Бележка на редактора: Тази статия е втората от поредица от две части за пазара и производството на тръбопроводи за пренос на течности с малък диаметър за приложения с високо налягане. Първата част обсъжда наличието на конвенционални продукти за тези приложения в страната, които са рядкост. Втората част разглежда два нетрадиционни продукта на този пазар.
Двата вида заварени хидравлични тръби, обозначени от Обществото на автомобилните инженери – SAE-J525 и SAE-J356A – споделят общ източник, както и техните писмени спецификации. Плоските стоманени ленти се нарязват на ширина и се оформят в тръби чрез профилиране. След като краищата на лентата се полират с оребрено острие, тръбата се нагрява чрез високочестотно съпротивително заваряване и се кова между притискащи валци, за да се образува заварка. След заваряването, външният диаметър на тръбата се отстранява с държач, който обикновено е изработен от волфрамов карбид. Идентификационната светкавица се отстранява или регулира до максималната проектна височина с помощта на заключващия инструмент.
Описанието на този процес на заваряване е общо и има много малки разлики в процеса в реалното производство (вижте Фигура 1). Те обаче споделят много механични свойства.
Повредите на тръбите и често срещаните режими на повреда могат да бъдат разделени на опънни и компресионни натоварвания. В повечето материали напрежението на опън е по-ниско от напрежението на натиск. Повечето материали обаче са много по-здрави на натиск, отколкото на опън. Бетонът е пример. Той е силно свиваем, но освен ако не е формован с вътрешна мрежа от арматурни пръти, е лесно да се счупи. Поради тази причина стоманата се изпитва на опън, за да се определи нейната крайна якост на опън (UTS). И трите размера хидравлични маркучи имат едни и същи изисквания: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Поради способността на напорните тръби да издържат на хидравлично налягане, може да се изисква отделно изчисление и изпитване за разрушаване, известно като изпитване за спукване. Изчисленията могат да се използват за определяне на теоретичното крайно налягане на спукване, като се вземат предвид дебелината на стената, UTS и външният диаметър на материала. Тъй като тръбите J525 и J356A могат да бъдат с еднакъв размер, единствената променлива е UTS. Осигурява типична якост на опън от 50 000 psi с прогнозно налягане на спукване от 0,500 x 0,049 инча. Тръбата е еднаква и за двата продукта: 10 908 psi.
Въпреки че изчислените прогнози са едни и същи, една разлика в практическото приложение се дължи на действителната дебелина на стената. При J356A вътрешният размер на мустаците е регулируем до максимален размер в зависимост от диаметъра на тръбата, както е описано в спецификацията. За продукти J525 с обезкостяване, процесът на обезкостяване обикновено умишлено намалява вътрешния диаметър с около 0,002 инча, което води до локализирано изтъняване на стената в зоната на заваряване. Въпреки че дебелината на стената се запълва с последваща студена обработка, остатъчното напрежение и ориентацията на зърната могат да се различават от основния метал, а дебелината на стената може да е малко по-тънка от сравнимата тръба, посочена в J356A.
В зависимост от крайната употреба на тръбата, вътрешните мустаци трябва да бъдат отстранени или изравнени (или сплеснати), за да се елиминират потенциални пътища за течове, главно при едностенни разширени форми. Макар че обикновено се смята, че тръбите J525 имат гладък вътрешен диаметър и следователно не текат, това е погрешно схващане. Тръбите J525 могат да развият ивици по вътрешния диаметър поради неправилна студена обработка, което води до течове на съединението.
Започнете почистването на мустаци, като отрежете (или остържете) заваръчния шев от вътрешната стена. Инструментът за почистване е прикрепен към дорник, поддържан от ролки вътре в тръбата, точно зад заваръчната станция. Докато инструментът за почистване е отстранявал заваръчния шев, ролките неволно са претърколили част от заваръчните пръски, причинявайки им удар върху повърхността на вътрешния диаметър на тръбата (вижте Фигура 2). Това е проблем за леко обработени тръби, като например струговани или хонинговани тръби.
Премахването на светкавицата от тръбата не е лесно. Процесът на рязане превръща блясъка в дълга, заплетена нишка от остра стомана. Въпреки че премахването е задължително, то често е ръчен и несъвършен процес. Секции от тръбички с дебела обвивка понякога напускат територията на производителя на тръбичките и се изпращат на клиентите.
Райс. 1. Материалът SAE-J525 се произвежда масово, което изисква значителни инвестиции и труд. Подобни тръбни продукти, произведени с помощта на SAE-J356A, се обработват изцяло в поточни тръбопроводи за отгряване, което ги прави по-ефективни.
