다양한 테스트 프로토콜(Brinell, Rockwell, Vickers)에는 테스트 중인 프로젝트에 특정한 절차가 있습니다. Rockwell T 테스트는 튜브를 길이 방향으로 절단하고 외경이 아닌 내경에서 벽을 테스트하여 가벼운 벽 튜브를 검사하는 데 적합합니다.
튜빙을 주문하는 것은 자동차 판매점에 가서 자동차나 트럭을 주문하는 것과 약간 비슷합니다. 오늘날 이용 가능한 많은 옵션을 통해 구매자는 내부 및 외부 색상, 내부 트림 패키지, 외부 스타일링 옵션, 파워트레인 선택, 홈 엔터테인먼트 시스템에 거의 필적하는 오디오 시스템 등 다양한 방식으로 차량을 맞춤화할 수 있습니다.
강철 파이프는 바로 그것입니다. 수천 가지 옵션 또는 사양이 있습니다. 치수 외에도 사양에는 최소 항복 강도(MYS), 최대 인장 강도(UTS) 및 파손 전 최소 연신율과 같은 화학적 및 여러 기계적 특성이 나열되어 있습니다. 그러나 업계의 많은 엔지니어, 구매 대리인 및 제조업체는 "정상적인" 용접 파이프를 사용해야 하고 경도라는 한 가지 특성만 지정하는 허용된 업계 속기를 사용합니다.
단일 특성("자동 변속기가 장착된 자동차가 필요합니다")으로 자동차를 주문하면 세일즈맨과 너무 멀리 가지 않을 것입니다. 그는 많은 옵션이 있는 주문 양식을 작성해야 합니다.
경도가 어떻게 다른 기계적 특성에 대한 인식된 대체물이 되었습니까? 아마도 파이프 생산업체에서 시작되었을 것입니다. 경도 테스트는 빠르고 쉬우며 상대적으로 저렴한 장비가 필요하기 때문에 튜브 판매원은 종종 두 개의 튜브를 비교하기 위해 경도 테스트를 사용합니다. 경도 테스트를 수행하려면 필요한 것은 매끄러운 길이의 파이프와 테스트 스탠드입니다.
튜브 경도는 UTS와 밀접한 관련이 있으며, 일반적으로 백분율 또는 백분율 범위는 MYS를 추정하는 데 도움이 되므로 경도 테스트가 다른 속성에 대한 적절한 프록시가 될 수 있는 방법을 쉽게 확인할 수 있습니다.
또한 다른 테스트는 비교적 복잡합니다. 경도 테스트는 단일 기계에서 1분 정도 밖에 걸리지 않지만 MYS, UTS 및 연신 테스트는 샘플 준비와 대형 실험실 장비에 대한 상당한 투자가 필요합니다. 이에 비해 튜브 밀 작업자가 경도 테스트를 수행하는 데 몇 초가 걸리고 전문 야금 기술자가 인장 테스트를 수행하는 데 몇 시간이 걸립니다. 경도 검사를 수행하는 것은 어렵지 않습니다.
엔지니어링 파이프 제조업체가 경도 테스트를 사용하지 않는다는 말은 아닙니다. 대부분의 사람들이 사용한다고 말하는 것이 안전하지만 모든 테스트 장비에 대해 게이지 반복성 및 재현성 평가를 수행하기 때문에 테스트의 한계를 잘 알고 있습니다. 대부분 생산 프로세스의 일부로 튜브 경도 평가를 사용하지만 튜브 속성을 정량화하는 데 사용하지 않습니다. 이것은 통과/실패 테스트일 뿐입니다.
MYS, UTS 및 최소 연신율에 대해 알아야 하는 이유는 무엇입니까? 이들은 조립 시 튜브가 어떻게 작동하는지 나타냅니다.
MYS는 재료의 영구 변형을 일으키는 최소 힘입니다.옷걸이와 같은 직선 와이어를 약간 구부리고 압력을 해제하려고 하면 두 가지 중 하나가 발생합니다. 원래 상태(직선)로 되돌아오거나 구부러진 상태를 유지합니다.여전히 직선이면 MYS를 통과하지 못한 것입니다.여전히 구부러진 경우 초과한 것입니다.
