Müxtəlif sınaq protokollarının (Brinell, Rockwell, Vickers) sınaqdan keçirilən layihəyə xas prosedurları var. Rockwell T sınağı, borunu uzununa kəsməklə və divarı xarici diametrdən deyil, daxili diametrdən sınaqdan keçirməklə yüngül divar borularını yoxlamaq üçün uyğundur.
Boru sifariş etmək, avtomobil dilerinə gedib avtomobil və ya yük maşını sifariş etmək kimidir. Bu gün mövcud olan çoxsaylı seçimlər alıcılara avtomobili müxtəlif yollarla — daxili və xarici rənglər, daxili bəzək paketləri, xarici stil seçimləri, güc ötürücüsü seçimləri və demək olar ki, ev əyləncə sistemi ilə rəqabət aparan audio sistemlə — fərdiləşdirməyə imkan verir. Bütün bu seçimləri nəzərə alsaq, standart, əlavəsiz bir avtomobildən məmnun olmaya bilərsiniz.
Polad borular məhz budur. Minlərlə seçim və ya spesifikasiyaya malikdir. Ölçülərə əlavə olaraq, spesifikasiyada kimyəvi və bir neçə mexaniki xüsusiyyətlər, məsələn, minimum axıcılıq möhkəmliyi (MYS), son dartılma möhkəmliyi (UTS) və sıradan çıxmadan əvvəl minimum uzanma sadalanır. Bununla belə, sənayedə bir çoxları - mühəndislər, satınalma agentləri və istehsalçılar - "normal" qaynaqlanmış borunun istifadəsini tələb edən və yalnız bir xüsusiyyəti - sərtliyi göstərən qəbul edilmiş sənaye qısaltmalarından istifadə edirlər.
Tək bir xüsusiyyətə görə avtomobil sifariş etməyə çalışın ("Mənə avtomatik transmissiyalı avtomobil lazımdır") və satıcı ilə çox uzağa getməyəcəksiniz. O, bir çox seçimləri olan sifariş formasını doldurmalıdır. Boru sadəcə budur - tətbiq üçün düzgün borunu əldə etmək üçün boru istehsalçısının sərtlikdən daha çox məlumata ehtiyacı var.
Sərtlik digər mexaniki xüsusiyyətlərin tanınmış əvəzedicisinə necə çevrilir? Çox güman ki, bu, boru istehsalçısından başlayıb. Sərtlik testi sürətli, asan və nisbətən ucuz avadanlıq tələb etdiyindən, boru satıcıları tez-tez iki borunu müqayisə etmək üçün sərtlik testindən istifadə edirlər. Sərtlik testini aparmaq üçün onlara lazım olan tək şey hamar boru uzunluğu və sınaq stendidir.
Boru sərtliyi UTS ilə yaxşı korrelyasiya edir və bir qayda olaraq, faizlər və ya faiz diapazonları MYS-i qiymətləndirməkdə faydalıdır, buna görə də sərtlik testinin digər xüsusiyyətlər üçün necə uyğun bir proksi ola biləcəyini görmək asandır.
Həmçinin, digər testlər nisbətən mürəkkəbdir. Sərtlik testi tək bir maşında cəmi bir dəqiqə və ya daha çox vaxt aparsa da, MYS, UTS və elongasiya testi nümunənin hazırlanmasını və böyük laboratoriya avadanlıqlarına əhəmiyyətli investisiya qoyuluşunu tələb edir. Müqayisə üçün, boru dəyirmanı operatorunun sərtlik testini aparması saniyələr, peşəkar metallurgiya texnikinin isə dartılma testini aparması saatlar çəkir. Sərtlik yoxlamasını aparmaq çətin deyil.
Bu o demək deyil ki, mühəndis boru istehsalçıları sərtlik testindən istifadə etmirlər. Əksər insanların istifadə etdiyini söyləmək olar, amma onlar bütün sınaq avadanlıqlarında ölçmə təkrarlanabilirliyi və təkrarlana bilmə qiymətləndirmələri apardıqları üçün testin məhdudiyyətlərindən yaxşı xəbərdardırlar. Əksəriyyəti boru sərtliyinin qiymətləndirilməsini istehsal prosesinin bir hissəsi kimi istifadə edir, lakin onlar bundan boru xüsusiyyətlərini ölçmək üçün istifadə etmirlər. Bu, sadəcə keçərli/uğursuz bir testdir.
