Nota de l'editor: Aquest article és el segon d'una sèrie de dues parts sobre el mercat i la fabricació de línies de transferència de líquids de petit diàmetre per a aplicacions d'alta pressió. La primera secció tracta la disponibilitat nacional de productes convencionals per a aquestes aplicacions, que són poc freqüents. La segona part tracta dos productes no tradicionals en aquest mercat.
Els dos tipus de canonades hidràuliques soldades designades per la Society of Automotive Engineers (SAE-J525 i SAE-J356A) comparteixen una font comuna, així com les seves especificacions escrites. Les tires d'acer planes es tallen a l'amplada i es formen en tubs mitjançant perfilat. Després de polir les vores de la tira amb una eina amb aletes, la canonada s'escalfa mitjançant soldadura per resistència d'alta freqüència i es forja entre rodets de pressió per formar una soldadura. Després de la soldadura, la rebava del diàmetre exterior es retira amb un suport, que normalment està fet de carbur de tungstè. El flash d'identificació es retira o s'ajusta a l'alçada màxima de disseny mitjançant l'eina de bloqueig.
La descripció d'aquest procés de soldadura és general i hi ha moltes petites diferències de procés en la producció real (vegeu la figura 1). Tanmateix, comparteixen moltes propietats mecàniques.
Les fallades de les canonades i els modes de fallada comuns es poden dividir en càrregues de tracció i de compressió. En la majoria de materials, la tensió de tracció és inferior a la tensió de compressió. Tanmateix, la majoria dels materials són molt més forts en compressió que en tensió. El formigó n'és un exemple. És altament compressible, però tret que es modeli amb una xarxa interna de barres d'armadura (barres d'acer), és fàcil de trencar. Per aquest motiu, l'acer es sotmet a proves de tracció per determinar la seva resistència a la tracció final (UTS). Les tres mides de mànega hidràulica tenen els mateixos requisits: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
A causa de la capacitat de les canonades a pressió per suportar la pressió hidràulica, pot ser necessari un càlcul i una prova de fallada separats, coneguts com a prova d'esclat. Es poden utilitzar càlculs per determinar la pressió d'esclat final teòrica, tenint en compte el gruix de la paret, la pressió d'esclat màxima (UTS) i el diàmetre exterior del material. Com que els tubs J525 i J356A poden tenir la mateixa mida, l'única variable és la pressió d'esclat màxima (UTS). Proporciona una resistència a la tracció típica de 50.000 psi amb una pressió d'esclat predictiva de 0,500 x 0,049 polzades. Els tubs són els mateixos per a tots dos productes: 10.908 psi.
Tot i que les prediccions calculades són les mateixes, una diferència en l'aplicació pràctica es deu al gruix real de la paret. En el J356A, la rebava interna és ajustable a una mida màxima que depèn del diàmetre del tub, tal com es descriu a l'especificació. Per als productes J525 desbarbats, el procés de desbarbat normalment redueix intencionadament el diàmetre interior en uns 0,002 polzades, cosa que resulta en un aprimament localitzat de la paret a la zona de soldadura. Tot i que el gruix de la paret s'omple amb un treball en fred posterior, la tensió residual i l'orientació del gra poden diferir del metall base, i el gruix de la paret pot ser lleugerament més prim que el tub comparable especificat a J356A.
Depenent de l'ús final de la canonada, cal eliminar o aplanar (o aplanar) les rebaves internes per eliminar possibles vies de fuita, principalment les formes d'extrems acampanats de paret simple. Tot i que es creu que el J525 té un interior llis i, per tant, no té fuites, això és una idea errònia. La canonada J525 pot desenvolupar ratlles interiors a causa d'un treball en fred inadequat, cosa que provoca fuites a la connexió.
Comenceu a desbarbar tallant (o raspant) el cordó de soldadura de la paret del diàmetre interior. L'eina de neteja està fixada a un mandril suportat per rodets dins del tub, just darrere de l'estació de soldadura. Mentre l'eina de neteja treia el cordó de soldadura, els rodets van rodar accidentalment sobre algunes de les esquitxades de soldadura, fent que colpegessin la superfície del diàmetre interior del tub (vegeu la Figura 2). Això és un problema per a tubs lleugerament mecanitzats, com ara tubs tornejats o polits.
Treure la purpurina del tub no és fàcil. El procés de tall converteix la purpurina en un fil llarg i enredat d'acer afilat. Tot i que l'extracció és un requisit, sovint és un procés manual i imperfecte. De vegades, les seccions dels tubs de bufanda surten del territori del fabricant del tub i s'envien als clients.
