Traditionele hydraulische leidingen hebben een enkelvoudig verbreed uiteinde en worden meestal vervaardigd volgens SAE-J525 of ASTM-A513-T5, materialen die moeilijk in eigen land verkrijgbaar zijn. OEM's die op zoek zijn naar binnenlandse leveranciers kunnen buizen gebruiken die zijn vervaardigd volgens SAE-J356A-specificaties en afgedicht met O-ringafdichtingen, zoals afgebeeld. Gemaakt door Tru-Line.
Noot van de redactie: Dit artikel is het eerste deel van een tweedelige serie over de markt en productie van vloeistofleidingen voor hogedruktoepassingen. Het eerste deel bespreekt de situatie van de binnenlandse en buitenlandse toeleveringsketens voor conventionele producten. Het tweede deel gaat dieper in op minder conventionele producten die zich op deze markt richten.
De COVID-19-pandemie heeft onverwachte verschuivingen veroorzaakt in veel sectoren, waaronder de toeleveringsketen en het productieproces van stalen buizen. Van eind 2019 tot nu heeft de buizenmarkt ingrijpende veranderingen ondergaan in zowel fabrieks- als logistieke processen. Een langlopend probleem is nu aan het licht gekomen.
De beroepsbevolking is nu belangrijker dan ooit. Deze pandemie is een menselijke crisis en het belang van gezondheid heeft de balans tussen werk, privéleven en vrije tijd voor de meesten, zo niet voor iedereen, veranderd. Het aantal geschoolde werknemers is afgenomen door pensionering, doordat sommige werknemers niet naar hun oude baan kunnen terugkeren of geen nieuwe baan in dezelfde sector kunnen vinden, en door vele andere factoren. In de beginfase van de epidemie concentreerde het tekort aan werknemers zich vooral in sectoren die afhankelijk zijn van eerstelijnszorg, zoals de gezondheidszorg en de detailhandel, terwijl werknemers in de maakindustrie met verlof waren of aanzienlijk minder uren werkten. Fabrikanten hebben nu moeite met het werven en behouden van personeel, waaronder ervaren pijpfabriekoperators. De productie van buizen is grotendeels een handwerkberoep dat nauwgezet werk vereist in een klimaatgecontroleerde omgeving. Draag extra persoonlijke beschermingsmiddelen (zoals mondkapjes) om besmetting te voorkomen en volg extra regels, zoals 1,5 meter afstand houden. De afstand tot anderen kan extra stress veroorzaken in een baan die sowieso al veel stressverlagende factoren kent.
Ook de aanvoer van staal en de kosten van ruw staal zijn tijdens de pandemie veranderd. Voor de meeste buizen is staal de grootste kostenpost. Over het algemeen is staal goed voor 50% van de kosten per voet buis. Tot het vierde kwartaal van 2020 lagen de prijzen voor koudgewalst staal in de VS gemiddeld rond de $800 per ton gedurende drie jaar. Eind 2021 daalden de prijzen tot $2.200 per ton.
Gezien de veranderingen in deze twee factoren tijdens de pandemie, hoe reageren bedrijven in de buizenmarkt hierop? Welke impact hebben deze veranderingen op de toeleveringsketen van buizen, en welke nuttige richtlijnen zijn er voor de sector om deze crisis te boven te komen?
Vele jaren geleden vatte een topman van een pijpenfabriek de rol van zijn bedrijf in de sector als volgt samen: "We doen hier maar twee dingen: we maken pijpen en we verkopen ze." Te veel afleidingen, te veel factoren die de kernwaarden van het bedrijf verzwakken, of de huidige crisis (of al deze factoren, wat vaak het geval is) zijn waardevol voor leidinggevenden die overweldigd zijn.
Het is belangrijk om controle te verkrijgen en te behouden door te focussen op wat er echt toe doet: de factoren die van invloed zijn op de productie en verkoop van kwalitatief hoogwaardige buizen. Als de inspanningen van een bedrijf niet op deze twee activiteiten gericht zijn, is het tijd om terug te gaan naar de basis.
Naarmate de pandemie zich verspreidt, is de vraag naar buizen in sommige sectoren vrijwel tot nul gedaald. Autofabrieken en bedrijven in andere, als onbeduidend beschouwde sectoren liggen stil. Er was een tijd dat veel bedrijven in de sector geen buizen produceerden of verkochten. De buizenmarkt bestaat nu alleen nog voor een handjevol essentiële bedrijven.
