یادداشت سردبیر: این مقاله، دومین مقاله از یک مجموعه دو قسمتی در مورد بازار و تولید خطوط انتقال مایع با قطر کوچک برای کاربردهای فشار بالا است. بخش اول، در مورد دسترسی داخلی به محصولات مرسوم برای این کاربردها که نادر هستند، بحث می‌کند. بخش دوم، دو محصول غیرسنتی در این بازار را مورد بحث قرار می‌دهد.
دو نوع لوله هیدرولیک جوش داده شده که توسط انجمن مهندسان خودرو تعیین شده‌اند - SAE-J525 و SAE-J356A - منبع مشترکی دارند، همانطور که مشخصات کتبی آنها نیز همینطور است. نوارهای فولادی مسطح به عرض برش داده شده و با پروفیل کردن به شکل لوله در می‌آیند. پس از اینکه لبه‌های نوار با یک ابزار پره‌دار صیقل داده شدند، لوله با جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا گرم شده و بین غلتک‌های فشاری فورج می‌شود تا جوش تشکیل شود. پس از جوشکاری، تیغه خارجی با یک نگهدارنده که معمولاً از کاربید تنگستن ساخته شده است، برداشته می‌شود. فلش شناسایی با استفاده از ابزار قفل کننده برداشته شده یا تا حداکثر ارتفاع طراحی تنظیم می‌شود.
شرح این فرآیند جوشکاری کلی است و تفاوت‌های فرآیندی کوچک زیادی در تولید واقعی وجود دارد (شکل 1 را ببینید). با این حال، آنها خواص مکانیکی مشترک زیادی دارند.
شکست‌های لوله و حالت‌های شکست رایج را می‌توان به بارهای کششی و فشاری تقسیم کرد. در بیشتر مواد، تنش کششی کمتر از تنش فشاری است. با این حال، اکثر مواد در فشار بسیار قوی‌تر از کشش هستند. بتن نمونه‌ای از این موارد است. بتن بسیار فشرده است، اما اگر با شبکه داخلی میله‌های تقویت‌کننده (میلگرد) قالب‌گیری نشود، به راحتی می‌شکند. به همین دلیل، فولاد برای تعیین مقاومت کششی نهایی (UTS) مورد آزمایش کششی قرار می‌گیرد. هر سه اندازه شلنگ هیدرولیک الزامات یکسانی دارند: 310 مگاپاسکال (45000 psi) UTS.
با توجه به توانایی لوله‌های تحت فشار در تحمل فشار هیدرولیکی، ممکن است محاسبه و آزمایش شکست جداگانه‌ای، که به عنوان آزمایش ترکیدگی شناخته می‌شود، مورد نیاز باشد. محاسبات را می‌توان برای تعیین فشار نهایی ترکیدگی نظری، با در نظر گرفتن ضخامت دیواره، UTS و قطر خارجی ماده، استفاده کرد. از آنجا که لوله J525 و لوله J356A می‌توانند اندازه یکسانی داشته باشند، تنها متغیر UTS است. استحکام کششی معمول 50000 psi را با فشار ترکیدگی پیش‌بینی‌شده 0.500 x 0.049 اینچ ارائه می‌دهد. لوله برای هر دو محصول یکسان است: 10908 psi.
اگرچه پیش‌بینی‌های محاسبه‌شده یکسان هستند، اما یک تفاوت در کاربرد عملی به دلیل ضخامت واقعی دیواره است. در J356A، برآمدگی داخلی بسته به قطر لوله، همانطور که در مشخصات توضیح داده شده است، تا حداکثر اندازه قابل تنظیم است. برای محصولات J525 پلیسه‌گیری‌شده، فرآیند پلیسه‌گیری معمولاً عمداً قطر داخلی را حدود 0.002 اینچ کاهش می‌دهد که منجر به نازک شدن موضعی دیواره در ناحیه جوش می‌شود. اگرچه ضخامت دیواره با کار سرد بعدی پر می‌شود، اما تنش پسماند و جهت‌گیری دانه ممکن است با فلز پایه متفاوت باشد و ضخامت دیواره ممکن است کمی نازک‌تر از لوله مشابه مشخص‌شده در J356A باشد.
بسته به کاربرد نهایی لوله، برآمدگی داخلی باید برداشته یا صاف (یا مسطح) شود تا مسیرهای نشتی احتمالی، عمدتاً اشکال انتهایی شعله‌ور تک جداره، از بین بروند. در حالی که معمولاً تصور می‌شود J525 دارای قطر داخلی صاف است و بنابراین نشتی ندارد، این یک تصور غلط است. لوله J525 می‌تواند به دلیل کار سرد نامناسب، رگه‌های قطر داخلی ایجاد کند که منجر به نشتی در محل اتصال می‌شود.