Arròs. 1. El material SAE-J525 es produeix en massa, cosa que requereix una inversió i una mà d'obra importants. Productes tubulars similars fabricats amb SAE-J356A es mecanitzen completament en molins de tubs de recuit en línia, de manera que és més eficient.
Per a canonades més petites, com ara línies de líquid de menys de 20 mm de diàmetre, el desbarbat de la part interna no sol ser tan important, ja que aquests diàmetres no requereixen un pas addicional d'acabat de la part interna. L'única advertència és que l'usuari final només ha de considerar si una alçada de control de flaix consistent crearà un problema.
L'excel·lència en el control de la flama ID comença amb un condicionament, tall i soldadura precisos de les tires. De fet, les propietats de la matèria primera del J356A han de ser més estrictes que les del J525, ja que el J356A té més restriccions sobre la mida del gra, les inclusions d'òxid i altres paràmetres de fabricació d'acer a causa del procés de dimensionament en fred que implica.
Finalment, la soldadura interior sovint requereix refrigerant. La majoria dels sistemes utilitzen el mateix refrigerant que l'eina de la filera, però això pot crear problemes. Tot i estar filtrats i desgreixats, els refrigerants dels molí sovint contenen quantitats significatives de partícules metàl·liques, diversos olis i altres contaminants. Per tant, el tub J525 requereix un cicle de rentat amb càustica calenta o un altre pas de neteja equivalent.
Els condensadors, els sistemes d'automoció i altres sistemes similars requereixen una neteja de les canonades, i la neteja adequada es pot fer a la fàbrica. El J356A surt de la fàbrica amb un forat net, un contingut d'humitat controlat i un residu mínim. Finalment, és una pràctica habitual omplir cada tub amb un gas inert per evitar la corrosió i segellar els extrems abans de l'enviament.
Les canonades J525 es normalitzen després de la soldadura i després es treballen en fred (estiren). Després del treball en fred, la canonada es torna a normalitzar per complir tots els requisits mecànics.
Els passos de normalització, trefilatge i segona normalització requereixen transportar el tub al forn, a l'estació de trefilatge i de tornada al forn. Depenent de les especificitats de l'operació, aquests passos requereixen altres subpassos separats com ara el repuntat (abans de pintar), el gravat i l'endreçament. Aquests passos són costosos i requereixen molts recursos de temps, mà d'obra i diners. Els tubs trefilats en fred s'associen amb una taxa de residus del 20% en la producció.
El tub J356A es normalitza al laminador després de la soldadura. El tub no toca el terra i viatja des dels passos inicials de conformació fins al tub acabat en una seqüència contínua de passos al laminador. Els tubs soldats com el J356A tenen un 10% de malbaratament en la producció. Si la resta de factors són iguals, això significa que les làmpades J356A són més barates de fabricar que les làmpades J525.
Tot i que les propietats d'aquests dos productes són similars, no són iguals des d'un punt de vista metal·lúrgic.
Els tubs J525 estirats en fred requereixen dos tractaments de normalització preliminars: després de la soldadura i després del estirat. Les temperatures de normalització (900 °C o 1650 °F) provoquen la formació d'òxids superficials, que normalment s'eliminen amb àcid mineral (normalment sulfúric o clorhídric) després del recuit. El decapat té un gran impacte ambiental pel que fa a les emissions a l'aire i els fluxos de residus rics en metalls.
A més, la normalització de la temperatura a l'atmosfera reductora del forn de solera de rodets condueix al consum de carboni a la superfície de l'acer. Aquest procés, la descarburació, deixa una capa superficial molt més feble que el material original (vegeu la Figura 3). Això és especialment important per a les canonades de paret fina. Amb un gruix de paret de 0,030″, fins i tot una petita capa de descarburació de 0,003″ reduirà la paret efectiva en un 10%. Aquestes canonades debilitades poden fallar a causa de l'estrès o la vibració.
Figura 2. Una eina de neteja del diàmetre interior (no mostrada) està suportada per rodets que es mouen al llarg del diàmetre interior de la canonada. Un bon disseny de rodets redueix la quantitat de salpicadures de soldadura que roden a la paret de la canonada. Eines Nielsen
Les canonades J356 es processen per lots i requereixen un recuit en un forn de solera de rodets, però això no es limita a això. La variant, J356A, es mecanitza completament en un laminador mitjançant inducció incorporada, un procés d'escalfament molt més ràpid que un forn de solera de rodets. Això escurça el temps de recuit, reduint així la finestra d'oportunitat per a la descarburació de minuts (o fins i tot hores) a segons. Això proporciona a J356A un recuit uniforme sense òxid ni descarburació.
