Redaktörens anmärkning: Denna artikel är den andra i en serie i två delar om marknaden och tillverkningen av vätskeöverföringsledningar med liten diameter för högtrycksapplikationer. Det första avsnittet diskuterar den inhemska tillgängligheten av konventionella produkter för dessa applikationer, vilka är sällsynta. Den andra delen diskuterar två icke-traditionella produkter på denna marknad.
De två typerna av svetsade hydraulrör som utsetts av Society of Automotive Engineers – SAE-J525 och SAE-J356A – delar en gemensam källa, liksom deras skriftliga specifikationer. Platta stålband skärs till bredd och formas till rör genom profilering. Efter att bandets kanter polerats med ett flänsverktyg värms röret upp med högfrekvent motståndssvetsning och smids mellan tryckvalsar för att bilda en svets. Efter svetsningen avlägsnas den yttre ytterdiametern med en hållare, som vanligtvis är gjord av volframkarbid. Identifieringsblixten avlägsnas eller justeras till maximal designhöjd med hjälp av låsverktyget.
Beskrivningen av denna svetsprocess är generell, och det finns många små processskillnader i den faktiska produktionen (se figur 1). De delar dock många mekaniska egenskaper.
Rörbrott och vanliga brottlägen kan delas in i drag- och tryckbelastningar. I de flesta material är dragspänningen lägre än tryckspänningen. De flesta material är dock mycket starkare vid kompression än vid drag. Betong är ett exempel. Det är mycket kompressibelt, men om det inte gjuts med ett internt nätverk av armeringsstänger är det lätt att gå sönder. Av denna anledning dragprovas stål för att bestämma dess ultimata draghållfasthet (UTS). Alla tre hydraulslangstorlekar har samma krav: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
På grund av tryckrörens förmåga att motstå hydrauliskt tryck kan en separat beräkning och ett brottprov, känt som sprängprov, krävas. Beräkningar kan användas för att bestämma det teoretiska slutliga sprängtrycket, med hänsyn till väggtjocklek, draghållfasthet (UTS) och materialets ytterdiameter. Eftersom J525-rör och J356A-rör kan ha samma storlek är den enda variabeln draghållfastheten (UTS). Ger en typisk draghållfasthet på 50 000 psi med ett prediktivt sprängtryck på 0,500 x 0,049 tum. Rören är densamma för båda produkterna: 10 908 psi.
Även om de beräknade förutsägelserna är desamma, beror en skillnad i praktisk tillämpning på den faktiska väggtjockleken. På J356A är den invändiga graden justerbar till en maximal storlek beroende på rördiametern enligt beskrivningen i specifikationen. För gradade J525-produkter minskar gradningsprocessen vanligtvis avsiktligt innerdiametern med cirka 0,002 tum, vilket resulterar i lokal väggförtunning i svetszonen. Även om väggtjockleken fylls med efterföljande kallbearbetning, kan kvarvarande spänning och fiberriktning skilja sig från basmetallen, och väggtjockleken kan vara något tunnare än för jämförbara rör som specificeras i J356A.
Beroende på rörets slutanvändning måste inre grader tas bort eller planas ut för att eliminera potentiella läckagevägar, främst enkelväggiga utsvängda ändformer. Även om J525 allmänt tros ha en slät innerdiameter och därför inte läcka, är detta en missuppfattning. J525-slang kan utveckla innerdiameterränder på grund av felaktig kallbearbetning, vilket resulterar i läckor vid anslutningen.
Börja gradningen genom att skära (eller skrapa) bort svetssträngen från innerväggen. Rengöringsverktyget är fäst vid en dorn som stöds av rullar inuti röret, precis bakom svetsstationen. Medan rengöringsverktyget tog bort svetssträngen rullade rullarna oavsiktligt över en del av svetssprutet, vilket fick det att träffa ytan på rörets innerdiameter (se figur 2). Detta är ett problem för lätt bearbetade rör, såsom svarvade eller finslipade rör.
Att ta bort blixten från röret är inte lätt. Skärprocessen förvandlar glittret till en lång, trasslig sträng av vass ståltråd. Även om borttagning är ett krav, är borttagning ofta en manuell och ofullkomlig process. Sektioner av halsduksrör lämnar ibland rörtillverkarens territorium och skickas till kunder.