Niyə MYS, UTS və minimum uzanma haqqında bilməlisiniz? Onlar borunun yığılma zamanı necə davranacağını göstərir.
MYS materialın daimi deformasiyasına səbəb olan minimum qüvvədir. Düz bir məftili (məsələn, palto askısı) bir az əyməyə və təzyiqi azaltmağa çalışsanız, iki şeydən biri baş verəcək: o, ilkin vəziyyətinə (düz) qayıdacaq və ya əyilmiş qalacaq. Əgər hələ də düzdürsə, MYS-i keçməmisiniz. Əgər hələ də əyilmişdirsə, onu aşmısınız.
İndi telin hər iki ucunu kəlbətinlə sıxın. Teli iki hissəyə ayıra bilsəniz, UTS-i aşmısınız. Ona çox gərginlik verirsiniz və fövqəltəbii səyinizi göstərmək üçün iki teliniz var. Telin orijinal uzunluğu 5 düymdürsə və sıradan çıxdıqdan sonra iki uzunluq cəmi 6 düymə çatırsa, tel 1 düym və ya 20% dartılır. Faktiki uzanma testi sıradan çıxma nöqtəsindən 2 düym məsafədə ölçülür, amma nə olursa olsun - dartma teli konsepsiyası UTS-i göstərir.
Dənəciklərin görünməsi üçün polad fotomikroqraf nümunələri kəsilməli, cilalanmalı və yüngül turşulu məhlul (adətən azot turşusu və spirt (nitroetanol)) istifadə edilərək oyulmalıdır. Polad dənəciklərini yoxlamaq və dənəcik ölçüsünü təyin etmək üçün adətən 100x böyütmə istifadə olunur.
Sərtlik, materialın zərbəyə necə reaksiya verdiyini göstərən bir sınağa aiddir. Təsəvvür edin ki, qısa bir boru parçasını dişli çənələri olan bir vizaya yerləşdirib vizanı bağlamaq üçün çevirin. Borunu yastılaşdırmaqla yanaşı, vizanın çənələri borunun səthində də oyuqlar buraxır.
Sərtlik testi belə işləyir, amma o qədər də kobud deyil. Bu testdə təsir ölçüsü və təzyiq tənzimlənir. Bu qüvvələr səthi deformasiya edir və çökəklik və ya çuxur yaradır. Çuxurun ölçüsü və ya dərinliyi metalın sərtliyini müəyyən edir.
Poladın qiymətləndirilməsi üçün ümumi sərtlik testləri Brinell, Vickers və Rockwell-dir. Hər birinin öz şkalası var və bəzilərinin Rockwell A, B və C kimi birdən çox sınaq metodu var. Polad borular üçün ASTM Spesifikasiyası A513 Rockwell B testinə (qısaldılmış HRB və ya RB) istinad edir. Rockwell B testi, kiçik bir ön yük və 100 kqf ilkin yük arasında 1⁄16 düym diametrli polad top ilə poladın nüfuzetmə fərqini ölçür. Standart mülayim polad üçün tipik nəticə HRB 60-dır.
Materialşünaslar sərtliyin UTS ilə xətti əlaqəli olduğunu bilirlər. Buna görə də, müəyyən bir sərtlik UTS-i proqnozlaşdıra bilər. Eynilə, boru istehsalçıları MYS və UTS-in əlaqəli olduğunu bilirlər. Qaynaqlanmış boru üçün MYS adətən UTS-in 70%-dən 85%-ə qədərini təşkil edir. Dəqiq miqdar borunun hazırlanma prosesindən asılıdır. HRB 60-ın sərtliyi kvadrat düym üçün 60.000 funt (PSI) UTS və 80% və ya 48.000 PSI MYS ilə korrelyasiya olunur.
Ümumi istehsalda ən çox yayılmış boru spesifikasiyası maksimum sərtlikdir. Ölçüyə əlavə olaraq, mühəndis yaxşı işləmə diapazonunda qaynaqlanmış elektrik müqavimətli qaynaqlanmış (ERW) boru müəyyən etməklə məşğul idi ki, bu da komponent rəsmində ehtimal ki, HRB 60 maksimum sərtliyinin tapılmasına səbəb ola bilər. Təkcə bu qərar sərtliyin özü də daxil olmaqla bir sıra son mexaniki xüsusiyyətlərə gətirib çıxarır.
