה פיזית. שנית, בדיקת קשיות אינה מתאימה לחזרה או לשחזור. הערכת שני מיקומים על דגימת בדיקה, גם אם מיקומי הבדיקה נמצאים בקנה מידה גדול של בדיקת חומר אחר, לעתים קרובות תוצאות קריאה ברמת הקושי של הבדיקה. לאחר מדידת מיקום, לא ניתן למדוד אותו פעם שנייה כדי לאמת את התוצאות. לא ניתן לחזור על הבדיקה.
זה לא אומר שבדיקת קשיות היא לא נוחה. למעשה, היא מספקת מדריך טוב ל-UTS של חומר, וזו בדיקה מהירה וקלה לביצוע. עם זאת, כל מי שעוסק בציון, רכישה וייצור של צינורות צריך להיות מודע למגבלותיה כפרמטר בדיקה.
מכיוון שצינור "רגיל" אינו מוגדר היטב, בעת הצורך, יצרני צינורות מצמצמים אותו לרוב לשני סוגי צינורות הפלדה והצינורות הנפוצים ביותר המוגדרים ב-ASTM A513: 1008 ו-1010. גם לאחר ביטול כל סוגי הצינורות האחרים, האפשרויות מבחינת המאפיינים המכאניים של שני סוגי הצינורות הללו פתוחות לרווחה. למעשה, לכל סוגי הצינורות הללו יש את מגוון סוגי הצינורות הרחב ביותר.
לדוגמה, צינור מתואר כרך אם MYS נמוך וההתארכות גבוהה, מה שאומר שהוא מתפקד טוב יותר במתיחה, עקיפה והתיישבות מאשר צינור המתואר כקשה, שיש לו MYS גבוה יחסית והתארכות נמוכה יחסית. זה דומה להבדל בין חוט רך לחוט קשיח, כגון מתלי מעילים ומקדחים.
התארכות עצמה היא גורם נוסף שיש לו השפעה משמעותית על יישומי צינור קריטיים. צינורות בעלי התארכות גבוהה יכולים לעמוד בכוחות מתיחה;חומרים עם התארכות נמוכה הם שבירים יותר ולכן מועדים יותר לכשלים קטסטרופליים מסוג עייפות. עם זאת, התארכות אינה קשורה ישירות ל-UTS, שהיא התכונה המכנית היחידה הקשורה ישירות לקשיות.
מדוע התכונות המכניות של הצינורות משתנות כל כך? ראשית, ההרכב הכימי שונה. פלדה היא תמיסה מוצקה של ברזל ופחמן וסגסוגות חשובות אחרות. לשם הפשטות, נעסוק כאן רק באחוזי פחמן. אטומי פחמן מחליפים חלק מאטומי הברזל, ויוצרים את המבנה הגבישי של הפלדה. ASTM 1008 תכולת פחמן עיקרית של 0%-0% היא 0%-0% פחמן. מספר מיוחד מאוד המייצר תכונות ייחודיות כאשר תכולת הפחמן בפלדה נמוכה במיוחד.ASTM 1010 מציין תכולת פחמן בין 0.08% ל-0.13%. ההבדלים הללו לא נראים ענקיים, אבל הם גדולים מספיק כדי לעשות הבדל גדול במקומות אחרים.
שנית, ניתן לייצר או לייצר את צינור הפלדה ולאחר מכן לעבד בשבעה תהליכי ייצור שונים.ASTM A513 הקשור לייצור צינורות ERW מפרט שבעה סוגים:
אם להרכב הכימי של הפלדה ושלבי ייצור הצינורות אין השפעה על קשיות הפלדה, מהי כן? תשובה לשאלה זו פירושה להתעמק בפרטים. שאלה זו מעוררת שתי שאלות נוספות: אילו פרטים, ועד כמה קרוב?
פרטים על הגרגירים המרכיבים את הפלדה הם התשובה הראשונה. כאשר פלדה מיוצרת במפעל פלדה ראשוני, היא לא מתקררת לבלוק ענק עם תכונה אחת. כשהפלדה מתקררת, מולקולות הפלדה מתארגנות בתבניות חוזרות (גבישים), בדומה לאופן שבו נוצרים פתיתי שלג. לאחר היווצרות גבישים, הם מתקבצים לקבוצות הנקראות צלחות מגניבות ומתגבשות לאורך כל הדרך. גדל ככל שמולקולות הפלדה האחרונות נספגות על ידי הגרגרים. כל זה קורה ברמה המיקרוסקופית מכיוון שגודל גרגר הפלדה הממוצע הוא ברוחב של כ-64 µ או 0.0025 אינץ'. אמנם כל גרגר דומה לגרגר הבא, אבל הם לא זהים. הם משתנים מעט בגודל, בכיוון ובתכולת הפחמן. הוא נוטה להיכשל לאורך גבולות התבואה.
כמה רחוק צריך להסתכל כדי לראות גרגירים מובחנים? מספיקה הגדלה של פי 100, או ראייה של פי 100. עם זאת, רק הסתכלות על פלדה לא מטופלת בעוצמה של פי 100 לא מגלה הרבה. הדגימה מוכנה על ידי ליטוש הדגימה וחריטת פני השטח בחומצה (בדרך כלל חומצה חנקתית ואלכוהול) הנקראת ניטרואתנול.
הגרגרים והסריג הפנימי שלהם הם שקובעים את חוזק הפגיעה, MYS, UTS והתארכות שפלדה יכולה לעמוד בפני כשל.
