Uwaga redaktora: Niniejszy artykuł jest drugim z dwuczęściowej serii na temat rynku i produkcji linii transferu cieczy o małej średnicy do zastosowań wysokociśnieniowych. W pierwszej części omówiono krajową dostępność konwencjonalnych produktów do tych zastosowań, które są rzadkie. W drugiej części omówiono dwa niekonwencjonalne produkty na tym rynku.
Dwa typy spawanych rur hydraulicznych, określone przez Society of Automotive Engineers – SAE-J525 i SAE-J356A – mają wspólne źródło, podobnie jak ich pisemne specyfikacje. Płaskie paski stalowe są cięte na szerokość i formowane w rury poprzez profilowanie. Po wypolerowaniu krawędzi paska narzędziem żebrowanym rura jest podgrzewana przez spawanie oporowe o wysokiej częstotliwości i kuta między rolkami dociskowymi, aby utworzyć spoinę. Po spawaniu zadzior OD jest usuwany za pomocą uchwytu, który jest zwykle wykonany z węglika wolframu. Błysk identyfikacyjny jest usuwany lub dostosowywany do maksymalnej wysokości projektowej za pomocą narzędzia blokującego.
Opis tego procesu spawania jest ogólny, a w rzeczywistej produkcji występuje wiele drobnych różnic procesowych (patrz rysunek 1). Mają jednak wiele wspólnych właściwości mechanicznych.
Awarie rur i typowe tryby awarii można podzielić na obciążenia rozciągające i ściskające. W większości materiałów naprężenie rozciągające jest niższe niż naprężenie ściskające. Jednak większość materiałów jest znacznie bardziej wytrzymała na ściskanie niż na rozciąganie. Przykładem jest beton. Jest on wysoce ściśliwy, ale jeśli nie jest formowany z wewnętrzną siecią prętów zbrojeniowych (prętów zbrojeniowych), łatwo go złamać. Z tego powodu stal jest badana na rozciąganie w celu określenia jej wytrzymałości na rozciąganie (UTS). Wszystkie trzy rozmiary węży hydraulicznych mają takie same wymagania: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Ze względu na zdolność rur ciśnieniowych do wytrzymywania ciśnienia hydraulicznego, może być wymagane oddzielne obliczenie i test rozrywający, znany jako test rozrywania. Obliczenia mogą być użyte do określenia teoretycznego ostatecznego ciśnienia rozrywającego, biorąc pod uwagę grubość ścianki, UTS i zewnętrzną średnicę materiału. Ponieważ rura J525 i rura J356A mogą mieć ten sam rozmiar, jedyną zmienną jest UTS. Zapewnia typową wytrzymałość na rozciąganie 50 000 psi z przewidywanym ciśnieniem rozrywającym 0,500 x 0,049 cala. Rura jest taka sama dla obu produktów: 10 908 psi.
Chociaż obliczone prognozy są takie same, jedna różnica w praktycznym zastosowaniu wynika z rzeczywistej grubości ścianki. W przypadku J356A wewnętrzny zadzior jest regulowany do maksymalnego rozmiaru w zależności od średnicy rury, jak opisano w specyfikacji. W przypadku produktów J525 z gratami proces gratowania zwykle celowo zmniejsza średnicę wewnętrzną o około 0,002 cala, co powoduje lokalne przerzedzenie ścianki w strefie spoiny. Chociaż grubość ścianki jest wypełniana przez późniejszą obróbkę na zimno, naprężenia szczątkowe i orientacja ziarna mogą różnić się od metalu bazowego, a grubość ścianki może być nieznacznie cieńsza niż w przypadku porównywalnej rury określonej w J356A.
W zależności od końcowego zastosowania rury, wewnętrzne zadziory muszą zostać usunięte lub spłaszczone (lub spłaszczone), aby wyeliminować potencjalne ścieżki wycieku, głównie jednościenne formy rozszerzonych końcówek. Podczas gdy powszechnie uważa się, że J525 ma gładką średnicę wewnętrzną i dlatego nie przecieka, jest to błędne przekonanie. Rury J525 mogą mieć smugi na średnicy wewnętrznej z powodu nieprawidłowej obróbki na zimno, co skutkuje wyciekami na połączeniu.
Rozpocznij gratowanie od odcięcia (lub zeskrobania) spoiny ze ściany o średnicy wewnętrznej. Narzędzie czyszczące jest przymocowane do trzpienia podpartego rolkami wewnątrz rury, tuż za stanowiskiem spawalniczym. Podczas gdy narzędzie czyszczące usuwało spoinę, rolki przypadkowo przetoczyły się po części odprysków spawalniczych, powodując ich uderzenie w powierzchnię wewnętrznej średnicy rury (patrz rysunek 2). Jest to problem w przypadku rur poddanych lekkiej obróbce mechanicznej, takich jak rury toczone lub honowane.
Usunięcie lampy błyskowej z tuby nie jest łatwe. Proces cięcia zamienia brokat w długi, splątany sznur ostrej stali. Chociaż usunięcie jest wymogiem, usuwanie jest często procesem ręcznym i niedoskonałym. Odcinki tub szalikowych czasami opuszczają teren producenta tub i są wysyłane do klientów.