Ris. 1. SAE-J525-materialet massproduceras, vilket kräver betydande investeringar och arbetskraft. Liknande rörformiga produkter tillverkade med SAE-J356A bearbetas fullständigt i inline-glödgningsrörverk, vilket gör det mer effektivt.
För mindre rör, såsom vätskeledningar med en diameter på mindre än 20 mm, är avgradning av innerdiametern vanligtvis inte lika viktigt eftersom dessa diametrar inte kräver ett ytterligare steg för finjustering av innerdiametern. Den enda nackdelen är att slutanvändaren bara behöver överväga om en konsekvent blixtkontrollhöjd kommer att skapa ett problem.
Förträfflighet inom ID-flamkontroll börjar med exakt bandkonditionering, skärning och svetsning. Råmaterialegenskaperna för J356A måste faktiskt vara strängare än för J525 eftersom J356A har fler begränsningar vad gäller kornstorlek, oxidinneslutningar och andra ståltillverkningsparametrar på grund av den kalllimningsprocessen som används.
Slutligen kräver ID-svetsning ofta kylvätska. De flesta system använder samma kylvätska som strängverktyget, men detta kan skapa problem. Trots att de filtreras och avfettas innehåller kvarnkylvätskor ofta betydande mängder metallpartiklar, olika oljor och andra föroreningar. Därför kräver J525-röret en varm kaustiktvättcykel eller annat motsvarande rengöringssteg.
Kondensorer, bilsystem och andra liknande system kräver rörrengöring, och lämplig rengöring kan utföras på fabriken. J356A lämnar fabriken med en ren borrning, kontrollerad fukthalt och minimala rester. Slutligen är det vanligt att fylla varje rör med en inert gas för att förhindra korrosion och täta ändarna före leverans.
J525-rör normaliseras efter svetsning och kallbearbetas (drags). Efter kallbearbetning normaliseras röret igen för att uppfylla alla mekaniska krav.
Normaliserings-, tråddragnings- och det andra normaliseringsstegen kräver att röret transporteras till ugnen, till dragstationen och tillbaka till ugnen. Beroende på operationens detaljer kräver dessa steg andra separata delsteg såsom fogning (före målning), etsning och riktning. Dessa steg är kostsamma och kräver betydande tids-, arbets- och penningresurser. Kalldragna rör är förknippade med en svinngrad på 20 % i produktionen.
J356A-röret normaliseras i valsverket efter svetsning. Röret vidrör inte marken och färdas från de inledande formningsstegen till det färdiga röret i en kontinuerlig sekvens av steg i valsverket. Svetsade rör som J356A har ett svinn på 10 % i produktionen. Allt annat lika innebär detta att J356A-lampor är billigare att tillverka än J525-lampor.
Även om egenskaperna hos dessa två produkter är likartade, är de inte desamma ur metallurgisk synvinkel.
Kalldragna J525-rör kräver två förberedande normaliseringsbehandlingar: efter svetsning och efter dragning. Normaliseringstemperaturer (900 °C) resulterar i bildandet av ytoxider, vilka vanligtvis avlägsnas med mineralsyra (vanligtvis svavelsyra eller saltsyra) efter glödgning. Betning har stor miljöpåverkan när det gäller luftutsläpp och metallrika avfallsströmmar.
Dessutom leder normaliseringen av temperaturen i den reducerande atmosfären i rullhärdugnen till förbrukning av kol på stålets yta. Denna process, avkolning, lämnar ett ytskikt som är mycket svagare än det ursprungliga materialet (se figur 3). Detta är särskilt viktigt för tunnväggiga rör. Vid en väggtjocklek på 0,030 tum kommer även ett litet avkolningsskikt på 0,003 tum att minska den effektiva väggen med 10 %. Sådana försvagade rör kan gå sönder på grund av spänningar eller vibrationer.
Figur 2. Ett rengöringsverktyg för innerdiametern (visas ej) stöds av rullar som rör sig längs rörets innerdiameter. Bra rulldesign minskar mängden svetssprut som rullar in i rörväggen. Nielsen-verktyg
J356-rör bearbetas i batcher och kräver glödgning i en valsugn, men detta är inte begränsat till. Varianten, J356A, bearbetas fullständigt i ett valsverk med inbyggd induktion, en uppvärmningsprocess som är mycket snabbare än en valsugn. Detta förkortar glödgningstiden, vilket minskar möjligheterna för avkolning från minuter (eller till och med timmar) till sekunder. Detta ger J356A en jämn glödgning utan oxid eller avkolning.
