Ghi chú của biên tập viên: Bài viết này là bài thứ hai trong loạt bài gồm hai phần về thị trường và sản xuất các đường ống truyền chất lỏng đường kính nhỏ cho các ứng dụng áp suất cao. Phần đầu tiên thảo luận về tính khả dụng trong nước của các sản phẩm thông thường cho các ứng dụng này, vốn rất hiếm. Phần thứ hai thảo luận về hai sản phẩm không thông thường trên thị trường này.
Hai loại ống thủy lực hàn được Hiệp hội Kỹ sư Ô tô chỉ định – SAE-J525 và SAE-J356A – có chung nguồn gốc, cũng như các thông số kỹ thuật bằng văn bản của chúng. Các dải thép phẳng được cắt theo chiều rộng và tạo thành ống bằng cách định hình. Sau khi các cạnh của dải được đánh bóng bằng một công cụ có cánh, ống được nung nóng bằng hàn điện trở tần số cao và được rèn giữa các con lăn áp suất để tạo thành mối hàn. Sau khi hàn, gờ OD được loại bỏ bằng một giá đỡ, thường được làm bằng cacbua vonfram. Tia lửa nhận dạng được loại bỏ hoặc điều chỉnh đến chiều cao thiết kế tối đa bằng cách sử dụng công cụ khóa.
Mô tả về quy trình hàn này là chung chung và có nhiều khác biệt nhỏ trong sản xuất thực tế (xem Hình 1). Tuy nhiên, chúng có nhiều đặc tính cơ học chung.
Hỏng ống và các chế độ hỏng thông thường có thể được chia thành tải kéo và tải nén. Trong hầu hết các vật liệu, ứng suất kéo thấp hơn ứng suất nén. Tuy nhiên, hầu hết các vật liệu đều chịu nén tốt hơn nhiều so với chịu kéo. Bê tông là một ví dụ. Bê tông có khả năng chịu nén cao, nhưng nếu không được đúc bằng mạng lưới cốt thép bên trong (thanh cốt thép), nó rất dễ bị gãy. Vì lý do này, thép được thử nghiệm chịu kéo để xác định độ bền kéo cực đại (UTS) của nó. Cả ba kích thước ống thủy lực đều có cùng yêu cầu: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Do khả năng chịu áp suất thủy lực của ống chịu áp suất, có thể cần phải có phép tính và thử nghiệm phá hủy riêng biệt, được gọi là thử nghiệm nổ. Có thể sử dụng các phép tính để xác định áp suất nổ tối đa lý thuyết, có tính đến độ dày thành ống, UTS và đường kính ngoài của vật liệu. Vì ống J525 và ống J356A có thể có cùng kích thước, nên biến số duy nhất là UTS. Cung cấp độ bền kéo điển hình là 50.000 psi với áp suất nổ dự đoán là 0,500 x 0,049 in. Ống giống nhau đối với cả hai sản phẩm: 10.908 psi.
Mặc dù các dự đoán được tính toán là giống nhau, nhưng một điểm khác biệt trong ứng dụng thực tế là do độ dày thành thực tế. Trên J356A, gờ bên trong có thể điều chỉnh đến kích thước tối đa tùy thuộc vào đường kính ống như mô tả trong thông số kỹ thuật. Đối với các sản phẩm J525 đã loại bỏ gờ, quy trình loại bỏ gờ thường cố ý làm giảm đường kính bên trong khoảng 0,002 inch, dẫn đến thành mỏng cục bộ trong vùng hàn. Mặc dù độ dày thành được lấp đầy bằng quá trình gia công nguội tiếp theo, ứng suất dư và hướng hạt có thể khác với kim loại cơ bản và độ dày thành có thể mỏng hơn một chút so với ống tương đương được chỉ định trong J356A.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng của ống, gờ bên trong phải được loại bỏ hoặc làm phẳng (hoặc làm phẳng) để loại bỏ các đường rò rỉ tiềm ẩn, chủ yếu là các dạng đầu loe thành đơn. Mặc dù J525 thường được cho là có ID trơn tru và do đó không bị rò rỉ, nhưng đây là một quan niệm sai lầm. Ống J525 có thể tạo ra các vệt ID do gia công nguội không đúng cách, dẫn đến rò rỉ tại điểm kết nối.