Ryż. 1. Materiał SAE-J525 jest produkowany masowo, co wymaga znacznych inwestycji i pracy. Podobne produkty rurowe wykonane przy użyciu SAE-J356A są w całości obrabiane w młynach rurowych z wyżarzaniem liniowym, więc jest to bardziej wydajne.
W przypadku mniejszych rur, takich jak przewody cieczowe o średnicy mniejszej niż 20 mm, gratowanie ID zwykle nie jest tak ważne, ponieważ te średnice nie wymagają dodatkowego etapu wykańczania ID. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że użytkownik końcowy musi jedynie rozważyć, czy stała wysokość kontroli błysku nie będzie stanowić problemu.
Doskonałość kontroli płomienia ID zaczyna się od precyzyjnego kondycjonowania, cięcia i spawania taśm. W rzeczywistości właściwości surowca J356A muszą być bardziej rygorystyczne niż J525, ponieważ J356A ma więcej ograniczeń dotyczących wielkości ziarna, wtrąceń tlenkowych i innych parametrów produkcji stali ze względu na proces kalibrowania na zimno.
Wreszcie, spawanie ID często wymaga chłodziwa. Większość systemów używa tego samego chłodziwa co narzędzie do wałowania, ale może to powodować problemy. Pomimo filtrowania i odtłuszczania, chłodziwa młyna często zawierają znaczne ilości cząstek metalu, różnych olejów i olejów oraz innych zanieczyszczeń. Dlatego rura J525 wymaga gorącego cyklu mycia żrącego lub innego równoważnego etapu czyszczenia.
Skraplacze, systemy samochodowe i inne podobne systemy wymagają czyszczenia rur, a odpowiednie czyszczenie można wykonać w młynie. J356A opuszcza fabrykę z czystym otworem, kontrolowaną zawartością wilgoci i minimalnymi pozostałościami. Na koniec powszechną praktyką jest napełnianie każdej rury gazem obojętnym, aby zapobiec korozji i uszczelnić końce przed wysyłką.
Rury J525 są normalizowane po spawaniu, a następnie obrabiane na zimno (ciągnione). Po obróbce na zimno rura jest ponownie normalizowana, aby spełnić wszystkie wymagania mechaniczne.
Normalizowanie, ciągnienie drutu i drugie normalizowanie wymagają transportu rury do pieca, na stanowisko ciągnienia i z powrotem do pieca. W zależności od specyfiki operacji, te kroki wymagają innych oddzielnych podkroków, takich jak fugowanie (przed malowaniem), trawienie i prostowanie. Te kroki są kosztowne i wymagają znacznych zasobów czasu, pracy i pieniędzy. Rury ciągnione na zimno są związane z 20% marnotrawstwem w produkcji.
Rura J356A jest normalizowana w walcowni po spawaniu. Rura nie dotyka podłoża i przechodzi od początkowych etapów formowania do gotowej rury w ciągłej sekwencji etapów w walcowni. Spawane rury, takie jak J356A, mają 10% strat w produkcji. Przy założeniu, że wszystkie inne czynniki są równe, oznacza to, że lampy J356A są tańsze w produkcji niż lampy J525.
Mimo że właściwości tych dwóch produktów są podobne, nie są one takie same z metalurgicznego punktu widzenia.
Rury J525 ciągnione na zimno wymagają dwóch wstępnych zabiegów normalizacyjnych: po spawaniu i po ciągnieniu. Temperatury normalizacyjne (1650°F lub 900°C) powodują powstawanie tlenków powierzchniowych, które są zwykle usuwane kwasem mineralnym (zwykle siarkowym lub solnym) po wyżarzaniu. Trawienie ma duży wpływ na środowisko pod względem emisji do powietrza i strumieni odpadów bogatych w metale.
Ponadto normalizacja temperatury w atmosferze redukującej pieca rolkowego prowadzi do zużycia węgla na powierzchni stali. Ten proces, dekarburizacja, pozostawia warstwę powierzchniową, która jest znacznie słabsza niż materiał pierwotny (patrz rysunek 3). Jest to szczególnie ważne w przypadku rur o cienkich ściankach. Przy grubości ścianki 0,030″ nawet mała warstwa dekarburizacji 0,003″ zmniejszy efektywną ściankę o 10%. Takie osłabione rury mogą ulec uszkodzeniu z powodu naprężeń lub wibracji.
Rysunek 2. Narzędzie do czyszczenia ID (nie pokazano) jest podparte rolkami, które poruszają się wzdłuż ID rury. Dobra konstrukcja rolek zmniejsza ilość odprysków spawalniczych, które wtaczają się do ścianki rury. Narzędzia Nielsena
Rury J356 są przetwarzane partiami i wymagają wyżarzania w piecu rolkowym, ale nie jest to ograniczone do. Wariant J356A jest całkowicie obrabiany w walcowni przy użyciu wbudowanej indukcji, procesu nagrzewania, który jest znacznie szybszy niż w piecu rolkowym. Skraca to czas wyżarzania, tym samym zawężając okno możliwości odwęglania z minut (lub nawet godzin) do sekund. Zapewnia to J356A równomierne wyżarzanie bez tlenku lub odwęglania.