Birincisi, HRB 60-ın sərtliyi bizə çox şey demir. HRB 60 göstəricisi ölçüsüz bir rəqəmdir. HRB 59 ilə qiymətləndirilən material HRB 60 ilə sınaqdan keçirilmiş materialdan daha yumşaqdır və HRB 61 HRB 60-dan daha sərtdir, bəs nə qədər? Həcm (desibellərlə ölçülür), fırlanma momenti (funt-futlarla ölçülür), sürət (zama nisbətən məsafə ilə ölçülür) və ya UTS (kvadrat düym üçün funtlarla ölçülür) kimi ölçülə bilməz. HRB 60 göstəricisi bizə konkret bir şey demir. Bu, materialın xüsusiyyətidir, lakin fiziki xüsusiyyət deyil. İkincisi, sərtlik testi təkrarlanabilirlik və ya təkrarlanabilirlik üçün uyğun deyil. Test nümunəsində iki yeri qiymətləndirmək, hətta test yerləri bir-birinə yaxın olsa belə, çox vaxt sərtlik göstəricilərində böyük bir dəyişikliyə səbəb olur. Bu məsələni çətinləşdirən testin təbiətidir. Bir mövqe ölçüldükdən sonra nəticələri yoxlamaq üçün ikinci dəfə ölçülə bilməz. Testin təkrarlanabilirliyi mümkün deyil.
Bu, sərtlik testinin əlverişsiz olduğu anlamına gəlmir. Əslində, bu, materialın UTS-i üçün yaxşı bir bələdçi təmin edir və yerinə yetirilməsi tez və asan bir testdir. Bununla belə, boruların dəqiqləşdirilməsi, alınması və istehsalı ilə məşğul olan hər kəs onun sınaq parametri kimi məhdudiyyətlərindən xəbərdar olmalıdır.
"Normal" boru dəqiq müəyyən edilmədiyindən, lazım olduqda, boru istehsalçıları onu tez-tez ASTM A513-də müəyyən edilmiş ən çox istifadə edilən iki polad boru və boru növünə endirirlər: 1008 və 1010. Bütün digər boru növləri aradan qaldırıldıqdan sonra belə, bu iki boru növünün mexaniki xüsusiyyətləri baxımından imkanlar genişdir. Əslində, bu boru növləri istənilən növdən ən geniş mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir.
Məsələn, MYS aşağı və uzanma yüksək olduqda boru yumşaq adlandırılır. Bu o deməkdir ki, nisbətən yüksək MYS və nisbətən aşağı uzanmaya malik sərt kimi təsvir edilən borudan daha yaxşı dartılma, əyilmə və bərkimə göstəricilərinə malikdir. Bu, askılar və qazmalar kimi yumşaq və sərt məftillər arasındakı fərqə bənzəyir.
Uzatmanın özü boruların vacib tətbiqlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərən digər bir amildir. Yüksək uzanmaya malik borular dartılma qüvvələrinə davam gətirə bilər; aşağı uzanmaya malik materiallar daha kövrəkdir və buna görə də fəlakətli yorğunluq tipli nasazlıqlara daha çox meyllidir. Lakin, uzanma birbaşa sərtliklə əlaqəli yeganə mexaniki xüsusiyyət olan UTS ilə əlaqəli deyil.
Boruların mexaniki xüsusiyyətləri niyə bu qədər dəyişir? Birincisi, kimyəvi tərkibi fərqlidir. Polad dəmir, karbon və digər vacib ərintilərin bərk məhluludur. Sadəlik üçün burada yalnız karbon faizləri ilə məşğul olacağıq. Karbon atomları dəmir atomlarının bir hissəsini əvəz edərək poladın kristal quruluşunu əmələ gətirir. ASTM 1008, karbon tərkibi 0%-dən 0,10%-ə qədər olan hərtərəfli ilkin dərəcədir. Sıfır, poladdakı karbon tərkibi çox aşağı olduqda unikal xüsusiyyətlər yaradan çox xüsusi bir rəqəmdir. ASTM 1010, karbon tərkibinin 0,08% ilə 0,13% arasında olduğunu göstərir. Bu fərqlər böyük görünmür, lakin başqa yerlərdə böyük fərq yaratmaq üçün kifayət qədər böyükdür.
İkincisi, polad boru yeddi fərqli istehsal prosesində istehsal edilə və ya istehsal oluna bilər. ERW boru istehsalı ilə əlaqəli ASTM A513 yeddi növ sadalayır:
Əgər poladın kimyəvi tərkibi və boru istehsal mərhələləri poladın sərtliyinə təsir etmirsə, onda bu nədir? Bu suala cavab vermək detalları araşdırmaq deməkdir. Bu sual daha iki sual doğurur: Hansı detallar və nə qədər yaxın?