За по-малки тръби, като например тръбопроводи за течности с диаметър под 20 мм, почистването на вътрешния диаметър обикновено не е толкова важно, тъй като тези диаметри не изискват допълнителна стъпка за довършителни работи по вътрешния диаметър. Единственото предупреждение е, че крайният потребител трябва само да прецени дали постоянната височина на контрола на светкавицата ще създаде проблем.
Превъзходството в контрола на пламъка на ID започва с прецизно кондициониране на лентата, рязане и заваряване. Всъщност, свойствата на суровината J356A трябва да бъдат по-строги от J525, тъй като J356A има повече ограничения по отношение на размера на зърната, оксидните включвания и други параметри на производството на стомана поради процеса на студено оразмеряване.
И накрая, заваряването с вътрешен диаметър често изисква охлаждаща течност. Повечето системи използват същата охлаждаща течност като инструмента за обработка на вдлъбнатини, но това може да създаде проблеми. Въпреки че са филтрирани и обезмаслени, охлаждащите течности за мелници често съдържат значителни количества метални частици, различни масла и други замърсители. Следователно, тръбата J525 изисква цикъл на промиване с гореща каустична вода или друга еквивалентна стъпка на почистване.
Кондензаторите, автомобилните системи и други подобни системи изискват почистване на тръбите, а подходящото почистване може да се извърши в завода. J356A напуска фабриката с чист отвор, контролирано съдържание на влага и минимални остатъци. И накрая, обичайна практика е всяка тръба да се пълни с инертен газ, за ​​да се предотврати корозия и да се запечатат краищата преди изпращане.
Тръбите J525 се нормализират след заваряване и след това се подлагат на студена обработка (изтегляне). След студена обработка тръбата се нормализира отново, за да отговаря на всички механични изисквания.
Нормализирането, изтеглянето на телта и втората нормализация изискват транспортиране на тръбата до пещта, до станцията за изтегляне и обратно до пещта. В зависимост от спецификата на операцията, тези стъпки изискват други отделни подстъпки, като например фугиране (преди боядисване), ецване и изправяне. Тези стъпки са скъпи и изискват значителни времеви, трудови и парични ресурси. Студено изтеглените тръби са свързани с 20% процент на брак в производството.
Тръбата J356A се нормализира във валцовия цех след заваряване. Тръбата не докосва земята и преминава от началните етапи на формоване до готовата тръба в непрекъсната последователност от стъпки във валцовия цех. Заварените тръби като J356A имат 10% брак в производството. При равни други условия това означава, че лампите J356A са по-евтини за производство от лампите J525.
Въпреки че свойствата на тези два продукта са сходни, те не са еднакви от металургична гледна точка.
Студено изтеглените тръби J525 изискват две предварителни нормализиращи обработки: след заваряване и след изтегляне. Нормализационните температури (1650°F или 900°C) водят до образуването на повърхностни оксиди, които обикновено се отстраняват с минерална киселина (обикновено сярна или солна) след отгряване. Декапирането има голямо въздействие върху околната среда по отношение на емисиите във въздуха и богатите на метали отпадъчни потоци.
Освен това, нормализирането на температурата в редукционната атмосфера на ролковата пещ води до консумация на въглерод върху повърхността на стоманата. Този процес, обезвъглеродяване, оставя повърхностен слой, който е много по-слаб от оригиналния материал (виж Фигура 3). Това е особено важно за тънкостенни тръби. При дебелина на стената от 0,030″, дори малък слой обезвъглеродяване от 0,003″ ще намали ефективната стена с 10%. Такива отслабени тръби могат да се повредят поради напрежение или вибрации.
Фигура 2. Инструмент за почистване на вътрешен диаметър (не е показан) се поддържа от ролки, които се движат по вътрешния диаметър на тръбата. Добрият дизайн на ролките намалява количеството заваръчни пръски, които се търкалят в стената на тръбата. Инструменти на Nielsen
Тръбите J356 се обработват на партиди и изискват отгряване в ролкова пещ, но това не се ограничава до. Вариантът J356A се обработва изцяло във валцова мелница, използвайки вградена индукция, процес на нагряване, който е много по-бърз от този в ролкова пещ. Това скъсява времето за отгряване, като по този начин стеснява прозореца за декарбонизация от минути (или дори часове) до секунди. Това осигурява на J356A равномерно отгряване без оксидиране или декарбонизация.
