Nota do Editor: Este artigo é o segundo de uma série de duas partes sobre o mercado e a fabricação de linhas de transferência de líquidos de pequeno diâmetro para aplicações de alta pressão.A primeira seção discute a disponibilidade nacional de produtos convencionais para essas aplicações, que são raras.A segunda parte discute dois produtos não tradicionais neste mercado.
Os dois tipos de tubos hidráulicos soldados designados pela Society of Automotive Engineers – SAE-J525 e SAE-J356A – compartilham uma origem comum, assim como suas especificações escritas.Tiras de aço planas são cortadas na largura e transformadas em tubos por perfilagem.Depois que as bordas da tira são polidas com uma ferramenta aletada, o tubo é aquecido por soldagem por resistência de alta frequência e forjado entre rolos de pressão para formar uma solda.Após a soldagem, a rebarba OD é removida com um suporte, que geralmente é feito de carboneto de tungstênio.O flash de identificação é removido ou ajustado para a altura máxima do projeto usando a ferramenta de travamento.
A descrição deste processo de soldagem é geral e existem muitas pequenas diferenças de processo na produção real (consulte a Figura 1).No entanto, eles compartilham muitas propriedades mecânicas.
Falhas de tubulação e modos de falha comuns podem ser divididos em cargas de tração e compressão.Na maioria dos materiais, a tensão de tração é menor que a tensão de compressão.No entanto, a maioria dos materiais é muito mais resistente à compressão do que à tração.O concreto é um exemplo.É altamente compressível, mas, a menos que seja moldado com uma rede interna de barras de reforço (vergalhões), é fácil de quebrar.Por esta razão, o aço é testado à tração para determinar sua resistência à tração final (UTS).Todos os três tamanhos de mangueira hidráulica têm os mesmos requisitos: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Devido à capacidade dos tubos de pressão de suportar a pressão hidráulica, pode ser necessário um cálculo separado e um teste de falha, conhecido como teste de ruptura.Os cálculos podem ser usados ​​para determinar a pressão de ruptura máxima teórica, levando em conta a espessura da parede, o UTS e o diâmetro externo do material.Como os tubos J525 e J356A podem ter o mesmo tamanho, a única variável é o UTS.Fornece resistência à tração típica de 50.000 psi com uma pressão de ruptura preditiva de 0,500 x 0,049 pol. A tubulação é a mesma para ambos os produtos: 10.908 psi.
Embora as previsões calculadas sejam as mesmas, uma diferença na aplicação prática se deve à espessura real da parede.No J356A, a rebarba interna é ajustável para um tamanho máximo dependendo do diâmetro do tubo conforme descrito na especificação.Para produtos J525 rebarbados, o processo de rebarbação normalmente reduz intencionalmente o diâmetro interno em cerca de 0,002 polegadas, resultando em afinamento localizado da parede na zona de solda.Embora a espessura da parede seja preenchida com subseqüente trabalho a frio, a tensão residual e a orientação do grão podem diferir do metal base, e a espessura da parede pode ser ligeiramente mais fina do que o tubo comparável especificado em J356A.
Dependendo do uso final do tubo, a rebarba interna deve ser removida ou achatada (ou achatada) para eliminar possíveis caminhos de vazamento, principalmente formas de extremidade alargadas de parede única.Embora se acredite que o J525 tenha um ID suave e, portanto, não vaze, isso é um equívoco.A tubulação J525 pode desenvolver estrias ID devido ao trabalho a frio inadequado, resultando em vazamentos na conexão.
Comece a rebarbar cortando (ou raspando) o cordão de solda da parede do diâmetro interno.A ferramenta de limpeza é presa a um mandril sustentado por roletes dentro do tubo, logo atrás da estação de soldagem.Enquanto a ferramenta de limpeza estava removendo o cordão de solda, os rolos rolaram inadvertidamente sobre alguns dos respingos de solda, fazendo com que atingissem a superfície do ID do tubo (consulte a Figura 2).Este é um problema para tubos levemente usinados, como tubos torneados ou afiados.
Retirar o flash do tubo não é fácil.O processo de corte transforma o brilho em uma longa e emaranhada corda de aço afiado.Embora a remoção seja um requisito, a remoção geralmente é um processo manual e imperfeito.Às vezes, as seções dos tubos scarf saem do território do fabricante do tubo e são enviadas aos clientes.
