Ulike testprotokoller (Brinell, Rockwell, Vickers) har prosedyrer som er spesifikke for prosjektet som testes. Rockwell T-testen er egnet for å inspisere lette veggrør ved å kutte røret på langs og teste veggen fra den indre diameteren i stedet for den ytre diameteren.
Å bestille en slange er litt som å gå til en bilforhandler og bestille en bil eller lastebil. I dag lar de mange tilgjengelige alternativene kjøpere tilpasse kjøretøyet på en rekke måter – interiør- og eksteriørfarger, interiørpakker, alternativer for eksteriørstyling, valg av drivverk og et lydsystem som nesten konkurrerer med et hjemmeunderholdningssystem. Med alle disse standardalternativene er du kanskje ikke fornøyd med alle disse kjøretøyene.
Stålrør er nettopp det. Den har tusenvis av alternativer eller spesifikasjoner. I tillegg til dimensjoner, lister spesifikasjonen opp kjemiske og flere mekaniske egenskaper som minimum flytegrense (MYS), ultimate strekkfasthet (UTS) og minimum forlengelse før svikt. Imidlertid bruker mange i bransjen – ingeniører, innkjøpsagenter og produsenter – som krever at industriens korthet og hardhet er akseptert med en spesifikk hardhet.
Prøv å bestille en bil etter en enkelt karakteristikk ("Jeg trenger en bil med automatgir") og du kommer ikke for langt med en selger. Han må fylle ut et bestillingsskjema med mange alternativer. Rør er nettopp det – for å få riktig rør for applikasjonen trenger rørprodusenten mer informasjon enn bare hardhet.
Hvordan blir hardhet en anerkjent erstatning for andre mekaniske egenskaper?Det startet sannsynligvis med en rørprodusent.Fordi hardhetstesting er rask, enkel og krever relativt billig utstyr, bruker rørselgere ofte hardhetstesting for å sammenligne to rør. For å utføre en hardhetstest trenger de bare en jevn rørlengde og et teststativ.
Rørhardhet korrelerer godt med UTS, og som en tommelfingerregel er prosenter eller prosentområder nyttige for å estimere MYS, så det er lett å se hvordan hardhetstesting kan være en passende proxy for andre egenskaper.
Andre tester er også relativt komplekse. Mens hardhetstesting bare tar et minutt eller så på en enkelt maskin, krever MYS, UTS og forlengelsestesting prøveforberedelse og betydelige investeringer i stort laboratorieutstyr.Som en sammenligning tar det sekunder for en rørmølleoperatør å utføre en hardhetstest og timer for en profesjonell metallurgisk tekniker å utføre en hardhetskontroll som er vanskelig å utføre en strekktest.
Dette er ikke for å si at konstruerte rørprodusenter ikke bruker hardhetstesting. Det er trygt å si at de fleste gjør det, men fordi de måler repeterbarhets- og reproduserbarhetsvurderinger på alt testutstyret deres, er de godt klar over testenes begrensninger. De fleste bruker å vurdere rørhardhet som en del av produksjonsprosessen, men de bruker det ikke til å kvantifisere test-a-pass-egenskaper/feil.
Hvorfor trenger du å vite om MYS, UTS og minimumsforlengelse? De indikerer hvordan røret vil oppføre seg ved montering.
MYS er minimumskraften som forårsaker permanent deformasjon av materialet. Hvis du prøver å bøye en rett ledning (som en kleshenger) litt og slippe trykket, vil en av to ting skje: den vil springe tilbake til sin opprinnelige tilstand (rett) eller den forblir bøyd. Hvis den fortsatt er rett, har du ikke kommet forbi MYS. Hvis den fortsatt er bøyd, har du overskutt.
Bruk nå en tang til å klemme begge endene av ledningen. Hvis du kan rive ledningen i to deler, er du over dens UTS. Du legger mye spenning på den og du har to ledninger for å vise din overmenneskelige innsats. Hvis den opprinnelige lengden på ledningen er 5 tommer, og de to lengdene etter feil summerer seg til 6 tommer, er tråden målt med 20 tommers lengde, eller 20 tommers lengde. 2 tommer av feilpunktet, men uansett – trekkwire-konseptet illustrerer UTS.