שלבי ייצור פלדה, כגון גלגול חם וקר של רצועה, מפעילים לחץ על מבנה התבואה;אם הם משנים צורה לצמיתות, זה אומר שהלחץ מעוות את הגרגר. שלבי עיבוד אחרים, כגון סלילת הפלדה לסלילים, פתיחתה, ועיוות גרגרי הפלדה באמצעות טחנת צינורות (כדי ליצור ולגדל את הצינור). שרטוט קר של הצינור על המדרל גם מפעיל לחץ על החומר, וכך גם שלבי ייצור במבנה ופירוק, כמו שלבי ייצור בגרעין.
השלבים שלעיל מדלדלים את המשיכות של הפלדה, שהיא יכולתה לעמוד במתח מתיחה (משיכה-פתוחה). הפלדה הופכת לשבירה, מה שאומר שסביר יותר שהיא תישבר אם תמשיך לעבוד עליה. התארכות היא מרכיב אחד של משיכות (הדחיסות היא מרכיב אחר). חשוב להבין שכשל מתרחש לרוב במהלך מתח מתיחה או מתיחה גבוה יחסית של מתיחה או מתיחה גבוהה. עם זאת, פלדה מתעוותת בקלות תחת לחץ דחיסה - היא רקיעה - וזה יתרון.
לבטון יש חוזק לחיצה גבוה אך משיכות נמוכה בהשוואה לבטון. תכונות אלו מנוגדות לאלו של פלדה. לכן לבטון המשמש לכבישים, מבנים ומדרכות מצויד לרוב ברורגים. התוצאה היא מוצר בעל חוזק של שני חומרים: תחת מתח, פלדה חזקה, ותחת לחץ, בטון.
במהלך עבודה קרה, ככל שהמשיכות של הפלדה פוחתת, הקשיות שלה עולה.במילים אחרות, היא תתקשה.בהתאם למצב, זה עשוי להיות יתרון;עם זאת, זה עשוי להיות חיסרון שכן קשיות משולה לשבירות. כלומר, ככל שהפלדה הופכת קשה יותר, היא הופכת פחות אלסטית;לכן, סביר יותר שזה ייכשל.
במילים אחרות, כל שלב בתהליך גוזל חלק מהמשיכות של הצינור. זה נעשה קשה יותר ככל שהחלק עובד, ואם זה קשה מדי זה בעצם חסר תועלת. קשיות היא שבירות, וסביר להניח שצינור שביר ייכשל בעת שימוש.
האם ליצרן יש אפשרויות כלשהן במקרה הזה? בקיצור, כן. האפשרות הזו היא חישול, ולמרות שהיא לא ממש קסומה, היא הכי קרובה לקסם שאפשר להגיע.
במונחים של הדיוט, חישול מסיר את כל ההשפעות של מתח פיזי על המתכת.תהליך זה מחמם את המתכת לטמפרטורת הפגת מתח או התגבשות מחדש, ובכך מבטל נקעים.בהתאם לטמפרטורה ולזמן הספציפיים המשמשים בתהליך החישול, התהליך משחזר כך את חלקה או את כל המשיכות שלה.
חישול וקירור מבוקר מקדמים צמיחת גרגירים. זה מועיל אם המטרה היא להפחית את שבירות החומר, אבל צמיחת גרגרים לא מבוקרת עלולה לרכך את המתכת יותר מדי, ולהפוך אותה לבלתי שמישה לשימוש המיועד שלה. עצירת תהליך החישול היא עוד דבר כמעט קסום. כיבוי בטמפרטורה הנכונה עם הכוונה הנכונה מביאה את תכונות ההמרה של הפלדה לעצור את תהליך ההמרה בזמן הנכון.
האם עלינו להוריד את מפרט הקשיות? לא. מאפייני הקשיות חשובים בעיקר כנקודת ייחוס בעת ציון צינורות פלדה. מדד שימושי, קשיות היא אחד ממספר מאפיינים שיש לציין בהזמנת חומר צינורי ולבדוק עם הקבלה (ויש לרשום עם כל משלוח). כאשר בדיקת קשיות היא קנה המידה של קנה המידה הראוי וערכי הבדיקה המתאימים.
עם זאת, זה לא בדיקה אמיתית לחומר המאשר (קבלה או דחייה). בנוסף לקשיות, היצרנים צריכים מדי פעם לבדוק משלוחים כדי לקבוע תכונות רלוונטיות אחרות, כגון MYS, UTS, או התארכות מינימלית, בהתאם ליישום הצינור.
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 הפך למגזין הראשון שהוקדש לשרת את תעשיית צינורות המתכת בשנת 1990. כיום, הוא נותר הפרסום היחיד בצפון אמריקה המוקדש לענף והפך למקור המידע המהימן ביותר עבור אנשי מקצוע בתחום הצינורות.
עכשיו עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The FABRICATOR, גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
המהדורה הדיגיטלית של The Tube & Pipe Journal נגישה כעת במלואה, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
תהנה מגישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של STAMPING Journal, המספקת את ההתקדמות הטכנולוגית העדכנית ביותר, שיטות עבודה מומלצות וחדשות בתעשייה עבור שוק הטבעת המתכת.
תהנה מגישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Additive Report כדי ללמוד כיצד ניתן להשתמש בייצור תוסף לשיפור היעילות התפעולית ולהגדלת הרווחים.
עכשיו עם גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Fabricator en Español, גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.