Poladı təşkil edən dənəciklər haqqında təfərrüatlar ilk cavabdır. Polad ilkin polad fabrikində istehsal edildikdə, tək bir xüsusiyyətə malik böyük bir blok halına soyumur. Polad soyuduqca, poladın molekulları qar dənəciklərinin necə əmələ gəldiyinə bənzər şəkildə təkrarlanan naxışlar (kristallar) şəklində təşkil olunur. Kristallar əmələ gəldikdən sonra, onlar dənəciklər adlanan qruplara birləşirlər. Soyutma davam etdikcə, dənəciklər böyüyür və təbəqə və ya lövhə boyunca əmələ gəlir. Son polad molekulları dənəciklər tərəfindən udulduqca dənəciklər böyüməyi dayandırır. Bütün bunlar mikroskopik səviyyədə baş verir, çünki orta ölçülü polad dənəciyi təxminən 64 µ və ya 0,0025 düym enindədir. Hər dənəcik digərinə bənzəsə də, eyni deyil. Ölçüsü, istiqaməti və karbon tərkibi baxımından bir qədər fərqlənirlər. Dənəciklər arasındakı sərhəd dənəcik sərhədi adlanır. Məsələn, yorğunluq çatları səbəbindən polad sıradan çıxdıqda, dənəcik sərhədləri boyunca sıradan çıxmağa meyllidir.
Görünən dənəcikləri görmək üçün nə qədər uzaqdan baxmaq lazımdır? 100 dəfə böyütmə və ya insan görmə qabiliyyətinin 100 dəfə artırılması kifayətdir. Lakin, emal olunmamış polada 100 dəfə gücdə baxmaq çox şey aşkar etmir. Nümunə, nümunənin cilalanması və səthinin nitroetanol aşındırıcısı adlanan turşu (adətən azot turşusu və spirt) ilə aşındırılması ilə hazırlanır.
Poladın zədələnmədən əvvəl tab gətirə biləcəyi zərbə möhkəmliyini, MYS, UTS və uzanmanı müəyyən edən dənəciklər və onların daxili qəfəsidir.
Polad istehsalı mərhələləri, məsələn, zolağın isti və soyuq yayılması, dənəvər strukturuna gərginlik tətbiq edir; əgər onlar formasını daimi olaraq dəyişirlərsə, bu, gərginliyin dənəvər strukturu deformasiya etdiyi deməkdir. Digər emal mərhələləri, məsələn, poladı rulonlara çevirmək, açmaq və polad dənəvər strukturlarını boru dəyirmanı vasitəsilə deformasiya etmək (borunu formalaşdırmaq və ölçüsünü artırmaq üçün). Borunu mandrel üzərində soyuq çəkmək, uc formalaşdırmaq və əymək kimi istehsal mərhələləri kimi, materiala da təzyiq göstərir. Dənəvər strukturundakı dəyişikliklərə çıxıqlar deyilir.
Yuxarıda göstərilən addımlar poladın elastikliyini, yəni dartılma (açılma) gərginliyinə davam gətirmə qabiliyyətini azaldır. Polad kövrək olur, yəni üzərində işləməyə davam etsəniz, qırılma ehtimalı daha yüksəkdir. Uzatma elastikliyin bir komponentidir (sıxılma qabiliyyəti isə başqa bir komponentdir). Uğursuzluğun ən çox sıxılma zamanı deyil, dartılma gərginliyi zamanı baş verdiyini anlamaq vacibdir. Polad nisbətən yüksək uzanma qabiliyyətinə görə dartılma gərginliyinə çox davamlıdır. Lakin, polad sıxılma gərginliyi altında asanlıqla deformasiya olunur - o, elastikdir - bu da üstünlükdür.
Beton yüksək sıxılma möhkəmliyinə, lakin betonla müqayisədə aşağı elastikliyə malikdir. Bu xüsusiyyətlər poladın xüsusiyyətlərinin əksidir. Buna görə də yollar, binalar və səkilər üçün istifadə olunan beton tez-tez armaturla təchiz olunur. Nəticədə iki materialın möhkəmliyinə malik bir məhsul əldə edilir: gərginlik altında polad möhkəm, təzyiq altında isə beton möhkəmdir.
