Maneka warna protokol uji coba (Brinell, Rockwell, Vickers) duwe prosedur khusus kanggo proyek sing diuji. Uji Rockwell T cocok kanggo mriksa tabung tembok entheng kanthi ngethok tabung dawa lan nguji tembok saka diameter njero tinimbang diameter njaba.
Mesen tabung iku kaya menyang dealer mobil lan pesen mobil utawa truk. Saiki, akeh pilihan sing kasedhiya ngidini para panuku kanggo ngatur kendaraan kanthi macem-macem cara - warna interior lan eksterior, paket trim interior, pilihan gaya eksterior, pilihan powertrain, lan sistem audio sing meh padha karo sistem hiburan omah. Amarga kabeh pilihan iki, sampeyan bisa uga ora marem karo kendaraan standar sing ora ana embel-embelehan.
Pipa baja pancen kaya ngono. Pipa iki nduweni ewonan pilihan utawa spesifikasi. Saliyane dimensi, spesifikasi kasebut uga ndhaptar sifat kimia lan sawetara sifat mekanik kayata kekuatan luluh minimal (MYS), kekuatan tarik pamungkas (UTS), lan elongasi minimal sadurunge gagal. Nanging, akeh wong ing industri iki—insinyur, agen pembelian, lan produsen—nggunakake singkatan industri sing ditampa sing mbutuhake panggunaan pipa las "normal" lan mung nemtokake siji karakteristik: kekerasan.
Coba pesen mobil nganggo siji karakteristik (“Aku butuh mobil nganggo transmisi otomatis”) lan sampeyan ora bakal kesusu karo bakul. Dheweke kudu ngisi formulir pesenan kanthi akeh pilihan. Pipa mung kuwi - supaya entuk pipa sing pas kanggo aplikasi kasebut, pabrikan pipa butuh informasi luwih akeh tinimbang mung atose.
Kepiye carane atose dadi panggantos sing diakoni kanggo sifat mekanik liyane? Iki mbokmenawa diwiwiti karo produsen pipa. Amarga uji atose cepet, gampang, lan mbutuhake peralatan sing relatif murah, bakul tabung asring nggunakake uji atose kanggo mbandhingake rong tabung. Kanggo nindakake uji atose, kabeh sing dibutuhake yaiku pipa sing alus lan dudukan uji.
Kekerasan tabung ana hubungane karo UTS, lan minangka aturan umum, persentase utawa rentang persentase migunani kanggo ngira-ngira MYS, mula gampang dideleng kepiye uji kekerasan bisa dadi proksi sing cocog kanggo sifat liyane.
Uga, tes liyane relatif rumit. Nalika uji kekerasan mung butuh sakmenit utawa luwih ing siji mesin, MYS, UTS lan uji elongasi mbutuhake persiapan sampel lan investasi sing signifikan ing peralatan laboratorium gedhe. Minangka perbandingan, butuh sawetara detik kanggo operator pabrik tabung kanggo nindakake tes kekerasan lan pirang-pirang jam kanggo teknisi metalurgi profesional kanggo nindakake tes tarik. Ora angel nindakake pamriksan kekerasan.
Iki ora ateges produsen pipa sing direkayasa ora nggunakake uji atose. Bisa diarani umume wong nggunakake, nanging amarga dheweke nindakake penilaian pengulangan lan reproduksibilitas ing kabeh peralatan uji, dheweke ngerti banget babagan watesan tes kasebut. Umume nggunakake penilaian atose tabung minangka bagean saka proses produksi, nanging ora digunakake kanggo ngukur sifat tabung. Iki mung tes lulus/gagal.
Yagene sampeyan kudu ngerti babagan MYS, UTS, lan elongasi minimum? Iki nuduhake kepiye tabung bakal tumindak nalika dirakit.
MYS iku gaya minimal sing nyebabake deformasi permanen saka materi kasebut. Yen sampeyan nyoba mbengkongake kawat lurus (kaya gantungan jas) rada sithik lan ngeculake tekanan, salah siji saka rong perkara sing bakal kedadeyan: kawat kasebut bakal bali menyang kahanan asline (lurus) utawa bakal tetep bengkok. Yen isih lurus, sampeyan durung ngliwati MYS. Yen isih bengkok, sampeyan wis ngluwihi.
Saiki, gunakake tang kanggo ngiket loro-lorone kabel. Yen sampeyan bisa nyuwek kabel dadi rong potongan, sampeyan wis ngluwihi UTS. Sampeyan menehi akeh tegangan lan sampeyan duwe rong kabel kanggo nuduhake gaweyan super sampeyan. Yen dawa asli kabel yaiku 5 inci, lan rong dawa sawise gagal ditambah nganti 6 inci, kabel kasebut ditarik 1 inci, utawa 20%. Tes elongasi sing nyata diukur sajrone 2 inci saka titik kegagalan, nanging apa wae - konsep kabel tarik nggambarake UTS.