Bắt đầu loại bỏ ba via bằng cách cắt (hoặc cạo) mối hàn ra khỏi thành ống có đường kính bên trong. Dụng cụ vệ sinh được gắn vào một trục được đỡ bằng các con lăn bên trong ống, ngay phía sau trạm hàn. Trong khi dụng cụ vệ sinh đang loại bỏ mối hàn, các con lăn vô tình lăn qua một số vết hàn bắn tóe, khiến chúng chạm vào bề mặt của đường kính trong của ống (xem Hình 2). Đây là vấn đề đối với các ống được gia công nhẹ như ống tiện hoặc mài.
Việc tháo đèn flash ra khỏi ống không hề dễ dàng. Quá trình cắt biến kim tuyến thành một sợi thép sắc nhọn dài và rối. Mặc dù việc tháo ra là bắt buộc, nhưng việc tháo ra thường là một quá trình thủ công và không hoàn hảo. Đôi khi, một số đoạn ống khăn quàng cổ rời khỏi lãnh thổ của nhà sản xuất ống và được gửi đến khách hàng.
Gạo. 1. Vật liệu SAE-J525 được sản xuất hàng loạt, đòi hỏi đầu tư và nhân công đáng kể. Các sản phẩm dạng ống tương tự được sản xuất bằng SAE-J356A được gia công hoàn toàn bằng máy nghiền ống ủ trực tuyến, do đó hiệu quả hơn.
Đối với các ống nhỏ hơn, chẳng hạn như đường ống chất lỏng có đường kính nhỏ hơn 20 mm, việc loại bỏ gờ ID thường không quan trọng vì những đường kính này không yêu cầu bước hoàn thiện ID bổ sung. Cảnh báo duy nhất là người dùng cuối chỉ cần cân nhắc xem chiều cao kiểm soát flash nhất quán có tạo ra vấn đề hay không.
Sự xuất sắc trong kiểm soát ngọn lửa ID bắt đầu bằng việc xử lý dải, cắt và hàn chính xác. Trên thực tế, các đặc tính nguyên liệu thô của J356A phải nghiêm ngặt hơn J525 vì J356A có nhiều hạn chế hơn về kích thước hạt, tạp chất oxit và các thông số luyện thép khác do quá trình định cỡ nguội liên quan.
Cuối cùng, hàn ID thường đòi hỏi chất làm mát. Hầu hết các hệ thống đều sử dụng cùng chất làm mát như dụng cụ cuộn, nhưng điều này có thể gây ra vấn đề. Mặc dù được lọc và tẩy nhờn, chất làm mát máy nghiền thường chứa một lượng đáng kể các hạt kim loại, nhiều loại dầu và dầu, cũng như các chất gây ô nhiễm khác. Do đó, ống J525 cần có chu trình rửa kiềm nóng hoặc bước làm sạch tương đương khác.
Tụ điện, hệ thống ô tô và các hệ thống tương tự khác cần được vệ sinh đường ống và việc vệ sinh phù hợp có thể được thực hiện tại nhà máy. J356A rời khỏi nhà máy với lỗ khoan sạch, độ ẩm được kiểm soát và lượng cặn tối thiểu. Cuối cùng, thông lệ chung là đổ đầy khí trơ vào mỗi ống để chống ăn mòn và bịt kín các đầu trước khi vận chuyển.
Ống J525 được chuẩn hóa sau khi hàn và sau đó được gia công nguội (kéo). Sau khi gia công nguội, ống được chuẩn hóa lại để đáp ứng mọi yêu cầu cơ học.
Các bước chuẩn hóa, kéo dây và chuẩn hóa thứ hai đòi hỏi phải vận chuyển ống đến lò, đến trạm kéo và quay trở lại lò. Tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của hoạt động, các bước này đòi hỏi các bước phụ riêng biệt khác như định hướng (trước khi sơn), khắc và nắn thẳng. Các bước này tốn kém và đòi hỏi nhiều thời gian, nhân công và tiền bạc. Ống kéo nguội có liên quan đến tỷ lệ lãng phí 20% trong sản xuất.