Stålmikrografiprøver må kuttes, poleres og etses med en mildt sur løsning (vanligvis salpetersyre og alkohol (nitroetanol)) for å gjøre kornene synlige. 100x forstørrelse brukes vanligvis til å inspisere stålkorn og bestemme kornstørrelse.
Hardhet er en test av hvordan et materiale reagerer på støt. Tenk deg å sette et kort stykke rør inn i en skrustikke med taggete kjever og snu skrustikken for å lukke seg. I tillegg til å flate ut røret, etterlater kjevene på skrustikken også fordypninger på overflaten av røret.
Det er slik hardhetstesten fungerer, men den er ikke så grov.Denne testen har en kontrollert slagstørrelse og kontrollert trykk.Disse kreftene deformerer overflaten og skaper en fordypning eller fordypning. Størrelsen eller dybden på fordypningen bestemmer metallets hardhet.
For evaluering av stål er vanlige hardhetstester Brinell, Vickers og Rockwell. Hver har sin egen skala, og noen har flere testmetoder, for eksempel Rockwell A, B og C. For stålrør refererer ASTM-spesifikasjon A513 til Rockwell B-testen (forkortet HRB eller RB). Rockwell B-testen måler forskjellen i stålkule med en liten diameter på 1⁄6 med en 1⁄6-inntrengning av stål. 100 kgf. Et typisk resultat for standard bløtt stål er HRB 60.
Materialforskere vet at hardhet er lineært relatert til UTS. Derfor kan en gitt hardhet forutsi UTS. På samme måte vet rørprodusenter at MYS og UTS er beslektede. For sveisede rør er MYS typisk 70 % til 85 % av UTS. Den nøyaktige mengden avhenger av prosessen med å lage røret. Hardheten av HRB til 0,00 pounds korrelerer PSI) og en MYS på 80 %, eller 48 000 PSI.
Den vanligste rørspesifikasjonen i generell produksjon er maksimal hardhet. I tillegg til størrelse var ingeniøren opptatt av å spesifisere et sveiset elektrisk motstandssveiset (ERW) rør innenfor et godt arbeidsområde, noe som kan resultere i at en maksimal hardhet på muligens HRB 60 finner veien på komponenttegningen. Denne avgjørelsen alene fører til en rekke endelige mekaniske egenskaper for hardheten, inkludert selve hardheten.
For det første sier ikke hardheten til HRB 60 oss mye. Avlesningen HRB 60 er et dimensjonsløst tall. Materialet som er evaluert med HRB 59 er mykere enn materialet som er testet med HRB 60, og HRB 61 er hardere enn HRB 60, men hvor mye? Det kan ikke kvantifiseres som volum (målt i målehastighet), målt i målehastighet (målt i målehastighet). ed i avstand i forhold til tid), eller UTS (målt i pounds per kvadrattomme). Å lese HRB 60 forteller oss ikke noe spesifikt. Dette er en egenskap ved materialet, men ikke en fysisk egenskap. For det andre er hardhetstesting ikke egnet for repeterbarhet eller reproduserbarhet. Evaluering av to steder på en testprøve, selv om teststedene i testene er like vanskelige som hver av de andre resultatene, resulterer ofte i avlesning av samme karakter. .Etter at en posisjon er målt, kan den ikke måles en gang til for å verifisere resultatene. Testrepeterbarhet er ikke mulig.
Dette betyr ikke at hardhetstesting er upraktisk. Faktisk gir det en god veiledning for et materiales UTS, og det er en rask og enkel test å utføre. Alle som er involvert i spesifisering, kjøp og produksjon av rør bør imidlertid være klar over dets begrensninger som en testparameter.
Fordi "normale" rør ikke er godt definert, når det er nødvendig, begrenser rørprodusenter det ofte til de to mest brukte stålrør- og rørtypene definert i ASTM A513: 1008 og 1010. Selv etter å ha eliminert alle andre rørtyper, er mulighetene når det gjelder mekaniske egenskaper for disse to rørtypene vidåpne. Faktisk har disse typer rørtyper det bredeste spekteret av mekaniske egenskaper.
