Poznámka redaktora: Tento článok je druhým v dvojdielnej sérii o trhu a výrobe potrubí na prenos kvapalín s malým priemerom pre vysokotlakové aplikácie. Prvá časť pojednáva o dostupnosti konvenčných produktov pre tieto aplikácie, ktoré sú zriedkavé, na domácom trhu. Druhá časť pojednáva o dvoch netradičných produktoch na tomto trhu.
Dva typy zváraných hydraulických potrubí, ktoré označuje Spoločnosť automobilových inžinierov – SAE-J525 a SAE-J356A – majú spoločný zdroj, rovnako ako ich písomné špecifikácie. Ploché oceľové pásy sa režú na šírku a profilovaním sa tvarujú do rúrok. Po vyleštení okrajov pásu rebrovaným nástrojom sa rúra zahreje vysokofrekvenčným odporovým zváraním a kuje sa medzi tlakovými valcami, čím sa vytvorí zvar. Po zváraní sa vonkajší otrep odstráni držiakom, ktorý je zvyčajne vyrobený z karbidu volfrámu. Identifikačný odtlačok sa odstráni alebo nastaví na maximálnu konštrukčnú výšku pomocou aretačného nástroja.
Popis tohto zváracieho procesu je všeobecný a v skutočnej výrobe existuje veľa malých procesných rozdielov (pozri obrázok 1). Majú však mnoho spoločných mechanických vlastností.
Poruchy potrubí a bežné spôsoby poruchy možno rozdeliť na ťahové a tlakové zaťaženie. Vo väčšine materiálov je ťahové napätie nižšie ako tlakové napätie. Väčšina materiálov je však oveľa pevnejšia v tlaku ako v ťahu. Betón je príkladom. Je vysoko stlačiteľný, ale pokiaľ nie je vyformovaný s vnútornou sieťou výstužných tyčí (armatúr), ľahko sa zlomí. Z tohto dôvodu sa oceľ skúša v ťahu, aby sa určila jej medza pevnosti v ťahu (UTS). Všetky tri veľkosti hydraulických hadíc majú rovnaké požiadavky: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Vzhľadom na schopnosť tlakových potrubí odolávať hydraulickému tlaku môže byť potrebný samostatný výpočet a skúška porušenia, známa ako skúška roztrhnutím. Výpočty možno použiť na určenie teoretického konečného tlaku roztrhnutia, berúc do úvahy hrúbku steny, pevnosť v ťahu (UTS) a vonkajší priemer materiálu. Keďže rúrky J525 a J356A môžu mať rovnakú veľkosť, jedinou premennou je pevnosť v ťahu (UTS). Poskytuje typickú pevnosť v ťahu 50 000 psi s prediktívnym tlakom roztrhnutia 0,500 x 0,049 palca. Rúrka je pre oba produkty rovnaká: 10 908 psi.
Hoci vypočítané predpovede sú rovnaké, jeden rozdiel v praktickom použití je spôsobený skutočnou hrúbkou steny. Na J356A je vnútorný otrep nastaviteľný na maximálnu veľkosť v závislosti od priemeru rúry, ako je popísané v špecifikácii. Pri odhrotovaných výrobkoch J525 proces odhrotovania zvyčajne zámerne znižuje vnútorný priemer o približne 0,002 palca, čo vedie k lokalizovanému stenčeniu steny v zvarovej zóne. Hoci je hrúbka steny vyplnená následným tvárnením za studena, zvyškové napätie a orientácia zŕn sa môžu líšiť od základného kovu a hrúbka steny môže byť o niečo tenšia ako pri porovnateľnej rúre špecifikovanej v J356A.
V závislosti od konečného použitia potrubia je potrebné odstrániť alebo sploštiť vnútorné otrepy, aby sa eliminovali potenciálne cesty úniku, najmä pri jednostenných rozšírených koncoch. Hoci sa všeobecne predpokladá, že rúrka J525 má hladký vnútorný priemer, a preto netečie, je to mylná predstava. Rúrky J525 môžu v dôsledku nesprávneho tvárnenia za studena vytvárať šmuhy na vnútornom priemere, čo vedie k netesnostiam v mieste spoja.