이제 플라이어를 사용하여 와이어의 양쪽 끝을 고정합니다.와이어를 두 조각으로 찢을 수 있으면 UTS를 넘은 것입니다.그 위에 많은 장력을 가하고 초인적인 노력을 보여주기 위해 두 개의 와이어가 있습니다.와이어의 원래 길이가 5인치이고 실패 후 두 길이를 합하면 최대 6인치가 되면 와이어가 1인치 또는 20% 늘어납니다.실제 연신 테스트는 실패 지점의 2인치 내에서 측정되지만 무엇이든 풀 와이어 개념은 U를 보여줍니다. TS.
강철 현미경 사진 샘플은 결정립을 볼 수 있도록 약산성 용액(보통 질산 및 알코올(니트로에탄올))을 사용하여 절단, 연마 및 에칭해야 합니다. 100x 배율은 일반적으로 강철 결정립을 검사하고 결정립 크기를 결정하는 데 사용됩니다.
경도는 재료가 충격에 어떻게 반응하는지 테스트하는 것입니다. 톱니 모양의 조가 있는 바이스에 짧은 파이프 조각을 넣고 바이스를 돌려서 닫는다고 상상해 보십시오.
이것이 경도 테스트가 작동하는 방식이지만 그렇게 거칠지는 않습니다. 이 테스트에는 제어된 충격 크기와 제어된 압력이 있습니다. 이러한 힘은 표면을 변형시켜 압입 또는 압흔을 생성합니다. 압입의 크기 또는 깊이는 금속의 경도를 결정합니다.
강철을 평가하기 위한 일반적인 경도 테스트는 Brinell, Vickers 및 Rockwell입니다.각각 자체 스케일이 있으며 일부는 Rockwell A, B 및 C와 같은 여러 테스트 방법이 있습니다. 강관의 경우 ASTM 사양 A513은 Rockwell B 테스트(HRB 또는 RB로 약칭)를 참조합니다. 연강은 HRB 60입니다.
재료 과학자들은 경도가 UTS와 선형적으로 관련되어 있음을 알고 있습니다. 따라서 주어진 경도가 UTS를 예측할 수 있습니다. 마찬가지로 튜브 제조업체는 MYS와 UTS가 관련되어 있음을 알고 있습니다. 용접된 파이프의 경우 MYS는 일반적으로 UTS의 70%~85%입니다. 정확한 양은 튜브를 만드는 공정에 따라 다릅니다. HRB 60의 경도는 60,000 PSI(제곱인치당 파운드)의 UTS 및 80% 또는 48의 MYS와 관련이 있습니다. 000PSI.
일반 제조에서 가장 일반적인 파이프 사양은 최대 경도입니다. 크기 외에도 엔지니어는 좋은 작업 범위 내에서 용접된 전기 저항 용접(ERW) 파이프를 지정하는 데 관심이 있었습니다. 그러면 부품 도면에서 HRB 60의 최대 경도가 나올 수 있습니다. 이 결정만으로도 경도 자체를 포함한 다양한 최종 기계적 특성이 결정됩니다.
첫째, HRB 60의 경도는 우리에게 많은 것을 알려주지 않습니다. 판독값 HRB 60은 차원이 없는 숫자입니다. HRB 59로 평가한 재료는 HRB 60으로 테스트한 재료보다 더 부드럽고 HRB 61은 HRB 60보다 단단하지만 얼마만큼? 부피(데시벨로 측정), 토크(파운드-피트로 측정), 속도(시간에 대한 거리로 측정) 또는 UTS(시간으로 측정)와 같이 정량화할 수 없습니다. 제곱인치당 파운드). HRB 60을 읽는다고 해서 구체적인 정보를 알 수는 없습니다. 이것은 재료의 속성이지만 물리적 속성은 아닙니다. 둘째, 경도 테스트는 반복성 또는 재현성에 적합하지 않습니다. 테스트 위치가 서로 가깝더라도 테스트 시편의 두 위치를 평가하면 종종 경도 판독값에 큰 변동이 발생합니다. 이 문제를 복잡하게 만드는 것은 테스트의 특성입니다. 불가능합니다.
이것은 경도 시험이 불편하다는 것을 의미하지 않습니다. 사실, 그것은 재료의 UTS에 대한 좋은 지침을 제공하며, 빠르고 쉽게 수행할 수 있는 시험입니다.