با بریدن (یا تراشیدن) مهره جوش از دیواره قطر داخلی، پلیسه‌گیری را شروع کنید. ابزار تمیزکننده به یک مندرل متصل است که توسط غلتک‌هایی در داخل لوله، درست پشت ایستگاه جوشکاری، پشتیبانی می‌شود. در حالی که ابزار تمیزکننده در حال برداشتن مهره جوش بود، غلتک‌ها ناخواسته روی مقداری از پاشش جوش غلتیدند و باعث شدند که به سطح قطر داخلی لوله برخورد کند (شکل 2 را ببینید). این مشکل برای لوله‌های کم‌ماشین‌کاری شده مانند لوله‌های تراشیده یا هوند شده وجود دارد.
جدا کردن فلش از لوله آسان نیست. فرآیند برش، اکلیل را به یک رشته بلند و درهم‌تنیده از فولاد تیز تبدیل می‌کند. در حالی که جدا کردن آن یک الزام است، جدا کردن اغلب یک فرآیند دستی و ناقص است. بخش‌هایی از لوله‌های روسری گاهی اوقات از قلمرو تولیدکننده لوله خارج شده و برای مشتریان ارسال می‌شوند.
برنج. 1. مواد SAE-J525 به صورت انبوه تولید می‌شوند که نیاز به سرمایه‌گذاری و نیروی کار قابل توجهی دارد. محصولات لوله‌ای مشابه ساخته شده با استفاده از SAE-J356A کاملاً در کارخانه‌های لوله‌ای آنیل درون خطی ماشینکاری می‌شوند، بنابراین کارایی بیشتری دارند.
برای لوله‌های کوچک‌تر، مانند خطوط مایع با قطر کمتر از 20 میلی‌متر، پلیسه‌گیری قطر داخلی معمولاً به اندازه قطر خارجی مهم نیست زیرا این قطرها به مرحله پرداخت قطر داخلی اضافی نیاز ندارند. تنها نکته قابل توجه این است که کاربر نهایی فقط باید در نظر بگیرد که آیا ارتفاع ثابت کنترل فلش مشکلی ایجاد می‌کند یا خیر.
کنترل شعله ID با دقت در آماده‌سازی، برش و جوشکاری ورق آغاز می‌شود. در واقع، خواص مواد اولیه J356A باید دقیق‌تر از J525 باشد زیرا J356A به دلیل فرآیند سایزینگ سرد، محدودیت‌های بیشتری در اندازه دانه، آخال‌های اکسیدی و سایر پارامترهای فولادسازی دارد.
در نهایت، جوشکاری ID اغلب به خنک‌کننده نیاز دارد. اکثر سیستم‌ها از همان خنک‌کننده ابزار Windrow استفاده می‌کنند، اما این می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. با وجود فیلتر شدن و چربی‌زدایی، خنک‌کننده‌های آسیاب اغلب حاوی مقادیر قابل توجهی از ذرات فلزی، روغن‌ها و گریس‌های مختلف و سایر آلاینده‌ها هستند. بنابراین، لوله J525 به یک چرخه شستشوی داغ یا مرحله تمیزکاری معادل دیگر نیاز دارد.
کندانسورها، سیستم‌های خودرو و سایر سیستم‌های مشابه نیاز به تمیز کردن لوله‌کشی دارند و تمیز کردن مناسب را می‌توان در کارخانه انجام داد. J356A با یک سوراخ تمیز، رطوبت کنترل‌شده و حداقل باقیمانده از کارخانه خارج می‌شود. در نهایت، معمولاً هر لوله را با یک گاز بی‌اثر پر می‌کنند تا از خوردگی جلوگیری شود و انتهای آن را قبل از حمل و نقل آب‌بندی می‌کنند.
لوله‌های J525 پس از جوشکاری نرمالیزه شده و سپس کار سرد (کشیده کاری) روی آنها انجام می‌شود. پس از کار سرد، لوله دوباره نرمالیزه می‌شود تا تمام الزامات مکانیکی را برآورده کند.
مراحل نرمال‌سازی، کشش سیم و نرمال‌سازی ثانویه نیاز به انتقال لوله به کوره، به ایستگاه کشش و بازگشت به کوره دارند. بسته به مشخصات عملیات، این مراحل به زیر مراحل جداگانه دیگری مانند نوک‌زنی (قبل از رنگ‌آمیزی)، قلم‌زنی و صاف‌کاری نیاز دارند. این مراحل پرهزینه هستند و به زمان، نیروی کار و منابع مالی قابل توجهی نیاز دارند. لوله‌های سرد کشیده شده با میزان ضایعات 20٪ در تولید همراه هستند.