Začnite odhrotovanie odrezaním (alebo zoškrabaním) zvarovej húsenice z vnútorného priemeru steny. Čistiaci nástroj je pripevnený k tŕňu podopretému valčekmi vo vnútri rúry, hneď za zváracou stanicou. Zatiaľ čo čistiaci nástroj odstraňoval zvarovú húsenicu, valčeky nechtiac prevrátili časť zvarového rozstreku, čo spôsobilo, že sa dostal na povrch vnútorného prierezu rúry (pozri obrázok 2). Toto je problém pre ľahko opracované rúry, ako sú sústružené alebo honované rúry.
Odstránenie trblietky z trubice nie je jednoduché. Proces rezania premení trblietky na dlhú, zamotanú niť ostrej ocele. Hoci je odstránenie povinné, často ide o manuálny a nedokonalý proces. Úseky šatkových trubíc niekedy opúšťajú územie výrobcu trubíc a posielajú sa zákazníkom.
Ryža. 1. Materiál SAE-J525 sa vyrába hromadne, čo si vyžaduje značné investície a pracovnú silu. Podobné rúrkové výrobky vyrobené s použitím SAE-J356A sa kompletne obrábajú v priamych žíhacích rúrkových mlynoch, takže sú efektívnejšie.
Pri menších potrubiach, ako sú napríklad kvapalinové potrubia s priemerom menším ako 20 mm, odhrotovanie vnútorného priemeru zvyčajne nie je také dôležité, pretože tieto priemery nevyžadujú dodatočný krok dokončovania vnútorného priemeru. Jedinou nevýhodou je, že koncový používateľ musí zvážiť iba to, či konzistentná výška regulácie záblesku spôsobí problém.
Vynikajúca kontrola plameňa ID začína presnou úpravou pásu, rezaním a zváraním. V skutočnosti musia byť surovinové vlastnosti ocele J356A prísnejšie ako J525, pretože J356A má viac obmedzení týkajúcich sa veľkosti zŕn, inklúzií oxidov a ďalších parametrov výroby ocele v dôsledku procesu kalinia za studena.
Nakoniec, zváranie vnútorným dovnútra často vyžaduje chladiacu kvapalinu. Väčšina systémov používa rovnakú chladiacu kvapalinu ako nástroj na zváranie riadkov, ale to môže spôsobiť problémy. Napriek tomu, že sú filtrované a odmastené, chladiace kvapaliny pre frézky často obsahujú značné množstvo kovových častíc, rôznych olejov a iných nečistôt. Preto rúrka J525 vyžaduje cyklus horúceho lúhu alebo iný ekvivalentný krok čistenia.
Kondenzátory, automobilové systémy a iné podobné systémy vyžadujú čistenie potrubí a príslušné čistenie je možné vykonať v závode. J356A opúšťa továreň s čistým vývrtom, kontrolovaným obsahom vlhkosti a minimálnymi zvyškami. Nakoniec je bežnou praxou naplniť každú rúrku inertným plynom, aby sa zabránilo korózii a konce sa pred odoslaním utesnili.
Rúry J525 sú po zváraní normalizované a následne tvárnené za studena (ťahané). Po tvárnení za studena sa rúra opäť normalizuje, aby spĺňala všetky mechanické požiadavky.
Normalizačné kroky, ťahanie drôtu a druhá normalizačná fáza vyžadujú prepravu rúry do pece, na ťahaciu stanicu a späť do pece. V závislosti od špecifík operácie si tieto kroky vyžadujú ďalšie samostatné čiastkové kroky, ako je napríklad škárovanie (pred lakovaním), leptanie a rovnanie. Tieto kroky sú nákladné a vyžadujú si značné časové, pracovné a finančné zdroje. Rúry ťahané za studena sú spojené s 20 % mierou odpadu vo výrobe.