"일반" 파이프는 잘 정의되지 않았기 때문에 필요할 때 파이프 제조업체는 ASTM A513: 1008 및 1010에 정의된 가장 일반적으로 사용되는 강관 및 파이프 유형으로 범위를 좁히는 경우가 많습니다. 다른 모든 튜브 유형을 제거한 후에도 이 두 튜브 유형의 기계적 특성 측면에서 가능성이 활짝 열려 있습니다. 사실 이러한 튜브 유형은 모든 유형의 기계적 특성 범위가 가장 넓습니다.
예를 들어, 튜브는 MYS가 낮고 연신율이 높으면 연질로 기술되는데, 이는 MYS가 상대적으로 높고 연신율이 상대적으로 낮은 경질로 기술된 튜브보다 인장, 처짐 및 경화에서 더 나은 성능을 발휘한다는 것을 의미합니다. 이는 옷걸이 및 드릴과 같은 연질 와이어와 경질 와이어의 차이와 유사합니다.
연신율 자체는 중요한 파이프 응용 분야에 상당한 영향을 미치는 또 다른 요소입니다. 연신율이 높은 튜브는 인장력을 견딜 수 있습니다.연신율이 낮은 재료는 더 부서지기 쉬우므로 심각한 피로 유형의 파손이 발생하기 쉽습니다. 그러나 연신율은 경도와 직접적으로 관련된 유일한 기계적 특성인 UTS와 직접적인 관련이 없습니다.
튜브의 기계적 특성이 왜 그렇게 다양합니까?첫째, 화학적 조성이 다릅니다.강철은 철과 탄소 및 기타 중요한 합금의 고용체입니다.간단하게 여기에서는 탄소 비율만 다루겠습니다.탄소 원자가 일부 철 원자를 대체하여 강철의 결정 구조를 형성합니다.ASTM 1008은 탄소 함량이 0%에서 0.10%인 포괄적인 기본 등급입니다.0은 강철의 탄소 함량이 매우 낮을 때 고유한 특성을 생성하는 매우 특별한 숫자입니다. ASTM 1010은 0.08%에서 0.13% 사이의 탄소 함량을 지정합니다. 이러한 차이는 크게 보이지 않지만 다른 곳에서 큰 차이를 만들 만큼 충분히 큽니다.
둘째, 강관은 제작되거나 제작된 후 7가지 다른 제조 공정에서 가공될 수 있습니다. ERW 파이프 생산과 관련된 ASTM A513에는 7가지 유형이 나열되어 있습니다.
강철의 화학적 조성과 튜브 제조 단계가 강철의 경도에 영향을 미치지 않는다면 무엇입니까? 이 질문에 답한다는 것은 세부 사항을 자세히 살펴보는 것을 의미합니다. 이 질문은 두 가지 추가 질문을 합니다.
강철을 구성하는 입자에 대한 세부 정보가 첫 번째 답입니다. 강철이 1차 제철소에서 만들어지면 단일 기능을 가진 거대한 블록으로 냉각되지 않습니다. 강철이 냉각되면 강철의 분자는 눈송이가 형성되는 방식과 유사하게 반복되는 패턴(결정)으로 구성됩니다. 결정이 형성된 후 입자라는 그룹으로 집계됩니다. 냉각이 진행됨에 따라 입자가 성장하고 시트 또는 플레이트 전체에 형성됩니다. 입자는 마지막 강철 분자가 입자에 흡수되기 때문에 성장을 멈춥니다. 평균 크기의 강철 입자는 폭이 약 64µ 또는 0.0025인치이기 때문에 미세한 수준입니다. 각 입자는 다음 입자와 유사하지만 동일하지 않습니다. 크기, 방향 및 탄소 함량이 약간 다릅니다. 입자 사이의 계면을 입자 경계라고 합니다. 예를 들어 피로 균열로 인해 강철이 파손되면 입자 경계를 따라 파손되는 경향이 있습니다.
식별할 수 있는 입자를 보려면 얼마나 멀리 바라봐야 합니까? 100배 확대 또는 100배 육안으로 충분합니다. 그러나 처리되지 않은 강철을 100배 배율로 보는 것만으로는 많은 것을 알 수 없습니다. 샘플은 샘플을 연마하고 표면을 니트로에탄올 식각액이라고 하는 산(일반적으로 질산 및 알코올)으로 에칭하여 준비됩니다.