Gelukkig doen mensen hun ding. Sommigen kopen extra vriezers om voedsel op te slaan. De huizenmarkt komt later op gang en mensen kopen vaak een aantal of veel nieuwe apparaten bij de aankoop van een huis, dus beide trends ondersteunen de vraag naar buizen met een kleinere diameter. De landbouwmachine-industrie begint zich te herstellen, met steeds meer eigenaren die kleine tractoren of zero-turn grasmaaiers willen. De automarkt kwam vervolgens weer op gang, zij het in een trager tempo door factoren zoals chiptekorten.
Figuur 1. SAE-J525 en ASTM-A519 zijn vastgesteld als algemene vervangers voor SAE-J524 en ASTM-A513T5. Het belangrijkste verschil is dat SAE-J525 en ASTM-A513T5 gelast zijn en niet naadloos. Leveringsproblemen, zoals levertijden van zes maanden, hebben kansen gecreëerd voor twee andere buisproducten, SAE-J356 (geleverd als rechte buis) en SAE-J356A (geleverd op rol), die aan veel van dezelfde eisen voldoen.
De markt is veranderd, maar de richtlijnen blijven hetzelfde. Niets is belangrijker dan je te concentreren op het produceren en verkopen van pijpen die voldoen aan de marktvraag.
De vraag "zelf maken of inkopen" komt op wanneer productiebedrijven te maken krijgen met hogere arbeidskosten en vaste of afnemende interne middelen.
De productie van na het lassen vervaardigde buisproducten vereist aanzienlijke middelen. Afhankelijk van de output en productie van de fabriek, kan het soms economisch voordelig zijn om brede stroken intern te snijden. Intern snijden kan echter een last zijn, gezien de benodigde arbeidskrachten, de investeringskosten voor gereedschap en de kosten voor de voorraad van breedbandproducten.
Enerzijds leidt het snijden van 2.000 ton per maand tot een voorraad van 5.000 ton staal, wat een aanzienlijke hoeveelheid contant geld in beslag neemt. Anderzijds is er maar weinig contant geld nodig om breed gesneden staal direct aan te schaffen. Sterker nog, doordat de buizenproducent kredietvoorwaarden met de snijmachine kan onderhandelen, kan de contante uitgave zelfs worden uitgesteld. Elke buizenfabriek is in dit opzicht uniek, maar het is veilig om te stellen dat vrijwel elke buizenproducent is getroffen door de COVID-19-pandemie met betrekking tot de beschikbaarheid van geschoolde arbeidskrachten, staalkosten en cashflow.
Hetzelfde geldt voor de buizenproductie zelf, afhankelijk van de situatie. Bedrijven met uitgebreide waardeketens kunnen ervoor kiezen om de buizenproductie stop te zetten. In plaats van buizen te maken en deze vervolgens te buigen, te coaten en te assembleren, kunnen ze de buizen inkopen en zich richten op andere activiteiten.
Veel bedrijven die hydraulische componenten of buizenbundels voor vloeistofsystemen in de auto-industrie produceren, hebben hun eigen buizenfabrieken. Sommige van deze fabrieken zijn nu eerder een last dan een aanwinst. Consumenten rijden in het pandemische tijdperk over het algemeen minder en de prognoses voor de autoverkoop liggen ver verwijderd van het niveau van vóór de pandemie. De automarkt wordt geassocieerd met negatieve termen zoals sluitingen, sterke dalingen en tekorten. Er is niets dat erop wijst dat de leveringssituatie van autofabrikanten en hun toeleveranciers in de nabije toekomst significant zal veranderen. Opvallend is dat steeds meer elektrische voertuigen in deze markt minder stalen buizen in de aandrijflijn hebben.
Bufferwalserijen worden doorgaans op maat gemaakt. Dit is een voordeel voor het beoogde gebruik – het produceren van buizen voor een specifieke toepassing – maar een nadeel wat betreft schaalvoordelen. Neem bijvoorbeeld een buizenwalserij die is ontworpen om producten met een buitendiameter van 10 mm te maken voor een bekend automobielproject. Het programma garandeert instellingen op basis van de hoeveelheid. Later werd een veel kleinere procedure toegevoegd voor een andere buis met dezelfde buitendiameter. Na verloop van tijd liep het oorspronkelijke plan af en had het bedrijf niet genoeg volume om het tweede plan te rechtvaardigen. De opstartkosten en andere kosten zijn te hoog om het te rechtvaardigen. In dit geval zou het bedrijf, indien mogelijk, moeten proberen het project uit te besteden aan een geschikte leverancier.