Тръбите, използвани за хидравлични линии, трябва да са достатъчно гъвкави, за да могат да се огъват, разширяват и оформят. Огъванията са необходими, за да се пренесе хидравличната течност от точка А до точка Б, преминавайки през различни извивки и завои по пътя, а разширението е ключът към осигуряването на метод за свързване на края.
В ситуация „кокошка или яйце“, комините са били проектирани за едностенни връзки на горелката (по този начин с гладък вътрешен диаметър) или може да се е случило обратното. В този случай вътрешната повърхност на тръбата приляга плътно към гнездото на щифтовия конектор. За да се осигури плътна връзка метал-метал, повърхността на тръбата трябва да бъде възможно най-гладка. Този аксесоар се появява през 20-те години на миналия век за зараждащата се въздушна дивизия на ВВС на САЩ. По-късно този аксесоар се превръща в стандартния 37-градусов разширител, който се използва широко днес.
От началото на периода на COVID-19, предлагането на изтеглени тръби с гладки вътрешни диаметри е намаляло значително. Наличните материали обикновено имат по-дълги срокове за доставка, отколкото в миналото. Тази промяна във веригите за доставки може да бъде решена чрез препроектиране на крайните връзки. Например, RFQ (заявка за оферта), която изисква горелка с единична стена и уточнява, че J525 е кандидат за замяна на горелка с двойна стена. С тази крайна връзка може да се използва всякакъв тип хидравлична тръба. Това открива възможности за използване на J356A.
В допълнение към разширителните връзки, често срещани са и механични уплътнения с О-пръстени (вижте фигура 5), особено за системи с високо налягане. Този тип връзка не само е по-малко херметична от едностенната разширителна връзка, защото използва еластомерни уплътнения, но е и по-гъвкава – може да се оформи в края на всеки често срещан тип хидравлична тръба. Това предоставя на производителите на тръби по-големи възможности за веригата за доставки и по-добри дългосрочни икономически резултати.
Индустриалната история е пълна с примери за традиционни продукти, които се вкореняват във време, когато за пазара е трудно да промени посоката си. Конкурентен продукт – дори такъв, който е значително по-евтин и отговаря на всички изисквания на оригиналния продукт – може да бъде труден за налагане на пазара, ако възникнат подозрения. Това обикновено се случва, когато агент по покупките или назначен инженер обмисля нетрадиционен заместител на съществуващ продукт. Малцина са склонни да рискуват да бъдат разкрити.
В някои случаи промените може да са не просто необходими, а абсолютно необходими. Пандемията от COVID-19 доведе до неочаквани промени в наличността на определени видове и размери тръби за стоманени флуидни тръбопроводи. Засегнатите продуктови области са тези, използвани в автомобилната, електротехническата, тежкото оборудване и всяка друга индустрии за производство на тръби, които използват тръбопроводи за високо налягане, особено хидравлични тръбопроводи.
Тази празнина може да бъде запълнена с по-ниска обща цена, като се разгледа утвърден, но нишов тип стоманена тръба. Изборът на правилния продукт за дадено приложение изисква известно проучване, за да се определи съвместимостта с флуидите, работното налягане, механичното натоварване и вида на свързването.
По-внимателният поглед върху спецификациите показва, че J356A може да бъде еквивалентен на истинския J525. Въпреки пандемията, той все още се предлага на по-ниска цена чрез доказана верига за доставки. Ако решаването на проблеми с крайната форма е по-малко трудоемко от намирането на J525, това би могло да помогне на производителите на оригинално оборудване (OEM) да решат логистични предизвикателства в ерата на COVID-19 и след това.
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。 Списание за тръби и тръбопроводи, 1990 г. Tube & Pipe Journal стана първият журнал, посветен на индустрията за метални тръби през 1990 г. Tube & Pipe Journal става първото списание, посветено на индустрията за метални тръби през 1990 г.Днес това остава единственото индустриално издание в Северна Америка и се е превърнало в най-доверен източник на информация за професионалистите в тръбната индустрия.
Сега с пълен достъп до дигиталното издание на The FABRICATOR, лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Дигиталното издание на The Tube & Pipe Journal вече е напълно достъпно, осигурявайки лесен достъп до ценни индустриални ресурси.
Получете пълен дигитален достъп до списанието STAMPING, което представя най-новите технологии, най-добри практики и новини от индустрията за пазара на щамповане на метали.
Сега с пълен дигитален достъп до The Fabricator en Español, имате лесен достъп до ценни индустриални ресурси.