Ống J356A được chuẩn hóa tại nhà máy cán sau khi hàn. Ống không chạm đất và di chuyển từ các bước tạo hình ban đầu đến ống hoàn thiện theo một chuỗi các bước liên tục trong nhà máy cán. Các ống hàn như J356A có 10% lãng phí trong sản xuất. Tất cả các yếu tố khác đều như nhau, điều này có nghĩa là đèn J356A rẻ hơn để sản xuất so với đèn J525.
Mặc dù tính chất của hai sản phẩm này tương tự nhau nhưng xét về mặt luyện kim thì chúng không giống nhau.
Ống J525 kéo nguội cần hai phương pháp xử lý chuẩn hóa sơ bộ: sau khi hàn và sau khi kéo. Nhiệt độ chuẩn hóa (1650°F hoặc 900°C) dẫn đến sự hình thành các oxit bề mặt, thường được loại bỏ bằng axit khoáng (thường là axit sunfuric hoặc axit clohydric) sau khi ủ. Quá trình ngâm chua có tác động lớn đến môi trường về mặt khí thải và dòng chất thải giàu kim loại.
Ngoài ra, việc chuẩn hóa nhiệt độ trong bầu khí quyển khử của lò nung con lăn dẫn đến việc tiêu thụ cacbon trên bề mặt thép. Quá trình này, khử cacbon, để lại một lớp bề mặt yếu hơn nhiều so với vật liệu ban đầu (xem Hình 3). Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ống thành mỏng. Ở độ dày thành 0,030″, ngay cả một lớp khử cacbon nhỏ 0,003″ cũng sẽ làm giảm 10% thành hiệu dụng. Các ống yếu như vậy có thể hỏng do ứng suất hoặc rung động.
Hình 2. Một công cụ làm sạch ID (không hiển thị) được hỗ trợ bởi các con lăn di chuyển dọc theo ID của ống. Thiết kế con lăn tốt làm giảm lượng bắn tóe hàn lăn vào thành ống. Công cụ Nielsen
Ống J356 được xử lý theo từng mẻ và cần ủ trong lò cán, nhưng điều này không giới hạn ở. Biến thể, J356A, được gia công hoàn toàn trong máy cán sử dụng cảm ứng tích hợp, một quy trình gia nhiệt nhanh hơn nhiều so với lò cán. Điều này rút ngắn thời gian ủ, do đó thu hẹp thời gian khử cacbon từ vài phút (hoặc thậm chí vài giờ) xuống còn vài giây. Điều này cung cấp cho J356A khả năng ủ đồng đều mà không có oxit hoặc khử cacbon.
Ống dùng cho đường ống thủy lực phải đủ linh hoạt để uốn cong, giãn nở và định hình. Các khúc cua là cần thiết để đưa chất lỏng thủy lực từ điểm A đến điểm B, đi qua nhiều khúc cua và ngã rẽ khác nhau trên đường đi, và loe là chìa khóa để cung cấp phương pháp kết nối cuối.
Trong tình huống con gà hay quả trứng, ống khói được thiết kế cho các kết nối đầu đốt một lớp (do đó có đường kính bên trong nhẵn), hoặc có thể xảy ra trường hợp ngược lại. Trong trường hợp này, bề mặt bên trong của ống vừa khít với ổ cắm của đầu nối chốt. Để đảm bảo kết nối kim loại với kim loại chặt chẽ, bề mặt của ống phải càng nhẵn càng tốt. Phụ kiện này xuất hiện vào những năm 1920 cho Sư đoàn Không quân Không quân Hoa Kỳ mới thành lập. Phụ kiện này sau đó trở thành ống loe 37 độ tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi ngày nay.
