Pelbagai protokol ujian (Brinell, Rockwell, Vickers) mempunyai prosedur khusus untuk projek yang sedang diuji. Ujian Rockwell T sesuai untuk memeriksa tiub dinding ringan dengan memotong tiub memanjang dan menguji dinding dari diameter dalam dan bukannya diameter luar.
Memesan tiub adalah sedikit seperti pergi ke pengedar kereta dan menempah kereta atau trak. Hari ini, banyak pilihan yang tersedia membolehkan pembeli menyesuaikan kenderaan dalam pelbagai cara — warna dalaman dan luaran, pakej kemasan dalaman, pilihan penggayaan luaran, pilihan powertrain dan sistem audio yang hampir menyaingi sistem hiburan rumah. Memandangkan semua pilihan ini, anda mungkin tidak berpuas hati dengan kenderaan yang standard.
Paip keluli hanyalah begitu sahaja. Ia mempunyai beribu-ribu pilihan atau spesifikasi. Selain dimensi, spesifikasi menyenaraikan bahan kimia dan beberapa sifat mekanikal seperti kekuatan hasil minimum (MYS), kekuatan tegangan muktamad (UTS) dan pemanjangan minimum sebelum kegagalan. Walau bagaimanapun, ramai dalam industri—jurutera, ejen pembelian dan pengilang—menggunakan trengkas industri yang diterima pakai dan ciri kekerasan biasa yang hanya memerlukan satu ciri kekerasan paip yang diterima.
Cuba tempah kereta mengikut satu ciri ("Saya memerlukan kereta dengan transmisi automatik") dan anda tidak akan terlalu jauh dengan jurujual. Dia perlu mengisi borang pesanan dengan banyak pilihan. Paip hanyalah perkara itu – untuk mendapatkan paip yang sesuai untuk aplikasi, pengeluar paip memerlukan lebih banyak maklumat daripada hanya kekerasan.
Bagaimanakah kekerasan menjadi pengganti yang diiktiraf untuk sifat mekanikal yang lain? Ia mungkin bermula dengan pengeluar paip.Oleh kerana ujian kekerasan adalah cepat, mudah dan memerlukan peralatan yang agak murah, jurujual tiub sering menggunakan ujian kekerasan untuk membandingkan dua tiub. Untuk melakukan ujian kekerasan, apa yang mereka perlukan hanyalah panjang paip yang licin dan dirian ujian.
Kekerasan tiub berkorelasi baik dengan UTS, dan sebagai peraturan, peratusan atau julat peratusan membantu dalam menganggarkan MYS, jadi mudah untuk melihat bagaimana ujian kekerasan boleh menjadi proksi yang sesuai untuk sifat lain.
Selain itu, ujian lain adalah agak kompleks. Walaupun ujian kekerasan hanya mengambil masa seminit atau lebih pada satu mesin, MYS, UTS dan ujian pemanjangan memerlukan penyediaan sampel dan pelaburan yang besar dalam peralatan makmal yang besar. Sebagai perbandingan, operator kilang tiub mengambil masa beberapa saat untuk melakukan ujian kekerasan dan berjam-jam untuk juruteknik metalurgi profesional melakukan ujian tegangan. Tidak sukar untuk melakukan pemeriksaan kekerasan.
Ini bukan untuk mengatakan bahawa pengeluar paip kejuruteraan tidak menggunakan ujian kekerasan. Adalah selamat untuk mengatakan bahawa kebanyakan orang melakukannya, tetapi kerana mereka melakukan penilaian kebolehulangan dan kebolehulangan tolok pada semua peralatan ujian mereka, mereka sangat mengetahui batasan ujian. Kebanyakan menggunakan menilai kekerasan tiub sebagai sebahagian daripada proses pengeluaran, tetapi mereka tidak menggunakannya untuk mengukur sifat tiub/.Ini hanyalah ujian.
