Traditionele hydraulische leidingen maken gebruik van één enkel opgeflenst uiteinde en worden doorgaans vervaardigd volgens SAE-J525 of ASTM-A513-T5. Dit zijn materialen die moeilijk in eigen land te verkrijgen zijn. OEM's die op zoek zijn naar binnenlandse leveranciers, kunnen slangen vervangen door slangen die zijn vervaardigd volgens de SAE-J356A-specificaties en zijn afgedicht met O-ringafdichtingen, zoals afgebeeld. Gemaakt door Tru-Line.
Opmerking van de redacteur: Dit artikel is het eerste in een serie van twee delen over de markt en de productie van vloeistoftransportleidingen voor hogedruktoepassingen. In het eerste deel wordt de situatie op de binnenlandse en buitenlandse leveranciers van conventionele producten besproken. In het tweede deel worden de details besproken van minder conventionele producten die op deze markt zijn gericht.
De COVID-19-pandemie heeft in veel sectoren voor onverwachte verschuivingen gezorgd, waaronder de toeleveringsketen van stalen buizen en het buizenproductieproces. Vanaf eind 2019 tot nu heeft de buizenmarkt te maken gehad met verstorende veranderingen in zowel fabrieks- als logistieke activiteiten. Een al lang sluimerend probleem is nu in de schijnwerpers komen te staan.
Personeel is nu belangrijker dan ooit. De pandemie is een menselijke crisis en het belang van gezondheid heeft de balans tussen werk en privéleven voor de meesten, zo niet voor iedereen, veranderd. Het aantal geschoolde werknemers is afgenomen door pensionering, omdat sommige werknemers niet konden terugkeren naar hun oude baan of nieuw werk konden vinden in dezelfde sector, en door vele andere factoren. In de begindagen van de epidemie was het tekort aan werknemers vooral geconcentreerd in sectoren die afhankelijk zijn van werk aan de frontlinie, zoals de gezondheidszorg en de detailhandel, terwijl fabrieksarbeiders met verlof waren of aanzienlijk minder uren werkten. Fabrikanten hebben nu moeite met het werven en behouden van personeel, waaronder ervaren operators van pijpfabrieken. De productie van buizen is grotendeels een praktische, blauwe-boordenbaan die nauwgezette inspanning vereist in een omgeving zonder klimaatbeheersing. Draag extra persoonlijke beschermingsmiddelen (d.w.z. maskers) om infectie te beperken en volg extra regels, zoals een afstand van 1,80 meter. De lineaire afstand tot anderen kan stress toevoegen aan een baan die al veel stressverlichters kent.
Ook de staalaanvoer en de kosten van ruwstaal zijn tijdens de pandemie veranderd. Voor de meeste buizen is staal de grootste componentkostenpost. 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 waren de prijzen gedaald tot $ 2.200 per ton.
Gezien de veranderingen die deze twee factoren tijdens de pandemie hebben doorgemaakt, hoe reageren bedrijven in de buizenmarkt hierop? Welke impact hebben deze veranderingen op de toeleveringsketen van buizen en welke nuttige richtlijnen biedt dit de sector om uit deze crisis te komen?
Vele jaren geleden vatte een leidinggevende van een pijpenfabriek de rol van zijn bedrijf in de sector als volgt samen: "Wij 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 samen, wat vaak het geval is) is van waarde voor leidinggevenden die het overweldigd hebben.
Het is belangrijk om de controle te krijgen en te behouden door je te concentreren op wat belangrijk is: de factoren die van invloed zijn op de productie en verkoop van kwaliteitsbuizen. Als de inspanningen van een bedrijf zich niet op deze twee activiteiten richten, is het tijd om terug te gaan naar de basis.
Naarmate de pandemie zich verspreidt, is de vraag naar buizen in sommige sectoren gedaald tot bijna nul. Autofabrieken en bedrijven in andere, als onbeduidend beschouwde sectoren zitten stil. Er was een tijd dat veel bedrijven in de sector geen buizen produceerden of verkochten. De markt voor buizen bestaat alleen nog voor een paar essentiële bedrijven.
