Poznámka editora: Tento článek je druhým dílem dvoudílné série o trhu a výrobě potrubí pro přenos kapalin s malým průměrem pro vysokotlaké aplikace. První část pojednává o domácí dostupnosti konvenčních produktů pro tyto aplikace, které jsou vzácné. Druhá část pojednává o dvou netradičních produktech na tomto trhu.
Dva typy svařovaných hydraulických trubek, které označuje Společnost automobilových inženýrů – SAE-J525 a SAE-J356A – sdílejí společný zdroj, stejně jako jejich písemné specifikace. Ploché ocelové pásy se řežou na šířku a profilováním se tvarují do trubek. Po vyleštění okrajů pásu žebrovaným nástrojem se trubka zahřeje vysokofrekvenčním odporovým svařováním a kuje se mezi přítlačnými válci za vzniku svaru. Po svaření se otřep z vnějšího průměru odstraní pomocí držáku, který je obvykle vyroben z karbidu wolframu. Identifikační otřep se odstraní nebo nastaví na maximální konstrukční výšku pomocí aretačního nástroje.
Popis tohoto svařovacího procesu je obecný a v reálné výrobě existuje mnoho malých procesních rozdílů (viz obrázek 1). Sdílejí však mnoho mechanických vlastností.
Poruchy potrubí a běžné způsoby porušení lze rozdělit na tahové a tlakové zatížení. U většiny materiálů je tahové napětí nižší než tlakové napětí. Většina materiálů je však v tlaku mnohem pevnější než v tahu. Příkladem je beton. Je vysoce stlačitelný, ale pokud není vytvarován s vnitřní sítí výztužných prutů (armatur), snadno se zlomí. Z tohoto důvodu se ocel zkouší tahem, aby se určila její mez pevnosti v tahu (UTS). Všechny tři velikosti hydraulických hadic mají stejné požadavky: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Vzhledem k schopnosti tlakových trubek odolávat hydraulickému tlaku může být vyžadován samostatný výpočet a zkouška porušení, známá jako zkouška roztržením. Výpočty lze použít k určení teoretického maximálního tlaku roztržení s přihlédnutím k tloušťce stěny, pevnosti v tahu (UTS) a vnějšímu průměru materiálu. Protože trubky J525 a J356A mohou mít stejnou velikost, jedinou proměnnou je UTS. Poskytuje typickou pevnost v tahu 50 000 psi s prediktivním tlakem roztržení 0,500 x 0,049 palce. Trubka je pro oba produkty stejná: 10 908 psi.
Ačkoli jsou vypočítané předpovědi stejné, jeden rozdíl v praktickém použití je způsoben skutečnou tloušťkou stěny. U trubky J356A je vnitřní otřep nastavitelná na maximální velikost v závislosti na průměru trubky, jak je popsáno ve specifikaci. U odjehlovaných výrobků J525 proces odjehlování obvykle záměrně zmenšuje vnitřní průměr o přibližně 0,002 palce, což má za následek lokalizované ztenčení stěny ve svarové zóně. Přestože je tloušťka stěny vyplněna následným tvářením za studena, zbytkové napětí a orientace zrn se mohou lišit od základního kovu a tloušťka stěny může být o něco menší než u srovnatelné trubky specifikované v J356A.
V závislosti na konečném použití trubky je nutné odstranit nebo zploštit vnitřní otřepy, aby se eliminovaly potenciální cesty netěsnosti, zejména u jednostěnných rozšířených konců. I když se obecně předpokládá, že trubka J525 má hladký vnitřní průměr, a proto netěsní, je to mylný názor. Trubky J525 se mohou v důsledku nesprávného tváření za studena tvořit na vnitřním průměru šmouhy, což vede k netěsnostem ve spoji.
Začněte odstraňování otřepů odříznutím (nebo seškrábnutím) svarové housenky z vnitřní stěny trubky. Čisticí nástroj je připevněn k trnu podepřenému válečky uvnitř trubky, hned za svařovací stanicí. Zatímco čisticí nástroj odstraňoval svarovou housenku, válečky nechtěně přejely přes část svařovacího rozstřiku, což způsobilo, že se dostal na povrch vnitřního průměru trubky (viz obrázek 2). To je problém u lehce opracovaných trubek, jako jsou soustružené nebo honované trubky.
Odstranění záblesku z trubice není snadné. Proces řezání promění třpytky v dlouhou, zamotanou strunu ostré oceli. I když je odstranění nutné, často se jedná o ruční a nedokonalý proces. Úseky šálových trubic někdy opouštějí území výrobce trubic a jsou odesílány zákazníkům.
