Noot van de redactie: Dit artikel is het tweede deel in een tweedelige serie over de markt en de productie van vloeistofleidingen met een kleine diameter voor hogedruktoepassingen. Het eerste deel bespreekt de beschikbaarheid van conventionele producten voor deze toepassingen in eigen land, die schaars zijn. Het tweede deel bespreekt twee niet-traditionele producten op deze markt.
De twee typen gelaste hydraulische buizen die door de Society of Automotive Engineers (SAE) worden aangeduid – SAE-J525 en SAE-J356A – hebben een gemeenschappelijke oorsprong, evenals hun schriftelijke specificaties. Platte stalen strips worden op breedte gesneden en door profileren tot buizen gevormd. Nadat de randen van de strip met een geribbeld gereedschap zijn gepolijst, wordt de buis door middel van hoogfrequent weerstandslassen verhit en tussen drukrollen gesmeed om een ​​lasverbinding te vormen. Na het lassen wordt de braam aan de buitenzijde verwijderd met een houder, die meestal van wolfraamcarbide is gemaakt. De identificatiebraam wordt verwijderd of aangepast tot de maximale ontwerphoogte met behulp van een vergrendelingsgereedschap.
De beschrijving van dit lasproces is algemeen, en er zijn veel kleine procesverschillen in de daadwerkelijke productie (zie Figuur 1). Ze delen echter veel mechanische eigenschappen.
Pijpbreuken en veelvoorkomende faalmechanismen kunnen worden onderverdeeld in trek- en drukbelastingen. Bij de meeste materialen is de trekspanning lager dan de drukspanning. De meeste materialen zijn echter veel sterker onder druk dan onder trek. Beton is daar een voorbeeld van. Het is zeer samendrukbaar, maar tenzij het is gevormd met een intern netwerk van wapeningsstaven, breekt het gemakkelijk. Om die reden wordt staal getest op treksterkte om de uiteindelijke treksterkte (UTS) te bepalen. Alle drie de hydraulische slangdiameters hebben dezelfde eisen: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Omdat drukleidingen bestand moeten zijn tegen hydraulische druk, kan een aparte berekening en faaltest, een zogenaamde barstproef, nodig zijn. Met behulp van berekeningen kan de theoretische uiteindelijke barstdruk worden bepaald, rekening houdend met de wanddikte, de treksterkte (UTS) en de buitendiameter van het materiaal. Omdat J525-buizen en J356A-buizen dezelfde afmetingen kunnen hebben, is de enige variabele de treksterkte (UTS). De typische treksterkte bedraagt ​​50.000 psi met een voorspelde barstdruk van 0,500 x 0,049 inch. De buis zelf heeft voor beide producten dezelfde treksterkte van 10.908 psi.
Hoewel de berekende voorspellingen hetzelfde zijn, is er in de praktijk een verschil te wijten aan de werkelijke wanddikte. Bij de J356A is de interne braam instelbaar tot een maximale grootte, afhankelijk van de pijpdiameter zoals beschreven in de specificatie. Bij ontbraamde J525-producten wordt de binnendiameter tijdens het ontbraamproces doorgaans opzettelijk met ongeveer 0,002 inch verkleind, wat resulteert in plaatselijke wandverdunning in de laszone. Hoewel de wanddikte wordt aangevuld door daaropvolgende koudvervorming, kunnen de restspanning en korreloriëntatie verschillen van het basismetaal, en kan de wanddikte iets dunner zijn dan die van de vergelijkbare pijp volgens de J356A-specificatie.
Afhankelijk van het uiteindelijke gebruik van de buis, moet interne braamvorming worden verwijderd of afgevlakt om potentiële lekpaden te elimineren, met name bij enkelwandige buizen met een uitlopende uiteinde. Hoewel algemeen wordt aangenomen dat J525-buizen een gladde binnendiameter hebben en daarom niet lekken, is dit een misvatting. J525-buizen kunnen binnenstrepen ontwikkelen als gevolg van onjuiste koudbewerking, wat kan leiden tot lekkages bij de aansluiting.
Begin met het ontbramen door de lasrups van de binnendiameterwand af te snijden (of te schrapen). Het reinigingsgereedschap is bevestigd aan een doorn die wordt ondersteund door rollen in de buis, net achter het lasstation. Tijdens het verwijderen van de lasrups rolden de rollen per ongeluk over een deel van de lasspatten heen, waardoor deze op het oppervlak van de binnendiameter van de buis terechtkwamen (zie figuur 2). Dit is een probleem bij licht bewerkte buizen, zoals gedraaide of gehoonde buizen.
Het verwijderen van de glitters uit de buis is niet eenvoudig. Het snijproces verandert de glitters in een lange, verwarde sliert scherpe staaldraden. Hoewel verwijdering noodzakelijk is, is het vaak een handmatig en onvolmaakt proces. Delen van de sjaalbuizen verlaten soms het terrein van de buizenfabrikant en worden naar klanten verzonden.