Arroz.1. O material SAE-J525 é produzido em massa, o que requer investimento e mão de obra significativos.Produtos tubulares semelhantes feitos com SAE-J356A são completamente usinados em laminadores de tubos de recozimento em linha, portanto, são mais eficientes.
Para tubos menores, como linhas de líquido com menos de 20 mm de diâmetro, a rebarbação ID geralmente não é tão importante, pois esses diâmetros não requerem uma etapa adicional de acabamento ID.A única ressalva é que o usuário final só precisa considerar se uma altura de controle de flash consistente criará um problema.
A excelência do controle de chama ID começa com o condicionamento preciso da tira, corte e soldagem.Na verdade, as propriedades da matéria-prima do J356A devem ser mais rigorosas do que o J525 porque o J356A tem mais restrições quanto ao tamanho de grão, inclusões de óxido e outros parâmetros de fabricação de aço devido ao processo de dimensionamento a frio envolvido.
Finalmente, a soldagem ID geralmente requer refrigeração.A maioria dos sistemas usa o mesmo refrigerante da ferramenta de leira, mas isso pode criar problemas.Apesar de serem filtrados e desengordurados, os refrigerantes de moinho geralmente contêm quantidades significativas de partículas de metal, vários óleos e óleos e outros contaminantes.Portanto, a tubulação J525 requer um ciclo de lavagem cáustica quente ou outra etapa de limpeza equivalente.
Condensadores, sistemas automotivos e outros sistemas semelhantes requerem limpeza de tubulação, e a limpeza adequada pode ser feita na própria fábrica.O J356A sai da fábrica com um furo limpo, teor de umidade controlado e resíduo mínimo.Finalmente, é prática comum encher cada tubo com um gás inerte para evitar corrosão e vedar as extremidades antes do envio.
Os tubos J525 são normalizados após a soldagem e depois trabalhados a frio (estirados).Após o trabalho a frio, o tubo é novamente normalizado para atender a todos os requisitos mecânicos.
As etapas de normalização, trefilação e segunda normalização requerem o transporte do tubo para o forno, para a estação de trefilação e de volta ao forno.Dependendo das especificidades da operação, essas etapas requerem outras subetapas separadas, como apontar (antes da pintura), gravar e endireitar.Essas etapas são caras e exigem recursos significativos de tempo, trabalho e dinheiro.Os tubos trefilados a frio estão associados a uma taxa de desperdício de 20% na produção.
O tubo J356A é normalizado na laminação após a soldagem.O tubo não toca o solo e se desloca desde as etapas iniciais de conformação até o tubo acabado em uma sequência contínua de etapas no laminador.Tubos soldados como o J356A têm um desperdício de 10% na produção.Todas as outras coisas sendo iguais, isso significa que as lâmpadas J356A são mais baratas de fabricar do que as lâmpadas J525.
Embora as propriedades desses dois produtos sejam semelhantes, elas não são as mesmas do ponto de vista metalúrgico.
Os tubos J525 estirados a frio requerem dois tratamentos preliminares de normalização: após a soldagem e após a trefilação.Temperaturas de normalização (1650°F ou 900°C) resultam na formação de óxidos de superfície, que geralmente são removidos com ácido mineral (geralmente sulfúrico ou clorídrico) após o recozimento.A decapagem tem um grande impacto ambiental em termos de emissões atmosféricas e fluxos de resíduos ricos em metais.
Além disso, a normalização da temperatura na atmosfera redutora do forno de rolos leva ao consumo de carbono na superfície do aço.Este processo, descarbonetação, deixa uma camada superficial muito mais fraca que o material original (ver Figura 3).Isto é especialmente importante para tubos de paredes finas.Com espessura de parede de 0,030″, mesmo uma pequena camada de descarbonetação de 0,003″ reduzirá a parede efetiva em 10%.Tais tubos enfraquecidos podem falhar devido ao estresse ou vibração.
Figura 2. Uma ferramenta de limpeza de ID (não mostrada) é suportada por roletes que se movem ao longo do ID do tubo.Um bom projeto de rolo reduz a quantidade de respingos de solda que rola na parede do tubo.ferramentas Nielsen
Os tubos J356 são processados ​​em lotes e requerem recozimento em um forno de rolos, mas isso não está limitado a.A variante, J356A, é completamente usinada em um laminador usando indução embutida, um processo de aquecimento muito mais rápido do que um forno de rolos.Isso reduz o tempo de recozimento, reduzindo assim a janela de oportunidade para a descarbonetação de minutos (ou mesmo horas) para segundos.Isso fornece J356A com recozimento uniforme sem óxido ou descarbonetação.