Gelukkig doen mensen hun ding. Sommige mensen kopen extra vriezers om voedsel in te bewaren. De huizenmarkt trekt later aan en mensen kopen vaak een aantal of meerdere nieuwe apparaten wanneer ze een huis kopen. Beide trends ondersteunen de vraag naar buizen met een kleinere diameter. De landbouwmachinesector begint zich te herstellen, met steeds meer eigenaren die kleine tractoren of zero-turn grasmaaiers willen. Daarna kwam de automarkt weer tot leven, maar wel in een langzamer tempo vanwege factoren zoals een tekort aan houtsnippers.
Afbeelding 1. SAE-J525 en ASTM-A519 worden gezien als algemene vervangers voor SAE-J524 en ASTM-A513T5. Het belangrijkste verschil is dat SAE-J525 en ASTM-A513T5 gelast zijn, en niet naadloos. Moeilijkheden bij het verkrijgen van materialen, 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 vereisten voldoen.
De markt is veranderd, maar de richtlijnen zijn nog steeds hetzelfde. Niets is belangrijker dan ons te richten op het maken en verkopen van pijpen volgens de marktvraag.
De vraag ‘maken of kopen’ komt naar voren wanneer productieprocessen te maken krijgen met hogere arbeidskosten en vaste of afnemende interne middelen.
Voor de productie van buisvormige producten die na het lassen zijn gemaakt, zijn aanzienlijke middelen nodig. Afhankelijk van de output en productie van de fabriek kan het soms economisch voordelig zijn om brede stroken zelf te snijden. Intern snijden kan echter een last zijn vanwege de vereiste arbeidskrachten, benodigde kapitaalsvereisten voor gereedschappen en kosten voor breedbandinventaris.
Enerzijds resulteert het snijden van 2.000 ton per maand in 5.000 ton staal op voorraad, wat veel geld kost. Anderzijds is er heel weinig geld nodig om direct breed gesneden staal te kopen. Sterker nog, aangezien de buizenproducent kredietvoorwaarden kan onderhandelen met de snijmachine, kan dit de contante uitgave zelfs vertragen. Elke buizenfabriek is in dit opzicht uniek, maar we kunnen gerust 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 productie van buizen zelf, afhankelijk van de situatie. Bedrijven met uitgebreide waardetoevoegingsketens kunnen ervoor kiezen om niet langer buizen te produceren. In plaats van buizen te maken, ze te buigen, te coaten en er subassemblages en assemblages van te maken, kunt u de buizen kopen en u richten op andere activiteiten.
Veel bedrijven die hydraulische componenten of buizenbundels voor vloeistofbehandeling in de automobielindustrie produceren, beschikken over hun eigen buizenfabrieken. Sommige van deze fabrieken zijn inmiddels eerder een last dan een bezit geworden. Consumenten rijden in deze tijd van een pandemie minder auto en de prognoses voor de autoverkoop liggen ver onder het niveau van vóór de pandemie. De automarkt wordt geassocieerd met negatieve termen als sluitingen, ernstige dalingen en tekorten. Niets wijst erop dat de toeleveringssituatie van OEM's in de automobielindustrie en hun leveranciers in de nabije toekomst aanzienlijk zal veranderen. Met name steeds meer elektrische voertuigen in deze markt hebben minder aandrijflijncomponenten met stalen buizen.
Buisfabrieken voor vaste productie worden meestal op basis van maatwerk gebouwd. Dit is een voordeel voor het beoogde gebruik – het maken van buizen voor een specifieke toepassing – maar een nadeel in termen van schaalvoordelen. Denk bijvoorbeeld aan een buisfabriek die is ontworpen om producten met een buitendiameter van 10 mm te maken voor een bekend autoproject. Het programma garandeert instellingen op basis van hoeveelheid. Later werd een veel kleinere procedure toegevoegd voor een andere buis met dezelfde buitendiameter. Na verloop van tijd verliep het oorspronkelijke plan en had het bedrijf niet genoeg volume om het tweede plan te rechtvaardigen. De opstart- en andere kosten zijn te hoog om dit te rechtvaardigen. In dit geval moet het bedrijf, als het een capabele leverancier kan vinden, proberen het project uit te besteden.
