Noot van de redactie: Dit artikel is het tweede deel in een tweedelige serie over de markt en productie van vloeistoftransportleidingen met een kleine diameter voor hogedruktoepassingen. Het eerste deel bespreekt de binnenlandse beschikbaarheid van conventionele producten voor deze toepassingen, die zeldzaam zijn. Het tweede deel bespreekt twee niet-traditionele producten in deze markt.
De twee typen gelaste hydraulische leidingen die door de Society of Automotive Engineers worden aangeduid – SAE-J525 en SAE-J356A – delen een gemeenschappelijke bron, evenals hun schriftelijke specificaties. Platte stalen strips worden op breedte gesneden en tot buizen gevormd door middel van profileren. Nadat de randen van de strip zijn gepolijst met een gereedschap met vinnen, wordt de buis verhit door middel van hoogfrequent weerstandslassen en tussen drukrollen gesmeed om een ​​las te vormen. Na het lassen wordt de buitendiameter verwijderd met een houder, meestal gemaakt van wolfraamcarbide. De identificatieflits wordt verwijderd of aangepast naar de maximale ontwerphoogte met behulp van het borggereedschap.
De beschrijving van dit lasproces is algemeen en er zijn veel kleine procesverschillen in de daadwerkelijke productie (zie figuur 1). Ze delen echter veel mechanische eigenschappen.
Leidingbreuken en veelvoorkomende faalwijzen kunnen worden onderverdeeld in trek- en drukbelastingen. Bij de meeste materialen is de trekspanning lager dan de drukspanning. De meeste materialen zijn echter veel sterker onder druk dan onder trek. Beton is een voorbeeld. Het is zeer samendrukbaar, maar tenzij het wordt gevormd met een intern netwerk van wapeningsstaven, is het gemakkelijk te breken. Daarom wordt staal aan een trekproef onderworpen om de ultieme treksterkte (UTS) te bepalen. Alle drie de maten hydraulische slangen hebben dezelfde eisen: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Omdat drukleidingen bestand zijn tegen hydraulische druk, kan een aparte berekening en bezwijkproef, de zogenaamde barsttest, vereist zijn. Berekeningen kunnen worden gebruikt om de theoretische maximale barstdruk te bepalen, rekening houdend met de wanddikte, UTS en buitendiameter van het materiaal. Omdat J525- en J356A-buizen dezelfde maat kunnen hebben, is de enige variabele de UTS. Biedt een typische treksterkte van 50.000 psi met een voorspelde barstdruk van 0,500 x 0,049 inch. De buizen zijn voor beide producten hetzelfde: 10.908 psi.
Hoewel de berekende voorspellingen hetzelfde zijn, is er één verschil in praktische toepassing, namelijk de werkelijke wanddikte. Bij de J356A is de interne braam instelbaar tot een maximale grootte, afhankelijk van de buisdiameter, zoals beschreven in de specificatie. Bij ontbraamde J525-producten verkleint het ontbraamproces doorgaans opzettelijk de binnendiameter met ongeveer 0,002 inch, wat resulteert in plaatselijke wandverdunning in de laszone. Hoewel de wanddikte wordt opgevuld door middel van koudvervorming, kunnen de restspanning en korreloriëntatie afwijken van het basismetaal, en kan de wanddikte iets dunner zijn dan bij de vergelijkbare buis zoals gespecificeerd in J356A.
Afhankelijk van het eindgebruik van de buis moet de interne braam worden verwijderd of afgevlakt (of afgevlakt) om mogelijke lekkages te voorkomen, met name bij enkelwandige, uitlopende uiteinden. Hoewel algemeen wordt aangenomen dat J525 een gladde binnendiameter heeft en daarom niet lekt, is dit een misvatting. J525-buizen kunnen strepen in de binnendiameter ontwikkelen door onjuiste koudebewerking, wat leidt tot lekkages bij de aansluiting.
Begin met ontbramen door de lasrups van de binnenwand af te snijden (of te schrapen). Het reinigingsgereedschap is bevestigd aan een doorn die wordt ondersteund door rollen in de pijp, net achter het lasstation. Terwijl het reinigingsgereedschap de lasrups verwijderde, rolden de rollen onbedoeld over een deel van de lasspatten, waardoor deze het oppervlak van de pijpbinnendiameter raakten (zie afbeelding 2). Dit is een probleem bij licht bewerkte pijpen, zoals gedraaide of geslepen pijpen.
Het verwijderen van de flitser uit de buis is niet eenvoudig. Door het snijden verandert de glitter in een lange, wirwar van scherpe staaldraad. Hoewel verwijdering een vereiste is, is verwijdering vaak een handmatig en onvolmaakt proces. Delen van de flitsbuis verlaten soms het terrein van de buisfabrikant en worden naar klanten verzonden.