Rijst. 1. SAE-J525-materiaal wordt in massaproductie vervaardigd, wat aanzienlijke investeringen en arbeid vereist. Vergelijkbare buisproducten gemaakt van SAE-J356A worden volledig machinaal bewerkt in inline-gloeibuiswalserijen, waardoor dit efficiënter is.
Bij kleinere leidingen, zoals vloeistofleidingen met een diameter van minder dan 20 mm, is het ontbramen van de binnendiameter meestal minder belangrijk, omdat deze diameters geen extra nabewerking van de binnendiameter vereisen. De enige kanttekening is dat de eindgebruiker alleen hoeft te overwegen of een constante hoogte van de braamcontrole een probleem zal opleveren.
Uitstekende vlambeheersing bij ID-lassen begint met nauwkeurige stripbewerking, snijden en lassen. De materiaaleigenschappen van J356A moeten zelfs strenger zijn dan die van J525, omdat J356A vanwege het koudlijmproces strengere eisen stelt aan korrelgrootte, oxide-insluitingen en andere parameters voor de staalproductie.
Ten slotte vereist ID-lassen vaak koelvloeistof. De meeste systemen gebruiken dezelfde koelvloeistof als het wikkelgereedschap, maar dit kan problemen veroorzaken. Ondanks dat ze gefilterd en ontvet zijn, bevatten koelvloeistoffen voor lasmachines vaak aanzienlijke hoeveelheden metaaldeeltjes, diverse oliën en andere verontreinigingen. Daarom vereist de J525-buis een reinigingscyclus met hete bijtende soda of een andere gelijkwaardige reinigingsstap.
Condensatoren, autosystemen en andere soortgelijke systemen vereisen leidingreiniging, en de juiste reiniging kan in de fabriek worden uitgevoerd. De J356A verlaat de fabriek met een schone binnenwand, een gecontroleerd vochtgehalte en minimale resten. Tot slot is het gebruikelijk om elke buis te vullen met een inert gas om corrosie te voorkomen en de uiteinden af ​​te dichten vóór verzending.
J525-buizen worden na het lassen genormaliseerd en vervolgens koudvervormd (getrokken). Na de koudvervorming wordt de buis opnieuw genormaliseerd om aan alle mechanische eisen te voldoen.
De normalisatie-, draadtrek- en tweede normalisatiestappen vereisen het transport van de buis naar de oven, naar de trekbank en terug naar de oven. Afhankelijk van de specifieke details van de bewerking, vereisen deze stappen andere afzonderlijke deelstappen zoals puntvorming (vóór het lakken), etsen en richten. Deze stappen zijn kostbaar en vergen aanzienlijke tijd, arbeid en geld. Koudgetrokken buizen hebben een afvalpercentage van 20% in de productie.
De J356A-buis wordt na het lassen in de walserij genormaliseerd. De buis raakt de grond niet aan en doorloopt in de walserij een continu proces van de eerste vormingsstappen tot de afgewerkte buis. Gelaste buizen zoals de J356A hebben een productieverlies van 10%. Dit betekent, alle andere factoren gelijkblijvend, dat J356A-lampen goedkoper te produceren zijn dan J525-lampen.
Hoewel de eigenschappen van deze twee producten vergelijkbaar zijn, zijn ze vanuit metallurgisch oogpunt niet hetzelfde.
Koudgetrokken J525-buizen vereisen twee voorbehandelingen: na het lassen en na het trekken. Normalisatietemperaturen (1650 °F of 900 °C) leiden tot de vorming van oppervlakteoxiden, die na het gloeien meestal worden verwijderd met mineraalzuur (meestal zwavelzuur of zoutzuur). Beitsen heeft een grote impact op het milieu in termen van luchtverontreiniging en metaalrijke afvalstromen.
Bovendien leidt de normalisatie van de temperatuur in de reducerende atmosfeer van de walsoven tot de consumptie van koolstof aan het oppervlak van het staal. Dit proces, ontkoling, laat een oppervlaktelaag achter die veel zwakker is dan het oorspronkelijke materiaal (zie figuur 3). Dit is vooral belangrijk voor dunwandige buizen. Bij een wanddikte van 0,030 inch zal zelfs een dunne ontkolingslaag van 0,003 inch de effectieve wanddikte met 10% verminderen. Dergelijke verzwakte buizen kunnen bezwijken door spanning of trillingen.
Figuur 2. Een ID-reinigingsgereedschap (niet afgebeeld) wordt ondersteund door rollen die langs de binnenzijde van de pijp bewegen. Een goed ontwerp van de rollen vermindert de hoeveelheid lasspatten die in de pijpwand terechtkomen. Nielsen-gereedschap
J356-buizen worden in batches verwerkt en vereisen gloeien in een walsoven, maar dit is niet de enige optie. De variant, J356A, wordt volledig machinaal bewerkt in een walserij met ingebouwde inductieverwarming, een verwarmingsproces dat veel sneller is dan een walsoven. Dit verkort de gloeitijd, waardoor de periode waarin ontkoling kan optreden wordt teruggebracht van minuten (of zelfs uren) tot seconden. Hierdoor krijgt J356A een uniforme gloeiing zonder oxidatie of ontkoling.