For eksempel beskrives et rør som mykt hvis MYS er lavt og forlengelsen er høy, noe som betyr at den yter bedre i strekk, nedbøyning og herding enn et rør som beskrives som hard, som har en relativt høy MYS og relativt lav forlengelse. Dette ligner på forskjellen mellom myk og hard tråd, som kleshengere og bor.
Selve forlengelsen er en annen faktor som har en betydelig innvirkning på kritiske rørapplikasjoner. Rør med høy forlengelse tåler strekkkrefter;materialer med lav forlengelse er mer sprø og derfor mer utsatt for katastrofale tretthetsfeil. Forlengelsen er imidlertid ikke direkte relatert til UTS, som er den eneste mekaniske egenskapen direkte relatert til hardhet.
Hvorfor varierer de mekaniske egenskapene til rørene så mye?For det første er den kjemiske sammensetningen forskjellig.Stål er en fast løsning av jern og karbon og andre viktige legeringer.For enkelhets skyld skal vi kun ta for oss karbonprosentene her.Karbonatomer erstatter noen av jernatomene, og danner krystallstrukturen til stål.ASTM 1008 er et primært innhold på 0% til 0%. et helt spesielt tall som gir unike egenskaper når karboninnholdet i stål er ultralavt.ASTM 1010 spesifiserer et karboninnhold mellom 0,08 % og 0,13 %. Disse forskjellene virker ikke store, men de er store nok til å utgjøre en stor forskjell andre steder.
For det andre kan stålrøret fremstilles eller fremstilles og deretter bearbeides i syv forskjellige produksjonsprosesser. ASTM A513 relatert til produksjon av ERW-rør viser syv typer:
Hvis den kjemiske sammensetningen av stålet og produksjonstrinnene for røret ikke har noen innvirkning på hardheten til stålet, hva er det? Å svare på dette spørsmålet betyr å se nærmere på detaljene. Dette spørsmålet stiller to spørsmål til: Hvilke detaljer, og hvor nærme?
Detaljer om kornene som utgjør stålet er det første svaret.Når stål lages ved et primært stålverk, avkjøles det ikke til en stor blokk med en enkelt funksjon.Når stålet avkjøles, organiserer stålets molekyler seg i repeterende mønstre (krystaller), som ligner på hvordan snøfnugg dannes. Etter at krystaller er dannet, samler de seg i grupper som kalles korn, og kornene vokser opp og dannes. vokser etter hvert som de siste stålmolekylene absorberes av kornene. Alt dette skjer på mikroskopisk nivå fordi den gjennomsnittlige størrelsen på stålkorn er omtrent 64 µ eller 0,0025 tommer bred. Selv om hvert korn er likt det neste, er de ikke det samme. De varierer litt i størrelse, orientering og karboninnhold. Grensesnittet mellom stålkornene, f.eks. det har en tendens til å mislykkes langs korngrensene.
Hvor langt må du se for å se merkbare korn?100x forstørrelse, eller 100x menneskesyn, er nok. Bare å se på ubehandlet stål med 100 ganger kraften avslører imidlertid ikke mye. Prøven tilberedes ved å polere prøven og etse overflaten med en syre (vanligvis salpetersyre og alkohol) kalt nitroetanol.
Det er kornene og deres indre gitter som bestemmer slagstyrken, MYS, UTS og forlengelsen et stål tåler før svikt.
Stålfremstillingstrinn, slik som varm- og kaldvalsing av bånd, påfører belastning på kornstrukturen;hvis de endrer form permanent, betyr dette at spenningen deformerer kornet. Andre prosesstrinn, som å kveile stålet til spoler, vikle det ut og deformere stålkornene gjennom en rørmølle (for å forme og dimensjonere røret). Kaldtrekking av røret på doren legger også press på materialet, og det samme kalles produksjonstrinn i endestrukturer som forskyvninger av endestrukturer som f.eks.