Els tubs utilitzats per a les línies hidràuliques han de ser prou flexibles per ser doblegats, expandits i formats. Els corbes són necessaris per portar el fluid hidràulic del punt A al punt B, passant per diversos corbes i girs al llarg del camí, i l'abocinament és la clau per proporcionar un mètode de connexió final.
En una situació de "gallina o ou", les xemeneies es van dissenyar per a connexions de cremadors de paret simple (per tant, amb un diàmetre interior llis), o podria haver passat el contrari. En aquest cas, la superfície interior del tub s'ajusta perfectament a la presa del connector de passador. Per garantir una connexió metall-metall ajustada, la superfície de la canonada ha de ser el més llisa possible. Aquest accessori va aparèixer a la dècada de 1920 per a la naixent Divisió Aèria de la Força Aèria dels Estats Units. Aquest accessori es va convertir més tard en l'escampada estàndard de 37 graus que s'utilitza àmpliament avui dia.
Des del començament del període de la COVID-19, el subministrament de tubs estirats amb diàmetres interiors llisos ha disminuït significativament. Els materials disponibles tendeixen a tenir terminis de lliurament més llargs que en el passat. Aquest canvi en les cadenes de subministrament es pot abordar redissenyant les connexions finals. Per exemple, una sol·licitud de cotització que requereix un cremador de paret simple i especifica J525 és una candidata per substituir un cremador de paret doble. Es pot utilitzar qualsevol tipus de tub hidràulic amb aquesta connexió final. Això obre oportunitats per utilitzar el J356A.
A més de les connexions acampanades, els segells mecànics amb junta tòrica també són habituals (vegeu la figura 5), ​​especialment per a sistemes d'alta pressió. Aquest tipus de connexió no només és menys estanca que una acampanada de paret simple perquè utilitza segells elastomèrics, sinó que també és més versàtil: es pot formar al final de qualsevol tipus comú de canonada hidràulica. Això proporciona als fabricants de canonades més oportunitats a la cadena de subministrament i un millor rendiment econòmic a llarg termini.
La història industrial està plena d'exemples de productes tradicionals que arrelen en un moment en què és difícil que el mercat canviï de direcció. Un producte de la competència, fins i tot un que sigui significativament més barat i compleixi tots els requisits del producte original, pot ser difícil d'establir-se al mercat si sorgeixen sospites. Això sol passar quan un agent de compres o un enginyer assignat està considerant un substitut no tradicional per a un producte existent. Pocs estan disposats a arriscar-se a ser descoberts.
En alguns casos, els canvis poden no ser només necessaris, sinó necessaris. La pandèmia de la COVID-19 ha provocat canvis inesperats en la disponibilitat de certs tipus i mides de canonades per a canonades de fluids d'acer. Les àrees de productes afectades són les que s'utilitzen en les indústries de l'automoció, l'electricitat, els equips pesants i qualsevol altra indústria de fabricació de canonades que utilitzi línies d'alta pressió, especialment línies hidràuliques.
Aquesta mancança es pot omplir a un cost global més baix considerant un tipus de tub d'acer establert però de nínxol. Seleccionar el producte adequat per a una aplicació requereix una mica de recerca per determinar la compatibilitat de fluids, la pressió de funcionament, la càrrega mecànica i el tipus de connexió.
Una anàlisi més detallada de les especificacions mostra que el J356A pot ser equivalent al J525 real. Malgrat la pandèmia, encara està disponible a un preu més baix a través d'una cadena de subministrament provada. Si resoldre problemes de forma final requereix menys mà d'obra que trobar J525, podria ajudar els fabricants d'equips originals a resoldre els reptes logístics de l'era de la COVID-19 i més enllà.
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。 Revista de tubs i canonades de 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal es va convertir en la primera revista dedicada a la indústria de les canonades metàl·liques el 1990.Avui dia, continua sent l'única publicació del sector a Amèrica del Nord i s'ha convertit en la font d'informació més fiable per als professionals de la indústria de les canonades.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Obtingueu accés digital complet a STAMPING Journal, que presenta les últimes tecnologies, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés digital complet a The Fabricator en espanyol, teniu fàcil accés a recursos valuosos del sector.