Sampel fotomikrograf baja kudu dipotong, dipoles, lan diukir nganggo larutan sing rada asam (biasane asam nitrat lan alkohol (nitroetanol)) supaya butiran kasebut katon. Pembesaran 100x umume digunakake kanggo mriksa butiran baja lan nemtokake ukuran butiran.
Kekerasan iku minangka uji kepriye bahan nanggepi benturan. Bayangna sampeyan masang pipa cendhak menyang catok kanthi rahang bergerigi lan muter catok supaya nutup. Saliyane ngratake tabung, rahang catok uga ninggalake lekukan ing permukaan tabung.
Kaya ngono kuwi cara kerjane uji atose, nanging ora kasar banget. Uji iki nduweni ukuran dampak sing dikontrol lan tekanan sing dikontrol. Gaya-gaya iki ngowahi bentuk permukaan, nggawe lekukan utawa indentasi. Ukuran utawa jerone lekukan nemtokake atose logam.
Kanggo ngevaluasi baja, tes atose sing umum yaiku Brinell, Vickers, lan Rockwell. Saben duwe skala dhewe, lan sawetara duwe pirang-pirang metode tes, kayata Rockwell A, B, lan C. Kanggo pipa baja, Spesifikasi ASTM A513 ngrujuk tes Rockwell B (disingkat HRB utawa RB). Tes Rockwell B ngukur bedane penetrasi baja dening bal baja diameter 1⁄16 inci antarane beban awal cilik lan beban utama 100 kgf. Asil khas kanggo baja entheng standar yaiku HRB 60.
Ilmuwan bahan ngerti manawa atose ana hubungane karo UTS. Mulane, atose sing diwenehake bisa prédhiksi UTS. Kajaba iku, produsen tabung ngerti manawa MYS lan UTS ana hubungane. Kanggo pipa sing dilas, MYS biasane 70% nganti 85% saka UTS. Jumlah sing tepat gumantung saka proses nggawe tabung. Atose HRB 60 berkorelasi karo UTS 60.000 pon saben inci persegi (PSI) lan MYS 80%, utawa 48.000 PSI.
Spesifikasi pipa sing paling umum ing manufaktur umum yaiku kekerasan maksimum. Saliyane ukuran, insinyur kasebut prihatin karo nemtokake pipa las resistensi listrik (ERW) sing dilas ing kisaran kerja sing apik, sing bisa nyebabake kekerasan maksimum HRB 60 ing gambar komponen. Keputusan iki wae ndadékaké sawetara sifat mekanik pungkasan, kalebu kekerasan dhewe.
Kapisan, atose HRB 60 ora menehi katrangan akeh. Wacan HRB 60 minangka angka tanpa dimensi. Materi sing dievaluasi nganggo HRB 59 luwih alus tinimbang materi sing diuji nganggo HRB 60, lan HRB 61 luwih atos tinimbang HRB 60, nanging pira? Ora bisa diukur kaya volume (diukur nganggo desibel), torsi (diukur nganggo pound-feet), kecepatan (diukur nganggo jarak relatif marang wektu), utawa UTS (diukur nganggo pound per inci persegi). Wacan HRB 60 ora menehi katrangan khusus. Iki minangka sifat materi, nanging dudu sifat fisik. Kapindho, uji atose ora cocog kanggo repetibilitas utawa reprodusibilitas. Ngevaluasi rong lokasi ing spesimen uji, sanajan lokasi uji cedhak siji lan sijine, asring nyebabake variasi gedhe ing bacaan atose. Sing nambah masalah iki yaiku sifat uji kasebut. Sawise posisi diukur, ora bisa diukur maneh kanggo verifikasi asil. Repetibilitas uji ora bisa ditindakake.
Iki ora ateges uji atose ora trep. Nyatane, iki menehi pandhuan sing apik kanggo UTS materi, lan iki minangka uji sing cepet lan gampang ditindakake. Nanging, saben wong sing melu nemtokake, tuku, lan nggawe tabung kudu ngerti watesane minangka parameter uji.
Amarga pipa "normal" ora ditetepake kanthi cetha, nalika dibutuhake, produsen pipa asring nyempitake dadi rong pipa baja lan jinis pipa sing paling umum digunakake sing ditetepake ing ASTM A513: 1008 lan 1010. Sanajan sawise ngilangi kabeh jinis tabung liyane, kemungkinan babagan sifat mekanik saka rong jinis tabung iki isih mbukak amba. Nyatane, jinis tabung iki duwe macem-macem sifat mekanik sing paling jembar saka kabeh jinis.