A tubulação usada para linhas hidráulicas deve ser flexível o suficiente para ser dobrada, expandida e formada.As curvas são necessárias para levar o fluido hidráulico do ponto A ao ponto B, passando por várias curvas e curvas ao longo do caminho, e o alargamento é a chave para fornecer um método de conexão final.
Em uma situação de galinha ou ovo, as chaminés foram projetadas para conexões de queimador de parede única (tendo assim um diâmetro interno liso), ou o inverso pode ter ocorrido.Nesse caso, a superfície interna do tubo se encaixa perfeitamente no soquete do conector do pino.Para garantir uma conexão firme de metal com metal, a superfície do tubo deve ser a mais lisa possível.Este acessório apareceu na década de 1920 para a nascente Divisão Aérea da Força Aérea dos EUA.Este acessório mais tarde se tornou o flare padrão de 37 graus que é amplamente usado hoje.
Desde o início do período COVID-19, o fornecimento de tubos trefilados com diâmetros internos lisos diminuiu significativamente.Os materiais disponíveis tendem a ter prazos de entrega mais longos do que no passado.Essa mudança nas cadeias de suprimentos pode ser abordada reprojetando as conexões finais.Por exemplo, um RFQ que requer um queimador de parede única e especifica J525 é um candidato para substituir um queimador de parede dupla.Qualquer tipo de tubo hidráulico pode ser usado com esta conexão final.Isso abre oportunidades para usar o J356A.
Além das conexões flangeadas, também são comuns os selos mecânicos o-ring (consulte a figura 5), ​​especialmente para sistemas de alta pressão.Esse tipo de conexão não é apenas menos estanque do que um alargamento de parede única porque usa vedações elastoméricas, mas também é mais versátil - pode ser formado na extremidade de qualquer tipo comum de tubo hidráulico.Isso fornece aos fabricantes de tubos maiores oportunidades na cadeia de suprimentos e melhor desempenho econômico a longo prazo.
A história industrial está repleta de exemplos de produtos tradicionais se enraizando em um momento em que é difícil para o mercado mudar de direção.Um produto concorrente – mesmo que seja significativamente mais barato e atenda a todos os requisitos do produto original – pode ser difícil de se firmar no mercado se surgirem suspeitas.Isso geralmente acontece quando um agente de compras ou engenheiro designado está considerando uma substituição não tradicional de um produto existente.Poucos estão dispostos a correr o risco de serem descobertos.
Em alguns casos, as mudanças podem não ser apenas necessárias, mas necessárias.A pandemia de COVID-19 resultou em mudanças inesperadas na disponibilidade de certos tipos e tamanhos de tubos para tubulação de aço para fluidos.As áreas de produtos afetadas são aquelas usadas nas indústrias automotiva, elétrica, de equipamentos pesados ​​e quaisquer outras indústrias de fabricação de tubos que usam linhas de alta pressão, especialmente linhas hidráulicas.
Essa lacuna pode ser preenchida a um custo geral mais baixo, considerando um tipo de tubo de aço estabelecido, mas de nicho.Selecionar o produto certo para uma aplicação requer alguma pesquisa para determinar a compatibilidade do fluido, pressão operacional, carga mecânica e tipo de conexão.
Um olhar mais atento às especificações mostra que o J356A pode ser equivalente ao real J525.Apesar da pandemia, ainda está disponível a um preço mais baixo por meio de uma cadeia de suprimentos comprovada.Se resolver problemas de formato final for menos trabalhoso do que encontrar J525, isso pode ajudar os OEMs a resolver desafios logísticos na era COVID-19 e além.
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 于1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal tornou-se a primeira revista dedicada à indústria de tubos de metal em 1990.Hoje, continua sendo a única publicação do setor na América do Norte e se tornou a fonte de informações mais confiável para os profissionais do setor de tubos.
Agora com acesso total à edição digital do FABRICATOR, fácil acesso a recursos valiosos do setor.
A edição digital do The Tube & Pipe Journal agora está totalmente acessível, fornecendo acesso fácil a recursos valiosos do setor.
Obtenha acesso digital completo ao STAMPING Journal, apresentando a mais recente tecnologia, melhores práticas e notícias do setor para o mercado de estampagem de metais.
Agora, com acesso digital completo ao The Fabricator en Español, você tem acesso fácil a recursos valiosos do setor.