Mengapa anda perlu tahu tentang MYS, UTS dan pemanjangan minimum? Mereka menunjukkan bagaimana tiub akan berkelakuan dalam pemasangan.
MYS ialah daya minimum yang menyebabkan ubah bentuk kekal bahan. Jika anda cuba membengkokkan wayar lurus (seperti penyangkut baju) sedikit dan melepaskan tekanan, salah satu daripada dua perkara akan berlaku: ia akan kembali ke keadaan asalnya (lurus) atau ia akan kekal bengkok. Jika ia masih lurus, anda belum melepasi MYS. Jika ia masih bengkok, anda telah melampauinya.
Sekarang, gunakan playar untuk mengapit kedua-dua hujung wayar. Jika anda boleh mengoyakkan wayar kepada dua bahagian, anda telah mengatasi UTSnya. Anda meletakkan banyak ketegangan padanya dan anda mempunyai dua wayar untuk menunjukkan usaha anda yang luar biasa. Jika panjang asal wayar ialah 5 inci, dan dua panjang selepas kegagalan ditambah sehingga 6 inci, dawai itu diregangkan sebanyak 20 inci daripada ukuran kegagalan 2 inci, atau inci ujian yang sebenar. , tetapi apa pun – konsep wayar tarik menggambarkan UTS.
Sampel fotomikrograf keluli perlu dipotong, digilap dan terukir menggunakan larutan berasid sedikit (biasanya asid nitrik dan alkohol (nitroetanol)) untuk menjadikan butiran kelihatan. Pembesaran 100x biasanya digunakan untuk memeriksa butiran keluli dan menentukan saiz butiran.
Kekerasan ialah ujian bagaimana bahan bertindak balas terhadap hentaman. Bayangkan meletakkan sekeping pendek paip ke dalam ragum dengan rahang bergerigi dan memutar ragum untuk menutup. Selain meratakan tiub, rahang ragum juga meninggalkan lekukan pada permukaan tiub.
Begitulah cara ujian kekerasan berfungsi, tetapi ia tidak begitu kasar. Ujian ini mempunyai saiz hentaman terkawal dan tekanan terkawal. Daya ini mengubah bentuk permukaan, mewujudkan lekukan atau lekukan. Saiz atau kedalaman lekukan menentukan kekerasan logam.
Untuk menilai keluli, ujian kekerasan biasa ialah Brinell, Vickers dan Rockwell. Setiap satu mempunyai skala sendiri, dan sesetengahnya mempunyai pelbagai kaedah ujian, seperti Rockwell A, B, dan C. Untuk paip keluli, Spesifikasi ASTM A513 merujuk kepada ujian Rockwell B (disingkatkan sebagai HRB atau RB). Ujian Rockwell B mengukur perbezaan dalam penembusan keluli prabeban 1⁄1 dengan diameter kecil keluli 6 inci dengan diameter kecil 1⁄1. 100 kgf. Keputusan tipikal untuk keluli lembut standard ialah HRB 60.
Ahli sains bahan tahu bahawa kekerasan adalah berkaitan secara linear dengan UTS.Oleh itu, kekerasan yang diberikan boleh meramalkan UTS.Begitu juga, pengeluar tiub tahu bahawa MYS dan UTS adalah berkaitan.Untuk paip dikimpal, MYS biasanya 70% hingga 85% daripada UTS.Jumlah yang tepat bergantung pada proses pembuatan tiub.Kekerasan HRB0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000. dan MYS sebanyak 80%, atau 48,000 PSI.
Spesifikasi paip yang paling biasa dalam pembuatan am ialah kekerasan maksimum. Selain saiz, jurutera mengambil berat dengan menentukan paip dikimpal rintangan elektrik (ERW) yang dikimpal dalam julat kerja yang baik, yang boleh mengakibatkan kekerasan maksimum mungkin HRB 60 menemui jalannya pada lukisan komponen. Keputusan ini sahaja membawa kepada julat sifat mekanikal akhir, termasuk kekerasan itu sendiri.