De buizen die voor hydraulische leidingen worden gebruikt, moeten flexibel genoeg zijn om te kunnen worden gebogen, uitgezet en gevormd. Bochten zijn nodig om de hydraulische vloeistof van punt A naar punt B te transporteren, waarbij de buis onderweg diverse bochten en wendingen doorloopt. Het flenzen van de uiteinden is essentieel voor een goede aansluiting.
In een kip-of-ei-situatie werden schoorstenen ontworpen voor enkelwandige branderaansluitingen (waardoor ze een gladde binnendiameter hebben), of het omgekeerde was het geval. In dat laatste geval sluit het binnenoppervlak van de buis nauw aan op de aansluiting van de pinconnector. Om een ​​goede metaal-op-metaalverbinding te garanderen, moet het oppervlak van de buis zo glad mogelijk zijn. Dit accessoire verscheen in de jaren 20 van de vorige eeuw voor de toen nog jonge Amerikaanse luchtmachtdivisie. Later werd dit accessoire de standaard 37-graden flare die tegenwoordig veelvuldig wordt gebruikt.
Sinds het begin van de COVID-19-periode is de aanvoer van getrokken buizen met een gladde binnendiameter aanzienlijk afgenomen. Beschikbare materialen hebben doorgaans langere levertijden dan voorheen. Deze verandering in de toeleveringsketens kan worden opgevangen door de eindverbindingen opnieuw te ontwerpen. Een offerteaanvraag voor een enkelwandige brander met de specificatie J525 is bijvoorbeeld een geschikte kandidaat om een ​​dubbelwandige brander te vervangen. Elk type hydraulische buis kan met deze eindverbinding worden gebruikt. Dit biedt mogelijkheden voor het gebruik van de J356A.
Naast flare-verbindingen worden ook mechanische O-ringafdichtingen veel gebruikt (zie figuur 5), met name voor hogedruksystemen. Dit type verbinding is niet alleen minder lekdicht dan een enkelwandige flare-verbinding omdat er elastomere afdichtingen worden gebruikt, maar het is ook veelzijdiger: het kan aan het uiteinde van elk gangbaar type hydraulische buis worden aangebracht. Dit biedt buisfabrikanten meer mogelijkheden in de toeleveringsketen en betere economische prestaties op de lange termijn.
De industriële geschiedenis staat vol voorbeelden van traditionele producten die standhouden in een tijd waarin het moeilijk is voor de markt om van koers te veranderen. Een concurrerend product – zelfs een product dat aanzienlijk goedkoper is en aan alle eisen van het originele product voldoet – kan moeilijk voet aan de grond krijgen op de markt als er argwaan ontstaat. Dit gebeurt meestal wanneer een inkoper of een aangewezen ingenieur een niet-traditioneel alternatief voor een bestaand product overweegt. Weinigen zijn bereid het risico te lopen ontdekt te worden.
In sommige gevallen zijn veranderingen niet alleen noodzakelijk, maar zelfs onmisbaar. De COVID-19-pandemie heeft geleid tot onverwachte veranderingen in de beschikbaarheid van bepaalde soorten en maten stalen vloeistofleidingen. De getroffen productgebieden zijn die in de automobielindustrie, de elektrotechnische industrie, de zware machinebouw en alle andere pijpfabrikanten die hogedrukleidingen gebruiken, met name hydraulische leidingen.
Deze lacune kan tegen lagere totale kosten worden opgevuld door te kiezen voor een beproefd, maar nichetype stalen buis. Het selecteren van het juiste product voor een toepassing vereist enig onderzoek naar de compatibiliteit met de vloeistof, de werkdruk, de mechanische belasting en het type aansluiting.
Een nadere blik op de specificaties laat zien dat de J356A gelijkwaardig kan zijn aan de echte J525. Ondanks de pandemie is deze nog steeds verkrijgbaar tegen een lagere prijs via een beproefde toeleveringsketen. Als het oplossen van problemen met de uiteindelijke vorm minder arbeidsintensief is dan het vinden van de J525, kan dit OEM's helpen bij het oplossen van logistieke uitdagingen in het COVID-19-tijdperk en daarna.
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。 Tube & Pipe Journal uit 1990 Tube & Pipe Journal is gemaakt in 1990. Tube & Pipe Journal werd in 1990 het eerste tijdschrift dat volledig gewijd was aan de metaalbuizenindustrie.Het is tot op de dag van vandaag de enige branchepublicatie in Noord-Amerika en is uitgegroeid tot de meest vertrouwde informatiebron voor professionals in de pijpleidingindustrie.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, heeft u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt gemakkelijke toegang tot waardevolle branchebronnen.
Krijg volledige digitale toegang tot het STAMPING Journal, met de nieuwste technologie, beste praktijken en branchenieuws voor de metaalstempelmarkt.
Nu u volledig digitaal toegang hebt tot The Fabricator en Español, hebt u eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.