Nota do editor: Este artigo é o segundo dunha serie en dúas partes sobre o mercado e a fabricación de liñas de transferencia de líquidos de pequeno diámetro para aplicacións de alta presión. A primeira sección trata a dispoñibilidade nacional de produtos convencionais para estas aplicacións, que son pouco frecuentes. A segunda parte trata dous produtos non tradicionais neste mercado.
Os dous tipos de tubos hidráulicos soldados designados pola Sociedade de Enxeñeiros de Automoción (SAE-J525 e SAE-J356A) comparten unha fonte común, do mesmo xeito que as súas especificacións escritas. As tiras planas de aceiro córtanse ao ancho e fórmanse en tubos mediante perfilado. Despois de pulir os bordos da tira cunha ferramenta con aletas, o tubo quéntase mediante soldadura por resistencia de alta frecuencia e fórzase entre rolos de presión para formar unha soldadura. Despois da soldadura, a rebaba do diámetro exterior elimínase cun soporte, que normalmente está feito de carburo de tungsteno. A rebaba de identificación elimínase ou axústase á altura máxima de deseño usando a ferramenta de bloqueo.
A descrición deste proceso de soldadura é xeral e existen moitas pequenas diferenzas no proceso de produción real (véxase a Figura 1). Non obstante, comparten moitas propiedades mecánicas.
As fallas nas tubaxes e os modos de falla comúns pódense dividir en cargas de tracción e de compresión. Na maioría dos materiais, a tensión de tracción é menor que a tensión de compresión. Non obstante, a maioría dos materiais son moito máis fortes en compresión que en tensión. O formigón é un exemplo. É moi compresible, pero a menos que se moldee cunha rede interna de barras de reforzo (vergas), é doado de romper. Por este motivo, o aceiro sométese a probas de tracción para determinar a súa resistencia máxima á tracción (UTS). Os tres tamaños de mangueiras hidráulicas teñen os mesmos requisitos: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Debido á capacidade das tubaxes a presión para soportar a presión hidráulica, pode ser necesario realizar un cálculo e unha proba de fallo por separado, coñecidos como proba de rotura. Os cálculos pódense empregar para determinar a presión de rotura final teórica, tendo en conta o grosor da parede, a presión de rotura máxima e o diámetro exterior do material. Dado que a tubaxe J525 e a tubaxe J356A poden ter o mesmo tamaño, a única variable é a presión de rotura máxima. Ofrece unha resistencia á tracción típica de 50 000 psi cunha presión de rotura preditiva de 0,500 x 0,049 polgadas. A tubaxe é a mesma para ambos os produtos: 10 908 psi.
Aínda que as predicións calculadas son as mesmas, unha diferenza na aplicación práctica débese ao grosor real da parede. No J356A, a rebaba interna é axustable a un tamaño máximo dependendo do diámetro do tubo, tal e como se describe na especificación. Para os produtos J525 desbarbados, o proceso de desbarbado normalmente reduce intencionadamente o diámetro interior en aproximadamente 0,002 polgadas, o que resulta nun adelgazamento localizado da parede na zona de soldadura. Aínda que o grosor da parede se enche co traballo en frío posterior, a tensión residual e a orientación do gran poden diferir do metal base, e o grosor da parede pode ser lixeiramente máis fino que o tubo comparable especificado en J356A.
Dependendo do uso final da tubaxe, as rebabas internas deben eliminarse ou aplanarse (ou aplanarse) para eliminar posibles vías de fugas, principalmente as formas de extremos acampanados de parede simple. Aínda que se cre habitualmente que o J525 ten un interior liso e, polo tanto, non ten fugas, isto é unha idea errónea. A tubaxe J525 pode desenvolver raias de interior debido a un traballo en frío inadecuado, o que provoca fugas na conexión.
Comece o desbarbado cortando (ou raspando) o cordón de soldadura da parede do diámetro interior. A ferramenta de limpeza está fixada a un mandril soportado por rolos dentro do tubo, xusto detrás da estación de soldadura. Mentres a ferramenta de limpeza retiraba o cordón de soldadura, os rolos rodaron inadvertidamente sobre algunhas das salpicaduras de soldadura, facendo que golpeasen a superficie do diámetro interior do tubo (véxase a Figura 2). Este é un problema para tubos lixeiramente mecanizados, como os tubos torneados ou pulidos.
Eliminar a purpurina do tubo non é doado. O proceso de corte converte a purpurina nun longo e enredado fío de aceiro afiado. Aínda que a eliminación é un requisito, a eliminación adoita ser un proceso manual e imperfecto. Ás veces, as seccións dos tubos de bufanda saen do territorio do fabricante do tubo e envíanse aos clientes.