لوله J356A پس از جوشکاری در کارخانه نورد، نرمالیزه می‌شود. لوله با زمین تماس پیدا نمی‌کند و از مراحل اولیه شکل‌دهی تا لوله نهایی، در یک توالی پیوسته از مراحل در کارخانه نورد، طی می‌شود. لوله‌های جوش داده شده مانند J356A، 10٪ ضایعات در تولید دارند. با فرض ثابت بودن سایر شرایط، این بدان معناست که لامپ‌های J356A نسبت به لامپ‌های J525، هزینه تولید کمتری دارند.
اگرچه خواص این دو محصول مشابه است، اما از دیدگاه متالورژیکی یکسان نیستند.
لوله‌های J525 که به روش سرد کشیده شده‌اند، به دو عملیات نرمال‌سازی اولیه نیاز دارند: پس از جوشکاری و پس از کشش. دمای نرمال‌سازی (1650 درجه فارنهایت یا 900 درجه سانتیگراد) منجر به تشکیل اکسیدهای سطحی می‌شود که معمولاً پس از آنیل کردن با اسید معدنی (معمولاً سولفوریک یا هیدروکلریک) حذف می‌شوند. اسیدشویی از نظر انتشار هوا و جریان‌های فاضلاب غنی از فلز، تأثیر زیست‌محیطی زیادی دارد.
علاوه بر این، عادی‌سازی دما در اتمسفر کاهنده کوره غلتکی منجر به مصرف کربن روی سطح فولاد می‌شود. این فرآیند، یعنی کربن‌زدایی، یک لایه سطحی بسیار ضعیف‌تر از ماده اولیه ایجاد می‌کند (شکل 3 را ببینید). این امر به ویژه برای لوله‌های جدار نازک اهمیت دارد. در ضخامت دیواره 0.030 اینچ، حتی یک لایه کربن‌زدایی کوچک 0.003 اینچ، دیواره مؤثر را 10٪ کاهش می‌دهد. چنین لوله‌های ضعیفی می‌توانند به دلیل تنش یا لرزش دچار شکست شوند.
شکل ۲. یک ابزار تمیزکننده قطر داخلی (نشان داده نشده است) توسط غلتک‌هایی پشتیبانی می‌شود که در امتداد قطر داخلی لوله حرکت می‌کنند. طراحی خوب غلتک، میزان پاشش جوشکاری که به دیواره لوله می‌غلتد را کاهش می‌دهد. ابزارهای نیلسن
لوله‌های J356 به صورت دسته‌ای فرآوری می‌شوند و نیاز به عملیات حرارتی در کوره غلتکی دارند، اما این محدود به این موارد نیست. نوع J356A، به طور کامل در یک کارخانه نورد با استفاده از القای داخلی، یک فرآیند گرمایشی که بسیار سریع‌تر از کوره غلتکی است، ماشینکاری می‌شود. این امر زمان عملیات حرارتی را کوتاه می‌کند و در نتیجه، فرصت کربن‌زدایی را از چند دقیقه (یا حتی چند ساعت) به چند ثانیه کاهش می‌دهد. این امر به J356A امکان آنیل یکنواخت بدون اکسید یا کربن‌زدایی را می‌دهد.
لوله‌های مورد استفاده برای خطوط هیدرولیک باید به اندازه کافی انعطاف‌پذیر باشند تا بتوان آنها را خم کرد، منبسط کرد و شکل داد. برای رساندن سیال هیدرولیک از نقطه A به نقطه B، خم‌ها ضروری هستند و در طول مسیر از خم‌ها و پیچ‌های مختلفی عبور می‌کنند و شعله‌ور کردن (flaring) کلید ارائه یک روش اتصال انتهایی است.
در شرایط مرغ یا تخم‌مرغ، دودکش‌ها برای اتصالات مشعل تک جداره طراحی شده بودند (بنابراین قطر داخلی صافی داشتند)، یا ممکن است عکس این اتفاق افتاده باشد. در این حالت، سطح داخلی لوله کاملاً به سوکت کانکتور پین می‌چسبد. برای اطمینان از اتصال محکم فلز به فلز، سطح لوله باید تا حد امکان صاف باشد. این وسیله جانبی در دهه 1920 برای لشکر هوایی نیروی هوایی ایالات متحده که در حال شکل‌گیری بود، ظاهر شد. این وسیله جانبی بعدها به شعله‌افکن استاندارد 37 درجه تبدیل شد که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
از آغاز دوره کووید-۱۹، عرضه لوله‌های کشیده‌شده با قطر داخلی صاف به طور قابل توجهی کاهش یافته است. مواد موجود معمولاً زمان تحویل طولانی‌تری نسبت به گذشته دارند. این تغییر در زنجیره‌های تأمین را می‌توان با طراحی مجدد اتصالات انتهایی برطرف کرد. به عنوان مثال، یک RFQ که به یک مشعل تک جداره نیاز دارد و J525 را مشخص می‌کند، کاندیدای جایگزینی یک مشعل دو جداره است. هر نوع لوله هیدرولیکی را می‌توان با این اتصال انتهایی استفاده کرد. این امر فرصت‌هایی را برای استفاده از J356A فراهم می‌کند.