Rúra J356A sa po zváraní normalizuje vo valcovni. Rúra sa nedotýka zeme a od počiatočných krokov tvárnenia až po hotovú rúru putuje v nepretržitej postupnosti krokov vo valcovni. Zvárané rúry, ako napríklad J356A, majú 10 % stratu pri výrobe. Za inak nezmenených podmienok to znamená, že výroba žiaroviek J356A je lacnejšia ako výroba žiaroviek J525.
Hoci sú vlastnosti týchto dvoch produktov podobné, z metalurgického hľadiska nie sú rovnaké.
Rúry ťahané za studena J525 vyžadujú dve predbežné normalizačné úpravy: po zváraní a po ťahaní. Normalizačné teploty (1650 °F alebo 900 °C) vedú k tvorbe povrchových oxidov, ktoré sa po žíhaní zvyčajne odstraňujú minerálnou kyselinou (zvyčajne sírovou alebo chlorovodíkovou). Morenie má veľký vplyv na životné prostredie, pokiaľ ide o emisie do ovzdušia a odpadové toky bohaté na kovy.
Okrem toho normalizácia teploty v redukčnej atmosfére pece s valcovou nístejou vedie k spotrebe uhlíka na povrchu ocele. Tento proces, dekarbonizácia, zanecháva povrchovú vrstvu, ktorá je oveľa slabšia ako pôvodný materiál (pozri obrázok 3). To je obzvlášť dôležité pre tenkostenné rúry. Pri hrúbke steny 0,030″ aj malá dekarbonizačná vrstva 0,003″ zníži efektívnu stenu o 10 %. Takéto oslabené rúry môžu zlyhať v dôsledku napätia alebo vibrácií.
Obrázok 2. Nástroj na čistenie vnútorného prierezu (nie je zobrazený) je podopretý valčekmi, ktoré sa pohybujú pozdĺž vnútorného prierezu potrubia. Dobrý dizajn valčekov znižuje množstvo zváracích rozstrekov, ktoré sa kotúľajú do steny potrubia. Nástroje Nielsen
Rúry J356 sa spracovávajú v dávkach a vyžadujú žíhanie vo valcovej nístejovej peci, ale toto nie je obmedzené na. Variant J356A je kompletne obrábaný vo valcovni s použitím vstavanej indukcie, čo je proces ohrevu, ktorý je oveľa rýchlejší ako vo valcovej nístejovej peci. To skracuje čas žíhania, čím sa zužuje okno príležitosti na oduhličenie z minút (alebo dokonca hodín) na sekundy. To zabezpečuje rovnomerné žíhanie ocele J356A bez oxidácie alebo oduhličenia.
Rúry používané pre hydraulické potrubia musia byť dostatočne flexibilné, aby sa dali ohýbať, rozťahovať a tvarovať. Ohyby sú potrebné na prepravu hydraulickej kvapaliny z bodu A do bodu B, pričom prechádzajú rôznymi ohybmi a zákrutami a rozšírenie je kľúčom k zabezpečeniu metódy koncového pripojenia.
V situácii typu „kura alebo vajce“ boli komíny navrhnuté pre jednostenné pripojenia horákov (a teda s hladkým vnútorným priemerom), alebo mohlo dôjsť k opačnému postupu. V tomto prípade vnútorný povrch rúrky tesne prilieha k objímke kolíkového konektora. Aby sa zabezpečilo tesné spojenie kov na kov, povrch rúrky musí byť čo najhladší. Toto príslušenstvo sa objavilo v 20. rokoch 20. storočia pre vznikajúcu leteckú divíziu amerických vzdušných síl. Toto príslušenstvo sa neskôr stalo štandardným 37-stupňovým rozšírením, ktoré sa dodnes bežne používa.