Rijst. 1. SAE-J525-materiaal wordt in massa geproduceerd, wat aanzienlijke investeringen en arbeid vereist. Vergelijkbare buisproducten die met SAE-J356A worden gemaakt, worden volledig bewerkt in in-line gloeibuizenfabrieken, waardoor ze efficiënter zijn.
Voor kleinere buizen, zoals vloeistofleidingen met een diameter kleiner dan 20 mm, is ontbramen van de binnendiameter meestal niet zo belangrijk, omdat deze diameters geen extra afwerkingsstap voor de binnendiameter vereisen. De enige kanttekening is dat de eindgebruiker alleen hoeft te overwegen of een consistente braamhoogte een probleem zal opleveren.
Uitmuntende ID-vlambeheersing begint met nauwkeurige stripconditionering, snijden en lassen. De grondstofeigenschappen van J356A moeten strenger zijn dan die van J525, omdat J356A vanwege het koude lijmproces strengere beperkingen stelt aan de korrelgrootte, oxide-insluitsels en andere parameters voor de staalproductie.
Ten slotte is voor ID-lassen vaak koelvloeistof nodig. De meeste systemen gebruiken dezelfde koelvloeistof als het zwadgereedschap, maar dit kan problemen opleveren. Ondanks dat ze gefilterd en ontvet zijn, bevatten koelvloeistoffen in de fabriek vaak aanzienlijke hoeveelheden metaaldeeltjes, diverse oliën en andere verontreinigingen. Daarom vereisen de J525-buizen een wascyclus met heet loog of een andere gelijkwaardige reinigingsstap.
Condensatoren, autosystemen en andere vergelijkbare systemen vereisen reiniging van de leidingen, en de juiste reiniging kan in de fabriek worden uitgevoerd. De J356A verlaat de fabriek met een schone boring, een gecontroleerd vochtgehalte en minimale restanten. Tot slot is het gebruikelijk om elke buis te vullen met een inert gas om corrosie te voorkomen en de uiteinden af ​​te dichten vóór verzending.
J525-buizen worden na het lassen genormaliseerd en vervolgens koudgevormd (getrokken). Na het koudvormen wordt de buis opnieuw genormaliseerd om aan alle mechanische eisen te voldoen.
De normalisatie-, draadtrek- en tweede normalisatiestappen vereisen het transport van de buis naar de oven, naar het trekstation en terug naar de oven. Afhankelijk van de specifieke kenmerken van de bewerking vereisen deze stappen andere afzonderlijke substappen, zoals het wijzen (vóór het verven), etsen en richten. Deze stappen zijn kostbaar en vergen aanzienlijke tijd, arbeid en financiële middelen. Koudgetrokken buizen gaan gepaard met een afvalpercentage van 20% in de productie.
J356A-buizen worden na het lassen genormaliseerd in de walserij. De buis raakt de grond niet en reist in een continue reeks stappen van de eerste vormstappen naar de voltooide buis in de walserij. Gelaste buizen zoals J356A hebben een productieverlies van 10%. Als alle andere factoren gelijk blijven, betekent dit dat J356A-lampen goedkoper te produceren zijn dan J525-lampen.
Hoewel de eigenschappen van deze twee producten vergelijkbaar zijn, zijn ze vanuit metallurgisch oogpunt niet hetzelfde.
Koudgetrokken J525-buizen vereisen twee voorafgaande normalisatiebehandelingen: na het lassen en na het trekken. Normalisatietemperaturen (1650 °F of 900 °C) resulteren in de vorming van oppervlakteoxiden, die meestal na het gloeien worden verwijderd met mineraalzuur (meestal zwavelzuur of zoutzuur). Beitsen heeft een grote impact op het milieu in termen van luchtemissies en metaalrijke afvalstromen.
Bovendien leidt de normalisatie van de temperatuur in de reducerende atmosfeer van de roloven tot koolstofverbruik op het staaloppervlak. Dit proces, ontkoling, laat een oppervlaktelaag achter die veel zwakker is dan het oorspronkelijke materiaal (zie figuur 3). Dit is vooral belangrijk voor dunwandige buizen. Bij een wanddikte van 0,030 inch (0,75 mm) zal zelfs een kleine ontkolingslaag van 0,003 inch (0,75 mm) de effectieve wanddikte met 10% verminderen. Zulke verzwakte buizen kunnen bezwijken door spanning of trillingen.
Figuur 2. Een reinigingstool voor de binnendiameter (niet afgebeeld) wordt ondersteund door rollen die langs de binnendiameter van de buis bewegen. Een goed rolontwerp vermindert de hoeveelheid lasspatten die in de buiswand terechtkomen. Nielsen-gereedschappen
J356-buizen worden in batches verwerkt en moeten worden gegloeid in een walsoven, maar dit is niet beperkt tot een oven met een rolhaard. De variant, J356A, wordt volledig bewerkt in een wals met behulp van ingebouwde inductie, een verwarmingsproces dat veel sneller is dan een walsoven met een rolhaard. Dit verkort de gloeitijd, waardoor de periode voor ontkoling wordt teruggebracht van minuten (of zelfs uren) tot seconden. Dit zorgt ervoor dat de J356A gelijkmatig gloeit zonder oxide of ontkoling.