Umpamane, tabung diarani alus yen MYS kurang lan elongasi dhuwur, tegese tabung kasebut luwih apik ing tarik, defleksi, lan set tinimbang tabung sing diterangake atos, sing duwe MYS sing relatif dhuwur lan elongasi sing relatif kurang. Iki padha karo bedane antarane kawat alus lan atos, kayata gantungan jas lan bor.
Elongasi dhewe minangka faktor liyane sing nduweni pengaruh signifikan marang aplikasi pipa kritis. Tabung kanthi elongasi dhuwur bisa tahan gaya tarik; bahan kanthi elongasi kurang luwih rapuh lan mulane luwih rentan marang kegagalan tipe fatigue sing parah. Nanging, elongasi ora ana hubungane langsung karo UTS, sing minangka siji-sijine sifat mekanik sing ana hubungane langsung karo kekerasan.
Yagene sifat mekanik tabung kasebut beda-beda banget? Kapisan, komposisi kimiane beda. Baja minangka larutan padat saka wesi lan karbon lan paduan penting liyane. Kanggo kesederhanaan, kita mung bakal ngrembug persentase karbon ing kene. Atom karbon ngganti sawetara atom wesi, mbentuk struktur kristal baja. ASTM 1008 minangka kelas primer sing nyakup kabeh kanthi kandungan karbon 0% nganti 0,10%. Nol minangka angka khusus sing ngasilake sifat unik nalika kandungan karbon ing baja ultra-rendah. ASTM 1010 nemtokake kandungan karbon antarane 0,08% lan 0,13%. Bedane iki ora katon gedhe, nanging cukup gedhe kanggo nggawe bedane gedhe ing papan liya.
Kapindho, pipa baja bisa digawe utawa digawe lan banjur diproses ing pitung proses manufaktur sing beda. ASTM A513 sing ana gandhengane karo produksi pipa ERW ndhaptar pitung jinis:
Yen komposisi kimia baja lan langkah-langkah manufaktur tabung ora duwe pengaruh marang atose baja, apa pengaruhe? Njawab pitakonan iki tegese nyinaoni rinciane. Pitakonan iki nuwuhake rong pitakonan maneh: Rincian apa, lan sepira cedhake?
Rincian babagan butiran sing mbentuk baja minangka jawaban pertama. Nalika baja digawe ing pabrik baja utama, baja ora adhem dadi blok gedhe kanthi fitur tunggal. Nalika baja adhem, molekul baja diatur ing pola sing bola-bali (kristal), padha karo kepiye kepingan salju kawangun. Sawise kristal kawangun, kristal kasebut nglumpuk dadi klompok sing diarani butiran. Nalika pendinginan maju, butiran tuwuh lan kawangun ing saindenging lembaran utawa piring. Butiran mandheg tuwuh nalika molekul baja pungkasan diserep dening butiran. Kabeh iki kedadeyan ing tingkat mikroskopis amarga ukuran rata-rata butiran baja udakara 64 µ utawa 0,0025 inci. Sanajan saben butiran padha karo sabanjure, ora padha. Ukuran, orientasi, lan kandungan karbon rada beda. Antarmuka antarane butiran diarani wates butiran. Nalika baja gagal, contone amarga retakan lelah, cenderung gagal ing sadawane wates butiran.
Sepira adoh sampeyan kudu ndeleng kanggo ndeleng butiran sing bisa dideleng? Pembesaran 100x, utawa penglihatan manungsa 100x, wis cukup. Nanging, mung ndeleng baja sing ora diolah kanthi daya 100 kali ora nuduhake akeh. Sampel disiapake kanthi polesan sampel lan ngetsa permukaan nganggo asam (biasane asam nitrat lan alkohol) sing diarani etchant nitroethanol.
Butir-butir lan kisi-kisi internal sing nemtokake kekuatan impak, MYS, UTS, lan elongasi sing bisa ditahan baja sadurunge gagal.
Langkah-langkah panggawéan baja, kaya ta nggulung strip panas lan adhem, nerapaké tekanan menyang struktur butir; yèn owah wujudé permanen, iki tegesé tekanan kasebut bakal ngowahi bentuk butir. Langkah-langkah pangolahan liyané, kaya ta nggulung baja dadi gulungan, mbukak gulungan, lan ngowahi bentuk butir baja liwat pabrik tabung (kanggo mbentuk lan ngukur ukuran tabung). Narik tabung ing mandrel kanthi adhem uga nerapaké tekanan ing bahan, kaya langkah-langkah manufaktur kaya ta mbentuk ujung lan mbengkongaké. Owah-owahan ing struktur butir diarani dislokasi.