Od začiatku obdobia COVID-19 sa ponuka ťahaných rúr s hladkými vnútornými priemermi výrazne znížila. Dostupné materiály majú tendenciu mať dlhšie dodacie lehoty ako v minulosti. Túto zmenu v dodávateľských reťazcoch možno riešiť prepracovaním koncových spojov. Napríklad RFQ, ktorá vyžaduje jednostenný horák a špecifikuje J525 ako kandidáta na nahradenie dvojstenného horáka. S týmto koncovým spojom je možné použiť akýkoľvek typ hydraulického potrubia. To otvára príležitosti pre použitie J356A.
Okrem rozšírených spojov sú bežné aj mechanické tesnenia s O-krúžkami (pozri obrázok 5), najmä pre vysokotlakové systémy. Tento typ spojenia je nielen menej tesný ako jednostenné rozšírené spoje, pretože používa elastomérové ​​tesnenia, ale je aj všestrannejší – možno ho vytvoriť na konci akéhokoľvek bežného typu hydraulického potrubia. To poskytuje výrobcom potrubí väčšie príležitosti v dodávateľskom reťazci a lepšiu dlhodobú ekonomickú výkonnosť.
Priemyselná história je plná príkladov, kedy sa tradičné produkty uchytili v čase, keď je pre trh ťažké zmeniť smer. Konkurenčný produkt – aj ten, ktorý je výrazne lacnejší a spĺňa všetky požiadavky pôvodného produktu – sa môže ťažko presadiť na trhu, ak vznikne podozrenie. Zvyčajne sa to stáva, keď nákupca alebo poverený inžinier zvažuje netradičnú náhradu za existujúci produkt. Len málo ľudí je ochotných riskovať odhalenie.
V niektorých prípadoch nemusia byť zmeny len nevyhnutné, ale nevyhnutné. Pandémia COVID-19 viedla k neočakávaným zmenám v dostupnosti určitých typov a veľkostí potrubí pre oceľové potrubia na kvapaliny. Dotknuté oblasti produktov sú tie, ktoré sa používajú v automobilovom, elektrotechnickom, ťažkom strojárskom a akomkoľvek inom odvetví výroby potrubí, ktoré používa vysokotlakové potrubia, najmä hydraulické potrubia.
Túto medzeru je možné vyplniť s nižšími celkovými nákladmi zvážením zavedeného, ​​ale špecifického typu oceľovej rúry. Výber správneho produktu pre danú aplikáciu si vyžaduje určitý prieskum na určenie kompatibility kvapalín, prevádzkového tlaku, mechanického zaťaženia a typu pripojenia.
Bližší pohľad na špecifikácie ukazuje, že J356A môže byť ekvivalentom skutočného J525. Napriek pandémii je stále dostupný za nižšiu cenu prostredníctvom overeného dodávateľského reťazca. Ak je riešenie problémov s konečným tvarom menej náročné na prácu ako hľadanie J525, mohlo by to pomôcť výrobcom originálnych dielov (OEM) riešiť logistické výzvy v ére COVID-19 a po nej.
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。 Časopis o rúrach a rúrkach z roku 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Časopis Tube & Pipe Journal sa v roku 1990 stal prvým časopisom venovaným priemyslu kovových potrubí.Dnes zostáva jedinou priemyselnou publikáciou v Severnej Amerike a stala sa najdôveryhodnejším zdrojom informácií pre odborníkov z odvetvia výroby potrubí.
Teraz s plným prístupom k digitálnej edícii The FABRICATOR, jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Digitálne vydanie časopisu The Tube & Pipe Journal je teraz plne dostupné a poskytuje jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.
Získajte plný digitálny prístup k časopisu STAMPING, ktorý obsahuje najnovšie technológie, osvedčené postupy a novinky z odvetvia lisovania kovov.
Teraz s plným digitálnym prístupom k The Fabricator en Español máte jednoduchý prístup k cenným priemyselným zdrojom.