Buizen die voor hydraulische leidingen worden gebruikt, moeten flexibel genoeg zijn om gebogen, uitgezet en gevormd te worden. Bochten zijn nodig om de hydraulische vloeistof van punt A naar punt B te transporteren, waarbij ze door verschillende bochten en kronkels moeten. Optrompen is de sleutel tot een goede eindverbinding.
In een kip-of-ei-situatie werden schoorstenen ontworpen voor enkelwandige branderaansluitingen (dus met een gladde binnendiameter), of misschien was het omgekeerde het geval. In dit geval sluit de binnenkant van de buis nauw aan op de aansluiting van de penconnector. Om een ​​goede metaal-op-metaalverbinding te garanderen, moet het oppervlak van de pijp zo glad mogelijk zijn. Deze accessoire verscheen in de jaren 20 voor de opkomende Amerikaanse luchtmacht. Deze accessoire werd later de standaard 37-graden flare die tegenwoordig veel wordt gebruikt.
Sinds het begin van de COVID-19-periode is de aanvoer van getrokken buizen met gladde binnendiameters aanzienlijk afgenomen. Beschikbare materialen hebben doorgaans langere levertijden dan voorheen. Deze verandering in toeleveringsketens kan worden aangepakt door eindverbindingen opnieuw te ontwerpen. Een offerteaanvraag die bijvoorbeeld een enkelwandige brander vereist en J525 specificeert, is een kandidaat voor het vervangen van een dubbelwandige brander. Elk type hydraulische leiding kan met deze eindverbinding worden gebruikt. Dit opent mogelijkheden voor het gebruik van de J356A.
Naast flare-aansluitingen worden ook mechanische O-ringafdichtingen veel gebruikt (zie afbeelding 5), met name voor hogedruksystemen. Dit type aansluiting is niet alleen minder lekdicht dan een enkelwandige flare-aansluiting omdat het gebruikmaakt van elastomere afdichtingen, maar is ook veelzijdiger: het kan aan het uiteinde van elk gangbaar type hydraulische leiding worden aangebracht. Dit biedt buisfabrikanten ruimere mogelijkheden voor de toeleveringsketen en betere economische prestaties op de lange termijn.
De industriële geschiedenis kent talloze voorbeelden van traditionele producten die wortel schieten in een tijd waarin de markt moeilijk van koers kan veranderen. Een concurrerend product – zelfs een dat aanzienlijk goedkoper is en aan alle eisen van het originele product voldoet – kan moeilijk voet aan de grond krijgen op de markt als er argwaan ontstaat. Dit gebeurt meestal wanneer een inkoper of toegewezen ingenieur een niet-traditioneel vervangingsmiddel voor een bestaand product overweegt. Weinigen zijn bereid het risico te lopen ontdekt te worden.
In sommige gevallen zijn veranderingen niet alleen noodzakelijk, maar zelfs noodzakelijk. De COVID-19-pandemie heeft geleid tot onverwachte veranderingen in de beschikbaarheid van bepaalde soorten en maten leidingen voor stalen vloeistofleidingen. De getroffen productgroepen zijn die welke worden gebruikt in de automobiel-, elektrotechnische, zware-apparatuur- en andere pijpproductie-industrieën die hogedrukleidingen gebruiken, met name hydraulische leidingen.
Deze leemte kan tegen lagere totale kosten worden opgevuld door een bestaand, maar nichetype stalen buis te overwegen. Het selecteren van het juiste product voor een toepassing vereist enig onderzoek om de vloeistofcompatibiliteit, de bedrijfsdruk, de mechanische belasting en het verbindingstype te bepalen.
Een nadere blik op de specificaties laat zien dat de J356A gelijkwaardig kan zijn aan de echte J525. Ondanks de pandemie is hij nog steeds verkrijgbaar tegen een lagere prijs via een bewezen toeleveringsketen. Als het oplossen van problemen met de uiteindelijke vorm minder arbeidsintensief is dan het vinden van een J525, zou het OEM's kunnen helpen bij het oplossen van logistieke uitdagingen in het COVID-19-tijdperk en daarna.
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 uit 1990 Tube & Pipe Journal is gemaakt in 1990. Tube & Pipe Journal werd in 1990 het eerste tijdschrift gewijd aan de metaalbuizenindustrie.Tegenwoordig is het nog steeds de enige vakpublicatie in Noord-Amerika en is het de meest betrouwbare bron van informatie voor professionals in de pijpleidingindustrie.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologieën, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu hebt u met volledige digitale toegang tot The Fabricator en Español eenvoudig toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.