Pertama, kekerasan HRB 60 tidak banyak memberitahu kita. Bacaan HRB 60 ialah nombor tidak berdimensi. Bahan yang dinilai dengan HRB 59 adalah lebih lembut daripada bahan yang diuji dengan HRB 60, dan HRB 61 lebih keras daripada HRB 60, tetapi berapa banyak? Ia tidak boleh dikira seperti isipadu (diukur dalam jarak desibel), diukur dalam jarak desibel (diukur) atau UTS (diukur dalam paun setiap inci persegi).Membaca HRB 60 tidak memberitahu kami apa-apa yang khusus.Ini adalah sifat bahan, tetapi bukan sifat fizikal.Kedua, ujian kekerasan tidak sesuai untuk kebolehulangan atau kebolehulangan.Menilai dua lokasi pada spesimen ujian, walaupun lokasi ujian berdekatan antara satu sama lain, selalunya menghasilkan isu bacaan yang besar. , ia tidak boleh diukur untuk kali kedua untuk mengesahkan keputusan. Kebolehulangan ujian tidak mungkin.
Ini tidak bermakna ujian kekerasan menyusahkan. Malah, ia menyediakan panduan yang baik untuk UTS bahan, dan ia merupakan ujian yang cepat dan mudah untuk dilakukan. Walau bagaimanapun, semua orang yang terlibat dalam menentukan, membeli dan mengeluarkan tiub harus sedar tentang hadnya sebagai parameter ujian.
Oleh kerana paip "biasa" tidak ditakrifkan dengan baik, apabila diperlukan, pengeluar paip sering mengecilkannya kepada dua jenis paip keluli dan paip yang paling biasa digunakan yang ditakrifkan dalam ASTM A513: 1008 dan 1010. Walaupun selepas menghapuskan semua jenis tiub lain, kemungkinan dari segi sifat mekanikal kedua-dua jenis tiub ini terbuka luas. Malah, jenis tiub ini mempunyai julat jenis mekanikal yang paling luas.
Sebagai contoh, tiub diterangkan sebagai lembut jika MYS rendah dan pemanjangan adalah tinggi, yang bermaksud bahawa ia berprestasi lebih baik dalam tegangan, pesongan dan set daripada tiub yang digambarkan sebagai keras, yang mempunyai MYS yang agak tinggi dan pemanjangan yang agak rendah. Ini serupa dengan perbezaan antara wayar lembut dan keras, seperti penyangkut baju dan gerudi.
Pemanjangan itu sendiri adalah satu lagi faktor yang mempunyai kesan yang ketara ke atas aplikasi paip kritikal. Tiub dengan pemanjangan tinggi boleh menahan daya tegangan;bahan dengan pemanjangan rendah adalah lebih rapuh dan oleh itu lebih terdedah kepada kegagalan jenis keletihan bencana.Walau bagaimanapun, pemanjangan tidak berkaitan secara langsung dengan UTS, yang merupakan satu-satunya sifat mekanikal yang berkaitan secara langsung dengan kekerasan.
Mengapa sifat mekanikal tiub berbeza-beza? Pertama, komposisi kimia adalah berbeza. Keluli ialah larutan pepejal besi dan karbon dan aloi penting lain. Untuk memudahkan, kita hanya akan berurusan dengan peratusan karbon di sini. Atom karbon menggantikan beberapa atom besi, membentuk struktur kristal keluli.ASTM 1008 ialah kandungan karbon yang merangkumi 0.0% gred primer yang sangat istimewa dengan gred primer 0.0%. sifat apabila kandungan karbon dalam keluli adalah sangat rendah.ASTM 1010 menentukan kandungan karbon antara 0.08% dan 0.13%.Perbezaan ini nampaknya tidak besar, tetapi ia cukup besar untuk membuat perbezaan yang besar di tempat lain.