강철이 파손되기 전에 견딜 수 있는 충격 강도, MYS, UTS 및 연신율을 결정하는 것은 입자 및 내부 격자입니다.
스트립의 열간 및 냉간 압연과 같은 제강 단계는 입자 구조에 응력을 가합니다.모양이 영구적으로 바뀌면 응력이 입자를 변형시킵니다. 강철을 코일로 감고 풀고 튜브 밀을 통해 강철 입자를 변형하는 것과 같은 기타 처리 단계(튜브를 형성하고 크기 조정) 맨드릴의 튜브를 냉간 인발하면 끝단 성형 및 굽힘과 같은 제조 단계와 마찬가지로 재료에 압력이 가해집니다. 입자 구조의 변화를 전위라고 합니다.
위의 단계는 인장(풀 오픈) 응력을 견딜 수 있는 강철의 연성을 고갈시킵니다.강철은 취성이 됩니다. 즉, 계속 작업하면 파손될 가능성이 더 높아집니다.신율은 연성의 한 구성 요소입니다(압축성은 또 다른 요소입니다).파괴는 압축이 아닌 인장 응력 중에 가장 자주 발생한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다.강철은 상대적으로 높은 신장률 때문에 인장 응력에 매우 강합니다.그러나 강철은 압축 응력 하에서 쉽게 변형됩니다. 덕트입니다. ile – 이점입니다.
콘크리트는 콘크리트에 비해 압축강도는 높지만 연성은 낮습니다. 이러한 성질은 강철과 반대입니다. 그래서 도로, 건물 및 보도에 사용되는 콘크리트에는 종종 철근이 장착됩니다. 그 결과 인장력을 받는 강철은 강하고 압력을 받는 콘크리트라는 두 가지 재료의 강도를 모두 갖춘 제품입니다.
냉간 가공 중에는 강철의 연성이 감소함에 따라 경도가 증가합니다. 즉, 경화됩니다. 상황에 따라 이점이 될 수 있습니다.그러나 경도는 취성과 동일시되기 때문에 단점이 될 수 있습니다.따라서 실패할 가능성이 더 큽니다.
즉, 각 공정 단계는 파이프의 연성을 일부 소모합니다. 부품이 작동함에 따라 더 단단해지고 너무 단단하면 기본적으로 쓸모가 없습니다. 경도는 취성이며 취성 튜브는 사용할 때 실패할 가능성이 있습니다.
이 경우 제조업체에 옵션이 있습니까?요컨대, 그렇습니다.그 옵션은 어닐링이며, 마법과 같은 것은 아니지만 가능한 한 마법에 가깝습니다.
평신도 용어로 어닐링은 금속에 대한 물리적 응력의 모든 영향을 제거합니다. 이 프로세스는 금속을 응력 제거 또는 재결정화 온도로 가열하여 전위를 제거합니다. 따라서 어닐링 프로세스에서 사용되는 특정 온도 및 시간에 따라 프로세스는 연성을 일부 또는 모두 복원합니다.
어닐링 및 제어된 냉각은 결정립 성장을 촉진합니다. 목표가 재료의 취성을 줄이는 것이라면 이는 유익하지만 제어되지 않은 결정립 성장은 금속을 너무 연화시켜 의도한 용도에 사용할 수 없게 만들 수 있습니다. 어닐링 공정을 중지하는 것은 또 다른 거의 마법에 가까운 일입니다. 적시에 올바른 담금질제로 적절한 온도에서 담금질하면 공정이 빠르게 중단되어 강철의 회복 특성을 얻을 수 있습니다.
경도 사양을 삭제해야 합니까?아니오.경도 특성은 주로 강관을 지정할 때 기준점으로 유용합니다.유용한 척도인 경도는 관형 재료를 주문할 때 지정하고 수령 시 확인해야 하는 여러 특성 중 하나입니다(각 선적 시 기록해야 함).경도 검사가 검사 표준인 경우 적절한 척도 값과 제어 범위를 가져야 합니다.
그러나 이것은 재료의 적격성(승인 또는 거부)에 대한 진정한 테스트가 아닙니다. 제조업체는 경도 외에도 튜브의 적용에 따라 MYS, UTS 또는 최소 연신율과 같은 기타 관련 특성을 결정하기 위해 때때로 선적물을 테스트해야 합니다.
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