Langkah-langkah ing ndhuwur ngurangi daktilitas baja, yaiku kemampuane kanggo nahan tegangan tarik (tarik-buka). Baja dadi rapuh, tegese luwih gampang pecah yen sampeyan terus nggarap. Elongasi minangka salah sawijining komponen daktilitas (kompresibilitas liyane). Penting kanggo mangerteni manawa kegagalan paling asring kedadeyan sajrone tegangan tarik, dudu kompresi. Baja tahan banget marang tegangan tarik amarga kapasitas elongasi sing relatif dhuwur. Nanging, baja gampang deformasi ing tegangan kompresi - iku ulet - sing minangka kauntungan.
Beton nduweni kekuatan tekan sing dhuwur nanging daktilitas sing kurang dibandhingake karo beton. Sifat-sifat kasebut kosok baline karo baja. Pramila beton sing digunakake kanggo dalan, bangunan, lan trotoar asring dipasangi tulangan. Asilé yaiku produk kanthi kekuatan rong bahan: ing tekanan, baja kuwat, lan ing tekanan, beton.
Sajrone pengerjaan adhem, nalika daktilitas baja mudhun, atose uga mundhak. Kanthi tembung liya, bakal atos. Gumantung saka kahanane, iki bisa dadi kauntungan; nanging, iki bisa dadi kerugian amarga atose padha karo kerapuhan. Yaiku, nalika baja dadi luwih atos, dadi kurang elastis; mula, luwih cenderung gagal.
Kanthi tembung liya, saben langkah proses ngonsumsi sawetara daktilitas pipa. Saya atos nalika bagean kasebut digunakake, lan yen kekasaran banget, mula ora ana gunane. Kekerasan yaiku kerapuhan, lan tabung sing rapuh bisa uga rusak nalika digunakake.
Apa pabrikan duwe pilihan ing kasus iki? Cekakipun, ya. Pilihan kasebut yaiku annealing, lan sanajan ora cukup magis, nanging meh padha karo sihir sing bisa sampeyan entuk.
Ing istilah umum, annealing mbusak kabeh efek stres fisik ing logam. Proses iki manasi logam nganti suhu sing ngurangi stres utawa rekristalisasi, saengga ngilangi dislokasi. Gumantung saka suhu lan wektu tartamtu sing digunakake ing proses annealing, proses kasebut mulihake sawetara utawa kabeh daktilitas.
Annealing lan pendinginan sing dikontrol ningkatake pertumbuhan butiran. Iki migunani yen tujuane kanggo nyuda kerapuhan materi, nanging pertumbuhan butiran sing ora dikontrol bisa nglunakake logam kakehan, saengga ora bisa digunakake kanggo panggunaan sing dimaksud. Mungkasi proses annealing minangka perkara sing meh magis. Quenching ing suhu sing tepat nganggo agen quenching sing tepat ing wektu sing tepat bakal mungkasi proses kasebut kanthi cepet kanggo entuk sifat pemulihan baja.
Apa spesifikasi atose kudu diilangi? Ora. Karakteristik atose iku penting banget minangka titik referensi nalika nemtokake pipa baja. Ukuran sing migunani, atose minangka salah sawijining karakteristik sing kudu ditemtokake nalika pesen bahan tubular lan dicenthang nalika ditampa (lan kudu dicathet karo saben kiriman). Nalika inspeksi atose minangka standar inspeksi, kudu duwe nilai skala lan rentang kontrol sing cocog.
Nanging, iki dudu tes sing bener kanggo kualifikasi (nampa utawa nolak) materi. Saliyane atose, pabrikan sok-sok kudu nguji kiriman kanggo nemtokake sifat liyane sing relevan, kayata MYS, UTS, utawa elongasi minimal, gumantung saka aplikasi tabung kasebut.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
Tube & Pipe Journal dadi majalah pertama sing darmabakti kanggo nglayani industri pipa logam ing taun 1990. Saiki, tetep dadi siji-sijine publikasi ing Amerika Utara sing darmabakti kanggo industri kasebut lan wis dadi sumber informasi sing paling dipercaya kanggo para profesional pipa.
Saiki kanthi akses lengkap menyang edisi digital The FABRICATOR, akses gampang menyang sumber daya industri sing terkenal.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal saiki wis bisa diakses kanthi lengkap, nyedhiyakake akses sing gampang menyang sumber daya industri sing terkenal.
Nikmati akses lengkap menyang edisi digital STAMPING Journal, sing nyedhiyakake kemajuan teknologi paling anyar, praktik paling apik, lan warta industri kanggo pasar stamping logam.
Nikmati akses lengkap menyang edisi digital The Additive Report kanggo sinau kepiye manufaktur aditif bisa digunakake kanggo ningkatake efisiensi operasional lan nambah bathi.
Saiki kanthi akses lengkap menyang edisi digital The Fabricator en Español, akses gampang menyang sumber daya industri sing terkenal.