Arroz. 1. O material SAE-J525 prodúcese en masa, o que require un investimento e unha man de obra significativos. Produtos tubulares similares fabricados con SAE-J356A mecánizanse completamente en laminadores de tubos de recocido en liña, polo que é máis eficiente.
Para tubaxes máis pequenas, como as liñas de líquido de menos de 20 mm de diámetro, o desbarbado do diámetro interior non adoita ser tan importante, xa que estes diámetros non requiren un paso adicional de acabado do diámetro interior. A única advertencia é que o usuario final só ten que considerar se unha altura de control de rebabado consistente creará un problema.
A excelencia no control da chama de identificación comeza cun acondicionamento, corte e soldadura precisos das tiras. De feito, as propiedades da materia prima do J356A deben ser máis estritas que as do J525 porque o J356A ten máis restricións sobre o tamaño do gran, as inclusións de óxido e outros parámetros de fabricación do aceiro debido ao proceso de dimensionamento en frío que implica.
Finalmente, a soldadura interior adoita requirir refrixerante. A maioría dos sistemas usan o mesmo refrixerante que a ferramenta de enrolamento, pero isto pode crear problemas. A pesar de estar filtrados e desengraxados, os refrixerantes dos molinos adoitan conter cantidades significativas de partículas metálicas, diversos aceites e aceites, e outros contaminantes. Polo tanto, a tubaxe J525 require un ciclo de lavado con cáustica quente ou outro paso de limpeza equivalente.
Os condensadores, os sistemas de automoción e outros sistemas similares requiren limpeza de tubaxes, e a limpeza axeitada pódese facer na fábrica. O J356A sae da fábrica cun orificio limpo, contido de humidade controlado e residuos mínimos. Finalmente, é práctica común encher cada tubo cun gas inerte para evitar a corrosión e selar os extremos antes do envío.
As tubaxes J525 normalízanse despois da soldadura e logo destrúense en frío (estirado). Despois do destrúo en frío, a tubaxe normalízase de novo para cumprir todos os requisitos mecánicos.
Os pasos de normalización, trefilado e segunda normalización requiren transportar o tubo ao forno, á estación de trefilado e de volta ao forno. Dependendo das especificidades da operación, estes pasos requiren outros subpasos separados, como o apuntado (antes da pintura), o gravado e o endereitamento. Estes pasos son custosos e requiren recursos significativos de tempo, man de obra e diñeiro. Os tubos trefilados en frío están asociados a unha taxa de desperdicio do 20 % na produción.
O tubo J356A normalízase no laminador despois da soldadura. O tubo non toca o chan e viaxa desde os pasos iniciais de conformado ata o tubo acabado nunha secuencia continua de pasos no laminador. Os tubos soldados como o J356A teñen un 10 % de desperdicio na produción. En igualdade de condicións, isto significa que as lámpadas J356A son máis baratas de fabricar que as lámpadas J525.
Aínda que as propiedades destes dous produtos son similares, non son iguais desde o punto de vista metalúrxico.
As tubaxes J525 estiradas en frío requiren dous tratamentos de normalización preliminares: despois da soldadura e despois do estirado. As temperaturas de normalización (900 °C ou 1650 °F) provocan a formación de óxidos superficiais, que normalmente se eliminan con ácido mineral (xeralmente sulfúrico ou clorhídrico) despois do recocido. O decapado ten un grande impacto ambiental en termos de emisións á atmosfera e fluxos de residuos ricos en metais.
Ademais, a normalización da temperatura na atmosfera redutora do forno de soleira de rolos leva ao consumo de carbono na superficie do aceiro. Este proceso, a descarburación, deixa unha capa superficial moito máis débil que o material orixinal (véxase a Figura 3). Isto é especialmente importante para as tubaxes de parede delgada. Cun grosor de parede de 0,030″, mesmo unha pequena capa de descarburación de 0,003″ reducirá a parede efectiva nun 10 %. Estas tubaxes debilitadas poden fallar debido á tensión ou á vibración.
Figura 2. Unha ferramenta de limpeza do diámetro interior (non mostrada) está soportada por rolos que se moven ao longo do diámetro interior da tubaxe. Un bo deseño de rolos reduce a cantidade de salpicaduras de soldadura que rodan pola parede da tubaxe. Ferramentas Nielsen
As tubaxes J356 procésanse por lotes e requiren un recocido nun forno de soleira de rolos, pero isto non se limita a iso. A variante, J356A, mecánase completamente nun laminador mediante indución incorporada, un proceso de quecemento moito máis rápido que o dun forno de soleira de rolos. Isto acurta o tempo de recocido, reducindo así a xanela de oportunidade para a descarburación de minutos (ou incluso horas) a segundos. Isto proporciona ao J356A un recocido uniforme sen óxido nin descarburación.