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, is de grootste verborgen kostenpost bij de productie van buizen de handling. De buis wordt van de fabriek naar het magazijn gebracht, waar hij wordt verwijderd en op een werkbank wordt geladen om op lengte te worden gesneden. Vervolgens worden de buizen in lagen gelegd om ervoor te zorgen dat ze één voor één in de snijmachine worden ingevoerd – dit alles vereist arbeid. Deze arbeidskosten worden misschien niet opgemerkt door een accountant, maar ze komen wel in de vorm van een extra heftruckchauffeur of een extra persoon op de transportafdeling.
Figuur 2. De chemische samenstelling van SAE-J525 en SAE-J356A is vrijwel identiek, waardoor laatstgenoemde de eerste kan vervangen.
Hydraulische buizen bestaan ​​al duizenden jaren. De Egyptenaren sloegen al meer dan 4000 jaar geleden koperdraad met een hamer. Bamboedraad werd in China gebruikt tijdens de Xia-dynastie, rond 2000 voor Christus. Later werden Romeinse leidingsystemen gebouwd met loden leidingen, een bijproduct van het zilversmeltproces.
naadloos. Moderne naadloze stalen buizen maakten hun debuut in Noord-Amerika in 1890. Vanaf 1890 tot vandaag is de grondstof voor dit proces een massieve ronde billet. Innovaties in continugieten in de jaren 1950 leidden tot de transformatie van naadloze buizen van ingots naar wat toen een goedkoop staalgrondstof was: billets. Vroeger en nu worden hydraulische buizen gemaakt door de naadloze holtes die bij dit proces ontstaan, koud te trekken. Op de Noord-Amerikaanse markt zijn ze 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 leidingen is vaak een arbeidsintensief proces, vooral bij kleine diameters. Het vereist veel energie en ruimte.
Lassen. In de jaren 70 veranderde de markt. Na bijna 100 jaar de markt voor stalen buizen te hebben gedomineerd, werd naadloze slip... Deze werd vervangen door gelaste buizen, die geschikt bleken voor veel mechanische toepassingen in de bouw- en automobielmarkt. Het veroverde zelfs terrein in wat voorheen heilig land was: de olie- en gaspijpleidingsector.
Twee innovaties hebben bijgedragen aan deze verandering in de markt. Eén daarvan betreft het continu gieten van platen, waarmee staalfabrieken efficiënt hoogwaardige vlakke strips in massa kunnen produceren. Een ander proces maakt hoogfrequent weerstandslassen een haalbaar proces voor de buizenindustrie. Het resultaat is een nieuw product: prestaties die net zo goed zijn als die van naadloze stalen buizen in vergelijking met vergelijkbare naadloze producten, en tegen lagere kosten. Deze buis wordt vandaag de dag nog steeds geproduceerd en is op de Noord-Amerikaanse markt geclassificeerd als SAE-J525 of ASTM-A513-T5. Omdat de buis wordt getrokken en gegloeid, is het een product dat veel hulpbronnen vergt. Deze processen zijn niet zo arbeids- en kapitaalintensief als naadloze processen, maar de kosten die ermee gepaard gaan, zijn nog steeds hoog.
Vanaf de jaren negentig tot nu worden de meeste hydraulische leidingen die op de binnenlandse markt worden gebruikt, geïmporteerd. Het maakt niet uit of ze naadloos getrokken (SAE-J524) of gelast getrokken (SAE-J525) zijn. Dit kan het gevolg zijn van de enorme verschillen in arbeids- en grondstofkosten tussen de VS en exporterende landen. De afgelopen 30 tot 40 jaar zijn deze producten verkrijgbaar geweest bij binnenlandse producenten, maar ze hebben zich nooit kunnen ontwikkelen tot een dominante speler op deze markt. De gunstige kosten van geïmporteerde producten vormen een groot obstakel.