Soyuq emal zamanı poladın elastikliyi azaldıqca sərtliyi artır. Başqa sözlə, o, sərtləşəcək. Vəziyyətdən asılı olaraq, bu, bir üstünlük ola bilər; lakin, sərtlik kövrəkliklə eyniləşdirildiyi üçün bu, bir dezavantaj ola bilər. Yəni, polad sərtləşdikcə daha az elastik olur; buna görə də onun sıradan çıxma ehtimalı daha yüksəkdir.
Başqa sözlə, hər bir proses mərhələsi borunun elastikliyinin bir hissəsini sərf edir. Hissə işlədikcə sərtləşir və çox sərtdirsə, əsasən faydasızdır. Sərtlik kövrəklikdir və kövrək boru istifadə edildikdə sıradan çıxma ehtimalı var.
İstehsalçının bu halda hər hansı bir seçimi varmı? Bir sözlə, bəli. Bu seçim tavlamadır və olduqca sehrli olmasa da, sehrə mümkün qədər yaxındır.
Sadə dillə desək, tavlama metal üzərindəki fiziki gərginliyin bütün təsirlərini aradan qaldırır. Bu proses metalı gərginlikdən azad olma və ya yenidən kristallaşma temperaturuna qədər qızdırır və bununla da çıxıqları aradan qaldırır. Tavlama prosesində istifadə olunan xüsusi temperaturdan və vaxtdan asılı olaraq, proses onun elastikliyinin bir hissəsini və ya hamısını bərpa edir.
Tavlama və nəzarətli soyutma dənəciklərin böyüməsini təşviq edir. Məqsəd materialın kövrəkliyini azaltmaqdırsa, bu faydalıdır, lakin nəzarətsiz dənəciklərin böyüməsi metalı çox yumşalda bilər və bu da onu nəzərdə tutulan istifadəsi üçün yararsız hala gətirə bilər. Tavlama prosesini dayandırmaq başqa bir sehrli şeydir. Düzgün temperaturda düzgün söndürmə agenti ilə düzgün zamanda söndürmək, poladın bərpa xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün prosesi tez bir zamanda dayandırır.
Sərtlik spesifikasiyasından imtina etməliyikmi? Xeyr. Sərtlik xüsusiyyətləri polad boruları təyin edərkən ilk növbədə istinad nöqtəsi kimi dəyərlidir. Faydalı bir ölçü olan sərtlik, boru materialı sifariş edərkən göstərilməli və alındıqdan sonra yoxlanılmalı (və hər göndərmə ilə qeyd olunmalı) bir neçə xüsusiyyətdən biridir. Sərtlik yoxlaması yoxlama standartı olduqda, müvafiq miqyas dəyərlərinə və nəzarət diapazonlarına malik olmalıdır.
Lakin, bu, materialın uyğunlaşdırılması (qəbul edilməsi və ya rədd edilməsi) üçün əsl test deyil. Sərtliyə əlavə olaraq, istehsalçılar borunun tətbiqindən asılı olaraq MYS, UTS və ya minimum uzanma kimi digər müvafiq xüsusiyyətləri müəyyən etmək üçün bəzən daşınmaları sınaqdan keçirməlidirlər.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
"Tube & Pipe Journal" 1990-cı ildə metal boru sənayesinə xidmət göstərən ilk jurnal oldu. Bu gün Şimali Amerikada bu sahəyə həsr olunmuş yeganə nəşr olaraq qalır və boru mütəxəssisləri üçün ən etibarlı məlumat mənbəyinə çevrilib.
İndi FABRICATOR-un rəqəmsal nəşrinə tam giriş imkanı ilə dəyərli sənaye resurslarına asanlıqla çıxış əldə edə bilərsiniz.
"The Tube & Pipe Journal"ın rəqəmsal nəşri artıq tam əlçatandır və dəyərli sənaye resurslarına asanlıqla çıxış təmin edir.
Metal ştamplama bazarı üçün ən son texnoloji irəliləyişləri, ən yaxşı təcrübələri və sənaye xəbərlərini təqdim edən STAMPING Journal-ın rəqəmsal nəşrinə tam giriş əldə edin.
Əlavə istehsalın əməliyyat səmərəliliyini artırmaq və mənfəəti artırmaq üçün necə istifadə edilə biləcəyini öyrənmək üçün Əlavə Hesabatının rəqəmsal nəşrinə tam giriş əldə edin.
İndi The Fabricator en Español-un rəqəmsal nəşrinə tam giriş imkanı ilə dəyərli sənaye resurslarına asanlıqla çıxış əldə edə bilərsiniz.