A tubaxe empregada para as liñas hidráulicas debe ser o suficientemente flexible como para poder dobrarse, expandirse e formarse. As curvas son necesarias para levar o fluído hidráulico do punto A ao punto B, pasando por varias curvas e xiros ao longo do camiño, e o abombamento é a clave para proporcionar un método de conexión final.
Nunha situación de ovo ou galiña, as chemineas deseñabanse para conexións de queimadores de parede simple (tendo, polo tanto, un diámetro interior liso), ou podería ter ocorrido o contrario. Neste caso, a superficie interior do tubo axústase perfectamente contra o encaixe do conector de pasador. Para garantir unha conexión metal con metal axustada, a superficie da tubaxe debe ser o máis lisa posible. Este accesorio apareceu na década de 1920 para a nacente División Aérea da Forza Aérea dos Estados Unidos. Este accesorio converteuse máis tarde no ensanchado estándar de 37 graos que se usa amplamente hoxe en día.
Desde o comezo do período da COVID-19, o subministro de tubos estirados con diámetros interiores lisos diminuíu significativamente. Os materiais dispoñibles tenden a ter prazos de entrega máis longos que no pasado. Este cambio nas cadeas de subministro pódese abordar redeseñando as conexións finais. Por exemplo, unha solicitude de cotización que require un queimador de parede simple e especifica J525 é unha candidata para substituír un queimador de parede dobre. Calquera tipo de tubo hidráulico pódese usar con esta conexión final. Isto abre oportunidades para usar o J356A.
Ademais das conexións abocardadas, os selos mecánicos con xunta tórica tamén son comúns (véxase a figura 5), ​​especialmente para sistemas de alta presión. Este tipo de conexión non só é menos estanca que unha abocardada de parede simple porque usa selos elastoméricos, senón que tamén é máis versátil: pódese formar ao final de calquera tipo común de tubaxe hidráulica. Isto proporciona aos fabricantes de tubaxes maiores oportunidades na cadea de subministración e un mellor rendemento económico a longo prazo.
A historia industrial está chea de exemplos de produtos tradicionais que arraigan nun momento no que é difícil para o mercado cambiar de dirección. Un produto da competencia, mesmo un que sexa significativamente máis barato e cumpra todos os requisitos do produto orixinal, pode ter dificultades para gañar un punto de apoio no mercado se xorden sospeitas. Isto adoita ocorrer cando un axente de compras ou un enxeñeiro asignado está a considerar un substituto non tradicional para un produto existente. Poucos están dispostos a arriscarse a ser descubertos.
Nalgúns casos, os cambios poden non ser só necesarios, senón necesarios. A pandemia da COVID-19 provocou cambios inesperados na dispoñibilidade de certos tipos e tamaños de tubaxes para tubaxes de fluídos de aceiro. As áreas de produtos afectadas son as que se usan nas industrias da automoción, eléctrica, de equipos pesados ​​e calquera outra industria de fabricación de tubaxes que empregue liñas de alta presión, especialmente liñas hidráulicas.
Esta lagoa pódese cubrir cun custo global menor considerando un tipo de tubo de aceiro establecido pero de nicho. A selección do produto axeitado para unha aplicación require certa investigación para determinar a compatibilidade de fluídos, a presión de funcionamento, a carga mecánica e o tipo de conexión.
Unha ollada máis atenta ás especificacións mostra que o J356A pode ser equivalente ao J525 real. A pesar da pandemia, aínda está dispoñible a un prezo máis baixo a través dunha cadea de subministración probada. Se resolver os problemas de forma final require menos traballo que atopar J525, podería axudar aos fabricantes de equipos orixinais a resolver os desafíos loxísticos na era da COVID-19 e posteriores.
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 tubos e tubaxes de 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб en 1990 году. Tube & Pipe Journal converteuse na primeira revista dedicada á industria das tubaxes metálicas en 1990.Hoxe en día, segue a ser a única publicación do sector en América do Norte e converteuse na fonte de información máis fiable para os profesionais da industria das tubaxes.
Agora con acceso completo á edición dixital de The FABRICATOR, acceso sinxelo a recursos valiosos da industria.
A edición dixital de The Tube & Pipe Journal xa é totalmente accesible, o que proporciona un acceso sinxelo a valiosos recursos da industria.
Obtén acceso dixital completo a STAMPING Journal, que inclúe a tecnoloxía máis recente, as mellores prácticas e as novidades do sector para o mercado da estampación de metais.
Agora, con acceso dixital completo a The Fabricator en español, tes acceso doado a recursos valiosos da industria.