Rury używane do przewodów hydraulicznych muszą być wystarczająco elastyczne, aby można je było zginać, rozszerzać i formować. Zagięcia są niezbędne, aby płyn hydrauliczny mógł być przesyłany z punktu A do punktu B, przechodząc przez różne zagięcia i zakręty po drodze, a rozszerzanie jest kluczem do zapewnienia metody łączenia końców.
W sytuacji typu „co było pierwsze, jajko czy kura”, kominy były projektowane do połączeń palników jednościennych (a zatem miały gładką średnicę wewnętrzną), lub mogło dojść do odwrotnej sytuacji. W tym przypadku wewnętrzna powierzchnia rury ściśle przylegała do gniazda złącza kołkowego. Aby zapewnić ścisłe połączenie metal-metal, powierzchnia rury musi być jak najbardziej gładka. Ten dodatek pojawił się w latach 20. XX wieku dla nowo powstałej dywizji lotniczej US Air Force. Ten dodatek stał się później standardowym 37-stopniowym rozszerzeniem, które jest szeroko stosowane do dziś.
Od początku okresu COVID-19 podaż rur ciągnionych o gładkich średnicach wewnętrznych znacznie spadła. Dostępne materiały mają tendencję do dłuższego czasu dostawy niż w przeszłości. Tę zmianę w łańcuchach dostaw można rozwiązać, przeprojektowując połączenia końcowe. Na przykład RFQ, który wymaga palnika o pojedynczej ścianie i określa J525, jest kandydatem do zastąpienia palnika o podwójnej ścianie. Każdy typ rury hydraulicznej może być używany z tym połączeniem końcowym. Otwiera to możliwości wykorzystania J356A.
Oprócz połączeń flarowych powszechne są również uszczelnienia mechaniczne typu o-ring (patrz rysunek 5), zwłaszcza w systemach wysokociśnieniowych. Ten typ połączenia jest nie tylko mniej szczelny niż połączenie flarowe jednościenne, ponieważ wykorzystuje uszczelnienia elastomerowe, ale jest również bardziej wszechstronny — można go utworzyć na końcu dowolnego typowego typu rury hydraulicznej. Zapewnia to producentom rur większe możliwości łańcucha dostaw i lepszą długoterminową wydajność ekonomiczną.
Historia przemysłu pełna jest przykładów tradycyjnych produktów, które zapuszczały korzenie w czasach, gdy rynkowi trudno było zmienić kierunek. Konkurencyjny produkt – nawet taki, który jest znacznie tańszy i spełnia wszystkie wymagania oryginalnego produktu – może być trudny do zdobycia na rynku, jeśli pojawią się podejrzenia. Zwykle dzieje się tak, gdy agent ds. zakupów lub przydzielony inżynier rozważa niestandardowy zamiennik istniejącego produktu. Niewielu jest gotowych zaryzykować odkrycie.
W niektórych przypadkach zmiany mogą być nie tylko konieczne, ale wręcz konieczne. Pandemia COVID-19 spowodowała nieoczekiwane zmiany w dostępności niektórych typów i rozmiarów rur do stalowych rurociągów do płynów. Dotknięte obszary produktów to te stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, elektrycznym, ciężkim sprzęcie i w każdej innej branży produkującej rury, w której stosuje się przewody wysokociśnieniowe, zwłaszcza przewody hydrauliczne.
Tę lukę można wypełnić niższym kosztem ogólnym, biorąc pod uwagę ustalony, ale niszowy typ rury stalowej. Wybór właściwego produktu do zastosowania wymaga pewnych badań w celu określenia zgodności płynów, ciśnienia roboczego, obciążenia mechanicznego i rodzaju połączenia.
Dokładniejsze przyjrzenie się specyfikacjom pokazuje, że J356A może być odpowiednikiem prawdziwego J525. Pomimo pandemii jest nadal dostępny w niższej cenie za pośrednictwem sprawdzonego łańcucha dostaw. Jeśli rozwiązywanie problemów z ostatecznym kształtem jest mniej pracochłonne niż znalezienie J525, może pomóc producentom OEM rozwiązać wyzwania logistyczne w erze COVID-19 i później.
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 z 1990 r. Tube & Pipe Journal jest głównym wydawnictwem, посвященным индустрии металлических труб w 1990 roku. W 1990 roku Tube & Pipe Journal stał się pierwszym czasopismem poświęconym branży rur metalowych.Obecnie jest to jedyna publikacja branżowa w Ameryce Północnej i najbardziej wiarygodne źródło informacji dla profesjonalistów z branży rurowej.
Teraz, dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR, masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowa edycja czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępna, umożliwiając łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Uzyskaj pełny dostęp cyfrowy do czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze technologie, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe na temat rynku tłoczenia metali.
Dzięki pełnemu dostępowi cyfrowemu do The Fabricator en Español masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.