Rýže. 1. Materiál SAE-J525 se vyrábí hromadně, což vyžaduje značné investice a práci. Podobné trubkové výrobky vyrobené s použitím SAE-J356A se kompletně obrábějí v inline žíhacích válcovnách na trubky, takže je to efektivnější.
U menších trubek, jako jsou kapalinové potrubí o průměru menším než 20 mm, není odjehlení vnitřního průměru obvykle tak důležité, protože tyto průměry nevyžadují další krok dokončování vnitřního průměru. Jedinou výhradou je, že koncový uživatel musí zvážit pouze to, zda konzistentní výška regulace záblesku způsobí problém.
Dokonalá kontrola plamene v oceli ID začíná přesnou úpravou pásu, řezáním a svařováním. Vlastnosti suroviny J356A musí být ve skutečnosti přísnější než J525, protože J356A má v důsledku procesu tvarování za studena více omezení ohledně velikosti zrna, vměstků oxidů a dalších parametrů výroby oceli.
A konečně, svařování vnitřním průměrem často vyžaduje chladicí kapalinu. Většina systémů používá stejnou chladicí kapalinu jako nástroj pro svařování řádků, ale to může způsobovat problémy. I přes filtraci a odmaštění chladicí kapaliny pro mlýny často obsahují značné množství kovových částic, různých olejů a dalších kontaminantů. Trubky J525 proto vyžadují cyklus horkého louhu nebo jiný ekvivalentní čisticí krok.
Kondenzátory, automobilové systémy a další podobné systémy vyžadují čištění potrubí a příslušné čištění lze provést v závodě. J356A opouští továrnu s čistým vývrtem, kontrolovaným obsahem vlhkosti a minimálními zbytky. A konečně, běžnou praxí je naplnit každou trubku inertním plynem, aby se zabránilo korozi a utěsnily konce před odesláním.
Trubky J525 jsou po svařování normalizovány a následně tvářeny za studena (taženy). Po tváření za studena je trubka opět normalizována, aby splňovala všechny mechanické požadavky.
Normalizace, tažení drátu a druhá normalizace vyžadují přepravu trubky do pece, na tažnou stanici a zpět do pece. V závislosti na specifikách operace tyto kroky vyžadují další samostatné dílčí kroky, jako je spárování (před lakováním), leptání a rovnání. Tyto kroky jsou nákladné a vyžadují značné časové, pracovní a finanční zdroje. Trubky tažené za studena jsou spojeny s 20% mírou odpadu při výrobě.
Trubka J356A je po svaření normalizována ve válcovně. Trubka se nedotýká země a od počátečních kroků tváření až po hotovou trubku putuje v nepřetržité posloupnosti kroků ve válcovně. Svařované trubky, jako je J356A, mají 10% ztrátu při výrobě. Za jinak stejných podmínek to znamená, že výroba výbojek J356A je levnější než u výbojek J525.
Ačkoli jsou si vlastnosti těchto dvou produktů podobné, z metalurgického hlediska se liší.
Trubky tažené za studena J525 vyžadují dvě předběžná normalizační ošetření: po svařování a po tažení. Normalizační teploty (1650 °F nebo 900 °C) vedou k tvorbě povrchových oxidů, které se po žíhání obvykle odstraňují minerální kyselinou (obvykle sírovou nebo chlorovodíkovou). Moření má velký dopad na životní prostředí, pokud jde o emise do ovzduší a odpadní toky bohaté na kovy.
Normalizace teploty v redukční atmosféře pece s válcovou nístějí navíc vede ke spotřebě uhlíku na povrchu oceli. Tento proces, oduhličení, zanechává povrchovou vrstvu, která je mnohem slabší než původní materiál (viz obrázek 3). To je zvláště důležité pro tenkostěnné trubky. Při tloušťce stěny 0,030″ i malá oduhličená vrstva 0,003″ sníží efektivní stěnu o 10 %. Takto oslabené trubky mohou selhat v důsledku namáhání nebo vibrací.
Obrázek 2. Nástroj pro čištění vnitřního průměru (není zobrazen) je podepřen válečky, které se pohybují podél vnitřního průměru trubky. Dobrá konstrukce válečků snižuje množství svařovacích rozstřiků, které se skutálejí do stěny trubky. Nástroje Nielsen
Trubky J356 se zpracovávají v dávkách a vyžadují žíhání ve válcové nístějové peci, ale toto není omezeno na. Varianta J356A je kompletně obráběna ve válcovací stolici s využitím vestavěné indukce, což je proces ohřevu, který je mnohem rychlejší než ve válcové nístějové peci. Tím se zkracuje doba žíhání, a tím se zužuje okno příležitosti k oduhličení z minut (nebo dokonce hodin) na sekundy. To zajišťuje J356A rovnoměrné žíhání bez oxidace nebo oduhličení.