علاوه بر اتصالات فلر، آب‌بندهای مکانیکی اورینگ نیز رایج هستند (به شکل 5 مراجعه کنید)، به خصوص برای سیستم‌های فشار بالا. این نوع اتصال نه تنها به دلیل استفاده از آب‌بندهای الاستومری، نسبت به فلر تک جداره، کمتر نشتی‌پذیر است، بلکه تطبیق‌پذیری بیشتری نیز دارد - می‌تواند در انتهای هر نوع لوله هیدرولیک رایج تشکیل شود. این امر فرصت‌های زنجیره تأمین بیشتر و عملکرد اقتصادی بلندمدت بهتری را برای تولیدکنندگان لوله فراهم می‌کند.
تاریخ صنعتی پر از نمونه‌هایی از محصولات سنتی است که در زمانی ریشه گرفته‌اند که تغییر جهت برای بازار دشوار است. یک محصول رقیب - حتی محصولی که به طور قابل توجهی ارزان‌تر است و تمام الزامات محصول اصلی را برآورده می‌کند - در صورت بروز سوءظن، می‌تواند به سختی در بازار جای خود را پیدا کند. این معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که یک نماینده خرید یا مهندس تعیین‌شده در حال بررسی جایگزینی غیرسنتی برای یک محصول موجود است. تعداد کمی حاضرند ریسک لو رفتن را بپذیرند.
در برخی موارد، تغییرات ممکن است نه تنها ضروری، بلکه ضروری باشند. همه‌گیری کووید-۱۹ منجر به تغییرات غیرمنتظره‌ای در دسترسی به انواع و اندازه‌های خاصی از لوله برای لوله‌کشی سیالات فولادی شده است. حوزه‌های محصول تحت تأثیر، حوزه‌هایی هستند که در صنایع خودروسازی، برق، تجهیزات سنگین و سایر صنایع تولید لوله که از خطوط فشار بالا، به ویژه خطوط هیدرولیک استفاده می‌کنند، استفاده می‌شوند.
این شکاف را می‌توان با در نظر گرفتن یک نوع لوله فولادی جاافتاده اما خاص، با هزینه کلی پایین‌تری پر کرد. انتخاب محصول مناسب برای یک کاربرد خاص، نیازمند تحقیق در مورد سازگاری با سیال، فشار عملیاتی، بار مکانیکی و نوع اتصال است.
نگاهی دقیق‌تر به مشخصات نشان می‌دهد که J356A می‌تواند معادل J525 واقعی باشد. با وجود همه‌گیری، این محصول هنوز هم با قیمت پایین‌تری از طریق یک زنجیره تأمین معتبر در دسترس است. اگر حل مسائل مربوط به شکل نهایی، کار کمتری نسبت به یافتن J525 نیاز داشته باشد، می‌تواند به تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) در حل چالش‌های لجستیکی در دوران کووید-۱۹ و پس از آن کمک کند.
مجله لوله و لوله 于1990 年成为第一本致力于为金属管材行业服务的杂志。 مجله لوله و لوله سازی، 1990 ژورنال لوله و لوله اولین بار در سال 1990 منتشر شد. مجله لوله و لوله (Tube & Pipe Journal) در سال ۱۹۹۰ اولین مجله‌ای بود که به صنعت لوله‌های فلزی اختصاص داده شد.امروزه، این نشریه تنها نشریه صنعتی در آمریکای شمالی است و به معتبرترین منبع اطلاعات برای متخصصان صنعت لوله تبدیل شده است.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتالی مجله لوله و لوله اکنون به طور کامل در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می‌کند.
به طور کامل به مجله STAMPING دسترسی دیجیتال داشته باشید که شامل جدیدترین فناوری‌ها، بهترین شیوه‌ها و اخبار صنعت در بازار مهرسازی فلزات است.
اکنون با دسترسی کامل دیجیتال به The Fabricator en Español، به منابع ارزشمند صنعت دسترسی آسان دارید.