Huidige markt. De consumptie van het naadloze, getrokken en gegloeide product J524 is de afgelopen jaren afgenomen. Het is nog steeds verkrijgbaar en heeft een plaats op 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 daalt ongeveer in hetzelfde tempo als de eerder genoemde daling van de vraag naar auto's. Hetzelfde geldt voor het aanbod van geïmporteerde J525 hydraulische buizen. Gezien deze gebeurtenissen lijkt de binnenlandse markt klaar te zijn voor een nieuwe marktverschuiving. Bent u klaar om een ​​ander product te produceren, een product dat minder arbeidsintensief is dan het lassen, trekken en gloeien van buizen? Er bestaat al een product, maar het wordt niet veel gebruikt. Het gaat om de SAE-J356A, die voldoet aan de eisen van veel hydraulische toepassingen (zie afbeelding 1).
De specificaties die de SAE publiceert, zijn doorgaans kort en eenvoudig, omdat elke specificatie slechts één proces voor de productie van buizen definieert. Het nadeel is dat J525 en J356A aanzienlijk overlappen wat betreft afmetingen, mechanische eigenschappen, enz., waardoor de specificaties vaak voor verwarring zorgen. Bovendien is J356A een opgerold product voor hydraulische leidingen met een kleine diameter en is het een variant van J356, een recht buisproduct dat voornamelijk wordt gebruikt bij de productie van hydraulische leidingen met een grote diameter.
Figuur 3. Hoewel gelaste en koudgetrokken buizen door velen als beter worden beschouwd dan gelaste en koudgeharde buizen, zijn de mechanische eigenschappen van de twee buisproducten vergelijkbaar. Let op: 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 worden gebruikt in zwaar materieel. J356A is minder bekend, maar is eveneens een specificatie voor het vervoeren van hogedrukvloeistoffen. Soms zijn de vereisten voor de uiteindelijke vormgeving anders: J525 heeft geen binnendiameter, terwijl J356A flitsgestuurd is en een kleinere binnendiameter heeft.
De grondstoffen hebben vergelijkbare eigenschappen (zie afbeelding 2). Kleine verschillen in chemische samenstelling hebben betrekking op de gewenste mechanische eigenschappen. Om bepaalde mechanische eigenschappen te bereiken, zoals breeksterkte bij trek of treksterkte (UTS), wordt de chemische samenstelling of warmtebehandeling van het staal beperkt om bepaalde resultaten te produceren.
Buizentypen delen een aantal vergelijkbare mechanische prestatieparameters, waardoor ze in veel toepassingen uitwisselbaar zijn (zie afbeelding 3). Met andere woorden: als de ene niet beschikbaar is, voldoet de andere waarschijnlijk wel aan de eisen. Niemand hoeft het wiel opnieuw uit te vinden; de industrie beschikt al over een set sterke, uitgebalanceerde wielen.
Tube & Pipe Journal was in 1990 het eerste tijdschrift dat zich specifiek richtte op de metaalbuizenindustrie. Vandaag de dag is het nog steeds het enige tijdschrift in Noord-Amerika dat zich specifiek op deze industrie richt en is het uitgegroeid tot de meest betrouwbare bron van informatie voor professionals op het gebied van buizen.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The FABRICATOR, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.
De digitale editie van The Tube & Pipe Journal is nu volledig toegankelijk en biedt eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de sector.
Profiteer van volledige toegang tot de digitale editie van STAMPING Journal, met de nieuwste technologische ontwikkelingen, best practices en nieuws uit de branche voor de metaalstansmarkt.
Nu met volledige toegang tot de digitale editie van The Fabricator en Español, eenvoudige toegang tot waardevolle bronnen uit de industrie.