Kedua, paip keluli boleh dibuat atau dibuat dan seterusnya diproses dalam tujuh proses pembuatan yang berbeza.ASTM A513 yang berkaitan dengan pengeluaran paip ERW menyenaraikan tujuh jenis:
Jika komposisi kimia keluli dan langkah-langkah pembuatan tiub tidak mempunyai kesan ke atas kekerasan keluli, apakah itu? Menjawab soalan ini bermakna meneliti butiran. Soalan ini menimbulkan dua lagi soalan: Butiran apa, dan seberapa dekat?
Butiran tentang butiran yang membentuk keluli adalah jawapan pertama. Apabila keluli dibuat di kilang keluli utama, ia tidak menyejuk menjadi blok besar dengan ciri tunggal. Apabila keluli menyejuk, molekul keluli tersusun dalam corak berulang (kristal), sama seperti bagaimana kepingan salji terbentuk. Selepas kristal terbentuk, ia terkumpul menjadi kumpulan yang dipanggil butir-butir yang sejuk atau bijirin. molekul keluli terakhir diserap oleh butiran.Semua ini berlaku pada tahap mikroskopik kerana saiz purata butiran keluli adalah kira-kira 64 µ atau 0.0025 inci lebar. Walaupun setiap butir adalah serupa dengan yang berikutnya, ia tidak sama. Ia berbeza sedikit dari segi saiz, orientasi dan kandungan karbon. Antara muka antara butir keluli dipanggil sempadan butir, contohnya retak di sepanjang sempadan butiran. ries.
Sejauh manakah anda perlu melihat untuk melihat butiran yang boleh dilihat? Pembesaran 100x, atau penglihatan 100x manusia, sudah memadai. Walau bagaimanapun, hanya melihat keluli yang tidak dirawat pada 100 kali kuasa tidak banyak menunjukkan. Sampel disediakan dengan menggilap sampel dan mengetsa permukaan dengan asid (biasanya asid nitrik dan alkohol) yang dipanggil etsa nitroethanol.
Ia adalah butiran dan kekisi dalaman mereka yang menentukan kekuatan hentaman, MYS, UTS dan pemanjangan keluli boleh tahan sebelum kegagalan.
Langkah-langkah pembuatan keluli, seperti penggulungan jalur panas dan sejuk, gunakan tegasan ke dalam struktur bijian;jika ia berubah bentuk secara kekal, ini bermakna tegasan mengubah bentuk butiran.Langkah pemprosesan lain, seperti melilit keluli menjadi gegelung, membuka gegelung dan mengubah bentuk butiran keluli melalui kilang tiub (untuk membentuk dan mensaiz tiub).Pelukisan sejuk tiub pada mandrel juga memberi tekanan pada bahan, begitu juga langkah pembuatan seperti pembentukan hujung dan lenturan. Dipanggil struktur dislokasi.
Langkah-langkah di atas mengurangkan kemuluran keluli, iaitu keupayaannya untuk menahan tegasan tegangan (tarik-buka). Keluli menjadi rapuh, yang bermaksud ia lebih berkemungkinan pecah jika anda terus mengusahakannya. Pemanjangan adalah salah satu komponen kemuluran (kebolehmampatan adalah satu lagi). Adalah penting untuk memahami bahawa kegagalan paling kerap berlaku semasa tegangan tegangan kepada tekanan elastik yang sangat tinggi. , keluli mudah berubah bentuk di bawah tegasan mampatan - ia mulur - yang merupakan kelebihan.
Konkrit mempunyai kekuatan mampatan yang tinggi tetapi kemuluran yang rendah berbanding dengan konkrit. Sifat-sifat ini bertentangan dengan keluli. Itulah sebabnya konkrit yang digunakan untuk jalan raya, bangunan dan kaki lima sering dipasang dengan rebar. Hasilnya ialah produk dengan kekuatan dua bahan: di bawah tegangan, keluli adalah kuat, dan di bawah tekanan, konkrit.