Rör som används för hydraulledningar måste vara tillräckligt flexibla för att kunna böjas, expanderas och formas. Böjar är nödvändiga för att få hydraulvätskan från punkt A till punkt B, genom olika böjar och kurvor längs vägen, och utvidgning är nyckeln till att tillhandahålla en ändförbindningsmetod.
I en hönan-eller-ägget-situation konstruerades skorstenar för enkelväggiga brännaranslutningar (och därmed en jämn innerdiameter), eller så kan det motsatta ha inträffat. I det här fallet sitter rörets inre yta tätt mot hylsan på stiftkopplingen. För att säkerställa en tät metall-mot-metall-anslutning måste rörets yta vara så slät som möjligt. Detta tillbehör dök upp på 1920-talet för den gryende amerikanska flygvapnets flygdivision. Detta tillbehör blev senare den standard 37-graders utvidgning som används flitigt idag.
Sedan början av covid-19-perioden har tillgången på dragna rör med släta innerdiametrar minskat avsevärt. Tillgängliga material tenderar att ha längre leveranstider än tidigare. Denna förändring i leveranskedjor kan åtgärdas genom att omkonstruera ändkopplingar. Till exempel är en offertförfrågan som kräver en enkelväggig brännare och specificerar J525 en kandidat för att ersätta en dubbelväggig brännare. Alla typer av hydraulrör kan användas med denna ändkoppling. Detta öppnar upp möjligheter att använda J356A.
Förutom flänsanslutningar är mekaniska o-ringstätningar också vanliga (se figur 5), särskilt för högtryckssystem. Denna typ av anslutning är inte bara mindre läcktät än en enkelväggig flänsanslutning eftersom den använder elastomeriska tätningar, utan den är också mer mångsidig – den kan formas i änden av alla vanliga typer av hydraulrör. Detta ger rörtillverkare större möjligheter i leveranskedjan och bättre långsiktig ekonomisk prestanda.
Industrihistorien är full av exempel på traditionella produkter som slår rot i en tid då det är svårt för marknaden att ändra riktning. En konkurrerande produkt – även en som är betydligt billigare och uppfyller alla krav från originalprodukten – kan ha svårt att få fotfäste på marknaden om misstankar uppstår. Detta händer vanligtvis när en inköpsagent eller tilldelad ingenjör överväger en icke-traditionell ersättning för en befintlig produkt. Få är villiga att riskera att bli upptäckta.
I vissa fall kan förändringar inte bara vara nödvändiga, utan nödvändiga. COVID-19-pandemin har resulterat i oväntade förändringar i tillgången på vissa rörtyper och storlekar för stålvätskerör. De berörda produktområdena är de som används inom fordons-, el-, tung utrustnings- och andra rörtillverkningsindustrier som använder högtrycksledningar, särskilt hydraulledningar.
Denna lucka kan fyllas till en lägre totalkostnad genom att överväga en etablerad men nischad typ av stålrör. Att välja rätt produkt för en applikation kräver en del forskning för att fastställa vätskekompatibilitet, driftstryck, mekanisk belastning och anslutningstyp.
En närmare titt på specifikationerna visar att J356A kan motsvara den riktiga J525. Trots pandemin är den fortfarande tillgänglig till ett lägre pris genom en beprövad leveranskedja. Om det är mindre arbetsintensivt att lösa problem med den slutliga formen än att hitta J525, kan det hjälpa OEM-tillverkare att lösa logistiska utmaningar under COVID-19-eran och framöver.
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。 Rör- och rörtidskriften 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal blev den första tidskriften tillägnad metallrörsindustrin år 1990.Idag är den fortfarande den enda branschpublikationen i Nordamerika och har blivit den mest betrodda informationskällan för rörindustrins yrkesverksamma.
Nu med full tillgång till den digitala utgåvan av The FABRICATOR, enkel åtkomst till värdefulla branschresurser.
Den digitala utgåvan av The Tube & Pipe Journal är nu helt tillgänglig och ger enkel tillgång till värdefulla branschresurser.
Få fullständig digital tillgång till STAMPING Journal, med den senaste tekniken, bästa praxis och branschnyheter för metallpräglingsmarknaden.
Nu med fullständig digital åtkomst till The Fabricator på spanska har du enkel tillgång till värdefulla branschresurser.