Kể từ khi bắt đầu giai đoạn COVID-19, nguồn cung ống kéo có đường kính trong nhẵn đã giảm đáng kể. Các vật liệu có sẵn có xu hướng có thời gian giao hàng lâu hơn so với trước đây. Sự thay đổi này trong chuỗi cung ứng có thể được giải quyết bằng cách thiết kế lại các kết nối cuối. Ví dụ, một RFQ yêu cầu một đầu đốt thành đơn và chỉ định J525 là ứng cử viên để thay thế đầu đốt thành đôi. Bất kỳ loại ống thủy lực nào cũng có thể được sử dụng với kết nối cuối này. Điều này mở ra cơ hội sử dụng J356A.
Ngoài các kết nối loe, phớt cơ khí vòng chữ O cũng phổ biến (xem hình 5), đặc biệt là đối với các hệ thống áp suất cao. Không chỉ loại kết nối này ít bị rò rỉ hơn loại loe một thành vì nó sử dụng phớt đàn hồi, mà còn linh hoạt hơn—nó có thể được tạo thành ở cuối bất kỳ loại ống thủy lực thông thường nào. Điều này cung cấp cho các nhà sản xuất ống nhiều cơ hội hơn về chuỗi cung ứng và hiệu suất kinh tế dài hạn tốt hơn.
Lịch sử công nghiệp đầy rẫy những ví dụ về các sản phẩm truyền thống bắt đầu phát triển vào thời điểm thị trường khó có thể thay đổi hướng đi. Một sản phẩm cạnh tranh – ngay cả sản phẩm rẻ hơn đáng kể và đáp ứng mọi yêu cầu của sản phẩm gốc – có thể khó có thể có chỗ đứng trên thị trường nếu nảy sinh nghi ngờ. Điều này thường xảy ra khi một đại lý mua hàng hoặc kỹ sư được chỉ định đang cân nhắc một sản phẩm thay thế không theo truyền thống cho một sản phẩm hiện có. Rất ít người sẵn sàng mạo hiểm bị phát hiện.
Trong một số trường hợp, những thay đổi có thể không chỉ cần thiết mà còn là điều cần thiết. Đại dịch COVID-19 đã dẫn đến những thay đổi bất ngờ về tính khả dụng của một số loại ống và kích thước nhất định cho đường ống dẫn chất lỏng bằng thép. Các lĩnh vực sản phẩm bị ảnh hưởng là những lĩnh vực được sử dụng trong ngành ô tô, điện, thiết bị hạng nặng và bất kỳ ngành sản xuất ống nào khác sử dụng đường ống áp suất cao, đặc biệt là đường ống thủy lực.
Khoảng cách này có thể được lấp đầy với chi phí tổng thể thấp hơn bằng cách xem xét một loại ống thép đã được thiết lập nhưng thích hợp. Việc lựa chọn sản phẩm phù hợp cho một ứng dụng đòi hỏi một số nghiên cứu để xác định khả năng tương thích của chất lỏng, áp suất vận hành, tải trọng cơ học và loại kết nối.
Xem xét kỹ hơn các thông số kỹ thuật cho thấy J356A có thể tương đương với J525 thực sự. Bất chấp đại dịch, nó vẫn có sẵn với mức giá thấp hơn thông qua chuỗi cung ứng đã được chứng minh. Nếu giải quyết các vấn đề về hình dạng cuối cùng ít tốn công sức hơn so với việc tìm kiếm J525, nó có thể giúp các OEM giải quyết các thách thức về hậu cần trong kỷ nguyên COVID-19 và sau đó.
Tạp chí Tube & Pipe 于1990 Tạp chí Tube & Pipe Tạp chí 于1990 Tạp chí Tube & Pipe năm 1990 Tạp chí Tube & Pipe là một trong những cuốn sách nổi tiếng về ống và ống nước của ông, được viết vào năm 1990 vào năm 1990. Tạp chí Tube & Pipe Journal trở thành tạp chí đầu tiên dành riêng cho ngành ống kim loại vào năm 1990.Ngày nay, đây vẫn là ấn phẩm công nghiệp duy nhất ở Bắc Mỹ và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia trong ngành ống.
Bây giờ với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.
Phiên bản kỹ thuật số của The Tube & Pipe Journal hiện đã có thể truy cập đầy đủ, giúp bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, nơi giới thiệu công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Bây giờ với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.