Trinnene ovenfor reduserer duktiliteten til stålet, som er dets evne til å motstå strekkpåkjenninger (trekk-åpne) påkjenninger. Stål blir sprøtt, noe som betyr at det er mer sannsynlig at det går i stykker hvis du fortsetter å jobbe med det. Forlengelse er en komponent av duktilitet (kompressibilitet er en annen). Det er viktig å forstå at svikt oftest oppstår under relativt høye strekk- og stålspenninger. Stål deformeres imidlertid lett under trykkspenning – det er duktilt – noe som er en fordel.
Betong har høy trykkfasthet, men lav duktilitet sammenlignet med betong. Disse egenskapene er motsatte av stål. Det er derfor betong som brukes til veier, bygninger og fortau, ofte er utstyrt med armeringsjern. Resultatet er et produkt med styrken til to materialer: under strekk er stål sterkt, og under trykk, betong.
Under kaldbearbeiding, når duktiliteten til stålet avtar, øker dets hardhet. Med andre ord vil det herde. Avhengig av situasjonen kan dette være en fordel;Det kan imidlertid være en ulempe siden hardhet sidestilles med sprøhet. Det vil si at når stål blir hardere, blir det mindre elastisk;derfor er det mer sannsynlig at det mislykkes.
Med andre ord forbruker hvert prosesstrinn noe av rørets duktilitet. Det blir vanskeligere ettersom delen fungerer, og hvis den er for hard er den i utgangspunktet ubrukelig. Hardhet er sprøhet, og et sprøtt rør vil sannsynligvis svikte når det brukes.
Har produsenten noen alternativer i dette tilfellet? Kort sagt, ja. Det alternativet er gløding, og selv om det ikke er helt magisk, er det så nært magi som du kan komme.
I lekmannstermer fjerner gløding alle effekter av fysisk stress på metallet. Denne prosessen varmer metallet til en spenningsavlastende eller omkrystalliseringstemperatur, og eliminerer derved dislokasjoner. Avhengig av den spesifikke temperaturen og tiden som brukes i glødeprosessen, gjenoppretter prosessen dermed noe eller hele dets duktilitet.
Gløding og kontrollert kjøling fremmer kornvekst. Dette er fordelaktig hvis målet er å redusere skjørheten til materialet, men ukontrollert kornvekst kan myke metallet for mye, noe som gjør det ubrukelig for den tiltenkte bruken. Å stoppe glødeprosessen er en annen nesten magisk ting. Blokking ved riktig temperatur med riktig herdemiddel gir rask gjenvinningsprosess til rett tid for å stoppe stålet til riktig tid.
Skal vi droppe hardhetsspesifikasjonen?nr.Hardhetsegenskaper er verdifulle først og fremst som et referansepunkt ved spesifikasjon av stålrør.Et nyttig mål, hardhet er en av flere egenskaper som bør spesifiseres ved bestilling av rørmateriale og kontrolleres ved mottak (og skal registreres ved hver forsendelse).Når hardhetsinspeksjon er passende kontrollskalaverdier, bør den ha og ha og skala.
Det er imidlertid ikke en sann test for å kvalifisere (godta eller avvise) materiale. I tillegg til hardhet bør produsenter av og til teste forsendelser for å bestemme andre relevante egenskaper, som MYS, UTS eller minimumsforlengelse, avhengig av bruken av røret.
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 ble det første magasinet dedikert til å betjene metallrørindustrien i 1990. I dag er det fortsatt den eneste publikasjonen i Nord-Amerika som er dedikert til industrien, og har blitt den mest pålitelige informasjonskilden for rørfagfolk.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The FABRICATOR, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Den digitale utgaven av The Tube & Pipe Journal er nå fullt tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Nyt full tilgang til den digitale utgaven av STAMPING Journal, som gir de siste teknologiske fremskritt, beste praksis og bransjenyheter for metallstemplingsmarkedet.
Nyt full tilgang til den digitale utgaven av The Additive Report for å lære hvordan additiv produksjon kan brukes til å forbedre driftseffektiviteten og øke fortjenesten.
Nå med full tilgang til den digitale utgaven av The Fabricator en Español, enkel tilgang til verdifulle industriressurser.