Trubky používané pro hydraulická potrubí musí být dostatečně ohebné, aby se daly ohýbat, roztahovat a tvarovat. Ohyby jsou nezbytné pro přepravu hydraulické kapaliny z bodu A do bodu B, přičemž cestou procházejí různými ohyby a zatáčkami, a rozšířené potrubí je klíčem k zajištění metody koncového spojení.
V situaci „kuře nebo vejce“ byly komíny navrženy pro připojení hořáku s jednou stěnou (a tedy s hladkým vnitřním průměrem), nebo mohlo dojít k opačnému postupu. V tomto případě vnitřní povrch trubky těsně přiléhá k objímce kolíkového konektoru. Aby bylo zajištěno těsné spojení kov na kov, musí být povrch trubky co nejhladší. Toto příslušenství se objevilo ve 20. letech 20. století pro nově vznikající leteckou divizi amerického letectva. Toto příslušenství se později stalo standardním 37stupňovým rozšířením, které se široce používá dodnes.
Od začátku období COVID-19 se dodávky tažených trubek s hladkými vnitřními průměry výrazně snížily. Dostupné materiály mívají delší dodací lhůty než v minulosti. Tuto změnu v dodavatelských řetězcích lze řešit přepracováním koncových spojů. Například RFQ, která vyžaduje jednostěnný hořák a specifikuje J525, je kandidátem na nahrazení dvoustěnného hořáku. S tímto koncovým spojem lze použít jakýkoli typ hydraulického potrubí. To otevírá možnosti pro použití J356A.
Kromě rozšířených spojů jsou běžné také mechanické ucpávky s O-kroužky (viz obrázek 5), zejména pro vysokotlaké systémy. Tento typ spojení je nejen méně těsný než jednostěnný rozšířený spoj, protože používá elastomerová těsnění, ale je také všestrannější – lze jej vytvořit na konci jakéhokoli běžného typu hydraulického potrubí. To poskytuje výrobcům potrubí větší příležitosti v dodavatelském řetězci a lepší dlouhodobou ekonomickou výkonnost.
Průmyslová historie je plná příkladů, kdy se tradiční produkty uchytily v době, kdy je pro trh obtížné změnit směr. Konkurenční produkt – i ten, který je výrazně levnější a splňuje všechny požadavky původního produktu – se může obtížně prosadit na trhu, pokud se objeví podezření. To se obvykle stává, když nákupčí nebo pověřený technik zvažuje netradiční náhradu za stávající produkt. Jen málokdo je ochoten riskovat odhalení.
V některých případech nemusí být změny jen nezbytné, ale nezbytné. Pandemie COVID-19 vedla k neočekávaným změnám v dostupnosti určitých typů a velikostí trubek pro ocelové potrubí pro kapaliny. Dotčené oblasti produktů jsou ty, které se používají v automobilovém, elektrotechnickém, těžkém strojírenství a jakémkoli jiném odvětví výroby potrubí, které používá vysokotlaká potrubí, zejména hydraulická potrubí.
Tuto mezeru lze vyplnit s nižšími celkovými náklady zvážením zavedeného, ​​ale specializovaného typu ocelové trubky. Výběr správného produktu pro danou aplikaci vyžaduje určitý výzkum, který určí kompatibilitu s kapalinami, provozní tlak, mechanické zatížení a typ připojení.
Bližší pohled na specifikace ukazuje, že J356A může být ekvivalentem skutečného J525. Navzdory pandemii je stále k dispozici za nižší cenu prostřednictvím osvědčeného dodavatelského řetězce. Pokud je řešení problémů s konečným tvarem méně náročné na práci než hledání J525, mohlo by to výrobcům originálního vybavení (OEM) pomoci řešit logistické problémy v éře COVID-19 i po ní.
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。 Časopis o trubkách a potrubí z roku 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Časopis Tube & Pipe Journal se v roce 1990 stal prvním časopisem věnovaným průmyslu kovových trubek.Dnes zůstává jedinou oborovou publikací v Severní Americe a stala se nejdůvěryhodnějším zdrojem informací pro profesionály v odvětví potrubí.
Nyní s plným přístupem k digitální edici The FABRICATOR máte snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Digitální vydání časopisu The Tube & Pipe Journal je nyní plně dostupné a poskytuje snadný přístup k cenným oborovým zdrojům.
Získejte plný digitální přístup k časopisu STAMPING Journal, který obsahuje nejnovější technologie, osvědčené postupy a novinky z oboru lisování kovů.
Nyní s plným digitálním přístupem k The Fabricator en Español máte snadný přístup k cenným zdrojům z oboru.