Semasa kerja sejuk, apabila kemuluran keluli berkurangan, kekerasannya meningkat. Dalam erti kata lain, ia akan mengeras. Bergantung pada keadaan, ini mungkin memberi manfaat;walau bagaimanapun, ia mungkin satu kelemahan kerana kekerasan disamakan dengan kerapuhan. Iaitu, apabila keluli menjadi lebih keras, ia menjadi kurang anjal;oleh itu, ia lebih berkemungkinan gagal.
Dalam erti kata lain, setiap langkah proses menggunakan sebahagian daripada kemuluran paip. Ia menjadi lebih keras apabila bahagian itu berfungsi, dan jika ia terlalu keras ia pada asasnya tidak berguna. Kekerasan ialah kerapuhan, dan tiub rapuh mungkin gagal apabila digunakan.
Adakah pengilang mempunyai sebarang pilihan dalam kes ini? Ringkasnya, ya. Pilihan itu adalah penyepuhlindapan, dan walaupun ia tidak begitu ajaib, ia hampir sama dengan keajaiban yang anda boleh dapatkan.
Dalam istilah awam, penyepuhlindapan menghilangkan semua kesan tegasan fizikal pada logam. Proses ini memanaskan logam kepada suhu pelepasan tegasan atau penghabluran semula, dengan itu menghapuskan kehelan. Bergantung pada suhu dan masa khusus yang digunakan dalam proses penyepuhlindapan, proses itu memulihkan sebahagian atau semua kemulurannya.
Penyepuhlindapan dan penyejukan terkawal menggalakkan pertumbuhan bijirin. Ini berfaedah jika matlamatnya adalah untuk mengurangkan kerapuhan bahan, tetapi pertumbuhan bijirin yang tidak terkawal boleh melembutkan logam terlalu banyak, menjadikannya tidak boleh digunakan untuk kegunaan yang dimaksudkan. Menghentikan proses penyepuhlindapan adalah satu lagi perkara yang hampir ajaib. Pelindapkejutan pada suhu yang betul dengan agen pelindapkejutan yang betul pada masa yang tepat akan menghentikan proses pemulihan dengan cepat.
Patutkah kita menggugurkan spesifikasi kekerasan?tidak.Ciri-ciri kekerasan bernilai terutamanya sebagai titik rujukan apabila menentukan paip keluli.Suatu ukuran yang berguna, kekerasan ialah salah satu daripada beberapa ciri yang harus dinyatakan semasa memesan bahan tiub dan diperiksa semasa penerimaan (dan hendaklah direkodkan dengan setiap penghantaran).Apabila pemeriksaan kekerasan ialah standard pemeriksaan, ia harus mempunyai nilai skala julat yang sesuai. ​​
Walau bagaimanapun, ia bukan ujian sebenar untuk bahan yang layak (menerima atau menolak). Selain kekerasan, pengilang perlu sekali-sekala menguji penghantaran untuk menentukan sifat lain yang berkaitan, seperti MYS, UTS atau pemanjangan minimum, bergantung pada penggunaan tiub.
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 menjadi majalah pertama yang didedikasikan untuk berkhidmat dalam industri paip logam pada tahun 1990. Hari ini, ia kekal sebagai satu-satunya penerbitan di Amerika Utara khusus untuk industri dan telah menjadi sumber maklumat yang paling dipercayai untuk profesional paip.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The FABRICATOR, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini boleh diakses sepenuhnya, menyediakan akses mudah kepada sumber industri yang berharga.
Nikmati akses penuh kepada edisi digital Jurnal STAMPING, yang menyediakan kemajuan teknologi terkini, amalan terbaik dan berita industri untuk pasaran pengecapan logam.
Nikmati akses penuh kepada edisi digital The Additive Report untuk mengetahui cara pembuatan aditif boleh digunakan untuk meningkatkan kecekapan operasi dan meningkatkan keuntungan.
Kini dengan akses penuh kepada edisi digital The Fabricator en Español, akses mudah kepada sumber industri yang berharga.