Natuurlijk stopt de berekening niet bij het afsnijden. Afwerkingsstappen zoals coaten, op lengte snijden en verpakken brengen aanzienlijke kosten met zich mee. Zoals het gezegde luidt: de grootste verborgen kostenpost bij de productie van buizen is de handling. De buis wordt van de fabriek naar het magazijn vervoerd, waar deze wordt verwijderd en op een werkbank wordt geladen voor het uiteindelijke op lengte snijden. Vervolgens worden de buizen gestapeld om ervoor te zorgen dat ze één voor één in de snijmachine terechtkomen – al deze stappen vereisen arbeid. Deze arbeidskosten worden mogelijk niet opgemerkt door een accountant, maar ze bestaan ​​uit de kosten van een extra heftruckchauffeur of een extra medewerker op de transportafdeling.
Figuur 2. De chemische samenstelling van SAE-J525 en SAE-J356A is vrijwel identiek, waardoor de laatstgenoemde de eerstgenoemde kan vervangen.
Hydraulische leidingen bestaan ​​al duizenden jaren. De Egyptenaren smeedden meer dan 4000 jaar geleden al koperdraad. Bamboebuizen werden in China gebruikt tijdens de Xia-dynastie, rond 2000 voor Christus, en later werden Romeinse waterleidingsystemen aangelegd met loden buizen, een bijproduct van het zilversmeltproces.
Naadloos. Moderne naadloze stalen buizen maakten hun Noord-Amerikaanse debuut in 1890. Van 1890 tot nu is de grondstof voor dit proces een massieve ronde staaf. Innovaties in continu gieten in de jaren 50 leidden tot de transformatie van naadloze buizen van blokken naar wat toen een goedkope staalgrondstof was: staven. Zowel vroeger als nu worden hydraulische buizen gemaakt door de naadloze holle buizen die door dit proces worden geproduceerd koud te trekken. Op de Noord-Amerikaanse markt wordt het geclassificeerd als SAE-J524 door de Society of Automotive Engineers en ASTM-A519 door de American Society for Testing and Materials.
Het produceren van naadloze hydraulische buizen is doorgaans een arbeidsintensief proces, vooral bij kleine diameters. Het vergt veel energie en ruimte.
In de jaren zeventig veranderde de markt. Na bijna honderd jaar de markt voor stalen buizen te hebben gedomineerd, werd naadloze buis verdrongen door gelaste buizen, die geschikt bleken voor vele mechanische toepassingen in de bouw- en automobielindustrie. Het veroverde zelfs terrein in wat voorheen heilig terrein was: de olie- en gaspijpleidingsector.
Twee innovaties hebben bijgedragen aan deze verandering in de markt. De eerste betreft het continu gieten van plakken, waardoor staalfabrieken efficiënt hoogwaardige platte strips in massaproductie kunnen vervaardigen. De tweede innovatie maakt hoogfrequent weerstandlassen een haalbare methode voor de pijpenindustrie. Het resultaat is een nieuw product: prestaties die vergelijkbaar zijn met naadloze stalen buizen, maar tegen lagere kosten. Deze buis wordt nog steeds geproduceerd en is geclassificeerd als SAE-J525 of ASTM-A513-T5 op de Noord-Amerikaanse markt. Omdat de buis getrokken en gegloeid wordt, is het een grondstofintensief product. Deze processen zijn minder arbeids- en kapitaalintensief dan naadloze processen, maar de bijbehorende kosten blijven hoog.
Van de jaren negentig tot heden wordt het grootste deel van de hydraulische leidingbuizen die op de binnenlandse markt worden gebruikt, zowel naadloos getrokken (SAE-J524) als gelast getrokken (SAE-J525), geïmporteerd. Dit is mogelijk het gevolg van het enorme verschil in arbeids- en staalkosten tussen de VS en de exporterende landen. De afgelopen 30 tot 40 jaar zijn deze producten weliswaar verkrijgbaar bij binnenlandse producenten, maar zij zijn er nooit in geslaagd een dominante positie op deze markt te verwerven. De gunstige kosten van geïmporteerde producten vormen een aanzienlijke hindernis.
De huidige markt. De consumptie van naadloos, getrokken en gegloeid product J524 is in de loop der jaren afgenomen. Het is nog steeds verkrijgbaar en heeft een plaats in de markt voor hydraulische leidingen, maar OEM's kiezen meestal voor J525 als het gelaste, getrokken en gegloeide product J525 gemakkelijk verkrijgbaar is.
De pandemie slaat toe en de markt verandert opnieuw. Het wereldwijde aanbod van arbeid, staal en logistiek neemt in ongeveer hetzelfde tempo af als de eerdergenoemde afname van de vraag naar auto's. Hetzelfde geldt voor het aanbod van geïmporteerde J525 hydraulische buizen. Gezien deze ontwikkelingen lijkt de binnenlandse markt klaar te zijn voor een nieuwe marktverschuiving. Klaar om een ​​ander product te produceren, een product dat minder arbeidsintensief is dan het lassen, trekken en gloeien van buizen? Zo'n product bestaat al, hoewel het niet algemeen gebruikt wordt. Het is SAE-J356A, dat voldoet aan de eisen van veel hydraulische toepassingen (zie Figuur 1).
Specificaties die door de SAE worden gepubliceerd, zijn doorgaans kort en eenvoudig, aangezien elke specificatie slechts één proces voor het maken van buizen beschrijft. Het nadeel hiervan is dat J525 en J356A aanzienlijke overlap vertonen in afmetingen, mechanische eigenschappen, enz., waardoor specificaties vaak tot verwarring leiden. Bovendien is J356A een opgerolde buis voor hydraulische leidingen met een kleine diameter en een variant van J356, een rechte buis die voornamelijk wordt gebruikt bij de productie van hydraulische leidingen met een grote diameter.
Figuur 3. Hoewel veel mensen gelaste en koudgetrokken buizen als superieur beschouwen aan gelaste en koudgeperste buizen, zijn de mechanische eigenschappen van beide buisproducten vergelijkbaar. Opmerking: De imperiale waarde in PSI is een zachte omrekening van de specificatie; het is een metrische waarde in MPa.
Sommige ingenieurs zijn van mening dat de J525 uitblinkt in hydraulische toepassingen onder hoge druk, zoals die in zware machines worden gebruikt. De J356A is minder bekend, maar het is ook een specificatie voor vloeistoffen onder hoge druk. Soms zijn de uiteindelijke vormvereisten verschillend: de J525 heeft geen binnenrand, terwijl de J356A een gecontroleerde braamvorming heeft en een kleinere binnenrand.
De grondstoffen hebben vergelijkbare eigenschappen (zie figuur 2). Kleine verschillen in chemische samenstelling zijn gerelateerd aan de gewenste mechanische eigenschappen. Om bepaalde mechanische eigenschappen te bereiken, zoals breeksterkte bij trekspanning of treksterkte, zijn de chemische samenstelling of warmtebehandeling van het staal beperkt om bepaalde resultaten te behalen.
De verschillende buistypen hebben een gemeenschappelijke set vergelijkbare mechanische prestatieparameters, waardoor ze in veel toepassingen uitwisselbaar zijn (zie figuur 3). Met andere woorden, als het ene type niet beschikbaar is, voldoet het andere type waarschijnlijk wel aan de eisen. Niemand hoeft het wiel opnieuw uit te vinden; de industrie beschikt al over een aantal sterke, gebalanceerde wielen.
Tube & Pipe Journal was in 1990 het eerste tijdschrift dat volledig was gewijd aan de metaalbuizenindustrie. Het is tot op de dag van vandaag de enige publicatie in Noord-Amerika die zich op deze sector richt en is uitgegroeid tot de meest betrouwbare informatiebron voor professionals in de buizenbranche.
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.
Geniet van volledige toegang tot de digitale editie van STAMPING Journal, met de nieuwste technologische ontwikkelingen, beste praktijken en branchenieuws voor de metaalstempelmarkt.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The Fabricator en Español, eenvoudig toegang tot waardevolle branchebronnen.